高速公路路面水損害的防治

宋殿中

摘 要：高速公路的瀝青路面工程是公路工程的重要組成部分，高速公路所出現(xiàn)的不同病害，大多數(shù)都與水破壞相關(guān)。所以在施工初期就要提高認(rèn)識(shí)、加強(qiáng)控制。減少水破壞的產(chǎn)生，以提高公路使用年限，降低初期養(yǎng)護(hù)成本。本文對(duì)高速公路路面水損害的防治進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：高速公路；路面；水損害；防治；措施

高速公路瀝青路面水損害早期損壞是個(gè)公認(rèn)的世界性難題，其中水和外力作用，這是導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)水損害的兩大關(guān)鍵性因素；在高速公路瀝青路面施工過(guò)程中，加強(qiáng)研究和深入瀝青路面各種水損害的形成原因，并針對(duì)成因，從材料、設(shè)計(jì)，以及管理等方面采取有針對(duì)性的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)行防治。這對(duì)于有效治理高速公路瀝青路面水損害的早期破壞，促進(jìn)我國(guó)交通建設(shè)事業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展均具有極其重要的意義。

一、 高速公路路面水損壞的特點(diǎn)

1.自上而上的表面層水損壞

許多初期的路面水損壞是從上往下發(fā)生的，它往往局限于在表面層發(fā)生松散和坑槽，在降雨過(guò)程中，雨水首先滲入并滯留在表面層瀝青混凝土的孔隙中。當(dāng)下層的瀝青混合料密水性好，且瀝青層層厚較大，向下滲透相對(duì)比較困難，在大量高速行車的作用下，反復(fù)產(chǎn)生的動(dòng)力壓力逐漸使瀝青從集料表面剝離，局部瀝青混凝土變成松散，碎石被車輪甩出，路面產(chǎn)生坑槽。如果瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率或施工后殘余空隙率大；在孔隙率不大的路段上，瀝青混合料離析嚴(yán)重；發(fā)生表面層坑槽的路段，經(jīng)常發(fā)生在表面層與中面層之間有嚴(yán)重的層間污染，存在兩層皮脫開(kāi)的，都易造成水自上而下進(jìn)入面層，導(dǎo)致路面早期損壞。

2.自下而上的水損壞

當(dāng)半剛性基層瀝青路面的瀝青面層較薄時(shí)，瀝青路面的水損壞經(jīng)常發(fā)生自下而上發(fā)展的?；鶎硬荒芘潘?，不等于水就進(jìn)不了瀝青面層。水從各種途徑進(jìn)入路面并到達(dá)基層后，不能從基層迅速排走，只能沿瀝青層和基層的界面擴(kuò)散、積聚，從而造成面層的損壞。水能夠通過(guò)多種途徑進(jìn)入路面，如降雨、雪水、汽車為了降溫向輪轂不斷噴水、中央分隔帶的綠化澆水、挖方路段的裂隙水、冬季由于冰凍引起的水分積聚、有些公路在瀝青層鋪筑過(guò)程中采用水沖洗方法處理層間污染等，這些都易造成水自下而上進(jìn)入面層，從而導(dǎo)致路面早期損壞。

二、高速公路路面水損害的防治措施

1.改進(jìn)瀝青路面材料結(jié)構(gòu)及性能，提高水穩(wěn)性

解決瀝青路面水損害問(wèn)題的關(guān)鍵是調(diào)整瀝青混合料級(jí)配，減少空隙率。實(shí)踐證明，瀝青面層結(jié)構(gòu)中僅有一層是密實(shí)式I型瀝青混凝土是達(dá)不到要求的，不管瀝青面層是一層、二層還是三層，各層都應(yīng)采用密實(shí)式I型瀝青混凝土，但專門設(shè)計(jì)的排水層不包括在內(nèi)。抗滑表層也應(yīng)該是空隙率不大于4%的密實(shí)式瀝青混凝土，用密實(shí)式瀝青混凝土來(lái)減少表面水透入面層結(jié)構(gòu)。在具體選擇某層的礦料級(jí)配時(shí)，除考慮透水性，還要考慮混合料的高溫強(qiáng)度及其穩(wěn)定性，對(duì)表面層混合料則還要考慮抗滑性。目前應(yīng)用于瀝青路面抗滑表面（磨耗層）的密實(shí)性瀝青混凝土有三種：一是傳統(tǒng)的連續(xù)級(jí)配瀝青混凝土；二是粗集料斷級(jí)配瀝青混凝土，如瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA、多碎石瀝青混凝土SAC；三是細(xì)集料斷級(jí)配瀝青混凝土，如英國(guó)的熱壓式瀝青混凝土。

2.提高瀝青與礦料的粘結(jié)力

水一旦進(jìn)入瀝青混合料內(nèi)，在快速重載車輛作用下容易產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象。為減輕瀝青剝落現(xiàn)象，改善瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和耐久性，需要增強(qiáng)瀝青與礦料的粘結(jié)力。瀝青與礦料的粘附性直接影響瀝青路面的使用質(zhì)量和耐久性。一般酸性巖石的石料如花崗巖、石英巖等與瀝青的粘附性極差。當(dāng)酸性石料用于高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路或其他重要路段時(shí)，應(yīng)采用針入度較小的瀝青，并可采用下列抗剝離措施：

