對瀝青路面水損害早期破壞的認識

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1 加強對公路瀝青路面水損害認識的意義

我國公路損壞的重要原因之一就是水損害。水損害的特征比較明顯，一是存在瀝青泛油現(xiàn)象，且具有明顯的車轍及推移變形現(xiàn)象;二是公路瀝青面層的下層出現(xiàn)油石分離的情況，這種情況大多存在于超載超限車輛過多的路段及車道上。我國水損害發(fā)生的范圍較大，在全國普遍存在，是一個比較難處理的問題。

我國現(xiàn)階段正處在一個公路建設(shè)的快速發(fā)展時期，加強對瀝青砼路面水損害的認識，其意義非常重大，對于我們的公路建設(shè)具有以下幾個方面的積極作用:(1)認識到瀝青路面的水損害有利于今后公路瀝青路面質(zhì)量的提高和改善，進一步延長公路的使用年限，從而降低維護成本，加強公路的服務(wù)性和經(jīng)濟效益;(2)提高地產(chǎn)材料在公路建設(shè)中的使用，諸如酸堿性石料和瀝青的有效利用，可以進一步降低公路的造價;(3)推進發(fā)展當(dāng)前的公路瀝青混合料配合比設(shè)計理論研究，推動公路進一步適應(yīng)重型車輛交通環(huán)境，進一步加強公路質(zhì)量控制。

2 對瀝青路面水損害的認識

瀝青路面水損害的直接原因就是水分進入了瀝青路面的結(jié)構(gòu)層內(nèi)，浸入了礦質(zhì)集料，在后續(xù)的物理和化學(xué)作用下造成了瀝青路面的損壞。同時由于瀝青與石料的結(jié)合力遭到破壞，加之后期車輛的反復(fù)碾壓和揉搓作用，使得路面很快就出現(xiàn)損害現(xiàn)象。