（1）用干燥的生石灰或消石灰粉、水泥、電石渣等作為填料的一部分，用量約為集料總量的1%～2%，處理并活化集料表面性能。

（2）摻加有機(jī)酸類，提高瀝青的活性。

（3）在瀝青中加入表面活性劑（如抗剝落劑）。

（4）采用高分子改性瀝青。

3.提高混合料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

瀝青混凝土的壓實(shí)度不僅對(duì)瀝青混凝土的物理力學(xué)性質(zhì)有著重要的影響，而且是決定現(xiàn)場(chǎng)空隙率的主要因素。對(duì)于配合比設(shè)計(jì)空隙率為4%的同一種瀝青混凝土，在不同壓實(shí)度下的現(xiàn)場(chǎng)空隙率有明顯差別。在壓實(shí)度為96%B～，現(xiàn)場(chǎng)空隙率接近8%；在壓實(shí)度為98%時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)空隙率接近6%，前者的滲透系數(shù)明顯大于后者。所以在實(shí)際施工中，要嚴(yán)格保證壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，表面層壓實(shí)度不小于98%，中面層和底面層不小于97%。

4.高速公路的排水、防水設(shè)計(jì)

高速公路瀝青路面中的路肩、中央分隔帶，在使用的過(guò)程中倘若存有積水、降雨，水分不僅會(huì)流入其內(nèi)部的土體中，同時(shí)將也流經(jīng)瀝青路面的兩側(cè)、滲入面層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，而水流量較大時(shí)，將滲入路基內(nèi)部，直接降低了路面結(jié)構(gòu)與路基的整體性、穩(wěn)定性與強(qiáng)度。此外，瀝青路面表層存有積水與面層內(nèi)部的水分，只有流經(jīng)、通過(guò)路肩、中央分隔帶才能向外排放。由此可見(jiàn)，在高速公路的瀝青路面中，路肩、中央分隔帶部分的排水、防水能力，直接關(guān)系到整個(gè)路面系統(tǒng)的質(zhì)量。對(duì)于路基滲水現(xiàn)象，可通過(guò)增設(shè)下封層的方法加以防范；倘若公路系統(tǒng)采用的是高等級(jí)半剛性基層瀝青路面，以往僅將澆灑透層瀝青作為路面系統(tǒng)防水措施方法，顯然無(wú)法滿足實(shí)際要求，應(yīng)盡可能的采用下封層技術(shù)，提高路面整體的防水能力。此種路面的施工，通常會(huì)采用半剛性材料穩(wěn)定碎石基層，但在施工完畢后，基層的上方區(qū)域往往會(huì)存有大量的粉塵，即使進(jìn)行了清理、沖刷也難以徹底清除，同時(shí)也將造成碎石的裸露。對(duì)此，路面下封層的施工，可通過(guò)層鋪、拌和的方法對(duì)單一結(jié)構(gòu)層的瀝青表面進(jìn)行處治，倘若實(shí)施效果不佳或施工條件不符，還可采用乳化瀝青稀漿封層等防控技術(shù)。

5.瀝青路面空隙率的控制

長(zhǎng)期以來(lái)，針對(duì)高速公路瀝青路面的空隙率，國(guó)內(nèi)外許多專家、學(xué)者進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與分析，據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，對(duì)于7%～14%左右的空隙率，瀝青路面滲水現(xiàn)象較為嚴(yán)重，在過(guò)往車輛所施加的荷載下，瀝青混合料內(nèi)部的水分將生成動(dòng)力水、毛細(xì)壓力，極易引發(fā)水損害，對(duì)于12%左右的空隙率，瀝青路面不會(huì)滲水，但需要在路面系統(tǒng)中增設(shè)排水設(shè)施；5%左右的空隙率，瀝青路面出現(xiàn)滲水現(xiàn)象的幾率較小，基本不會(huì)發(fā)生水損害。由此可見(jiàn)，瀝青路面的最佳空隙率在4%～5%左右。在施工時(shí)，不僅需要考慮路面系統(tǒng)的平整度與質(zhì)量，同時(shí)還需嚴(yán)格控制空隙率

6.對(duì)離析的控制

在施工過(guò)程中不僅要重視級(jí)配離析，更要重視溫度離析對(duì)路面造成的不利影響，應(yīng)采取有效的措施來(lái)避免離析現(xiàn)象的發(fā)生，如自卸卡車在裝料和卸料時(shí)，應(yīng)按車廂內(nèi)一定的裝卸順序，從而減少材料的離析現(xiàn)象；同時(shí)也盡量采用高性能的攤鋪機(jī)，使其處于良好的技術(shù)狀態(tài)，并在工藝中的每個(gè)環(huán)節(jié)都必須按規(guī)定要求進(jìn)行，防止施工過(guò)程中混合料出現(xiàn)離析。

7.養(yǎng)護(hù)維修

行車道輪跡下的局部網(wǎng)裂是自由水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的通道，對(duì)路面的整體穩(wěn)定性有極大的危害。維修時(shí)一定要及時(shí)，以免裂縫深度和范圍擴(kuò)大，維修養(yǎng)護(hù)的基本原則是維修后保證路面平整和封閉裂縫，以避免降水或路面積水下滲而引發(fā)進(jìn)一步的水損害。

總之，通過(guò)對(duì)高速公路水損壞的研究分析，我們可以找出水損壞形成的原因，通過(guò)調(diào)整瀝青混合料的級(jí)配、油石比和空隙率等措施，增設(shè)SBS改性瀝青防水層，將病害防患于根本，延長(zhǎng)路面的使用壽命，大大降低養(yǎng)護(hù)成本。

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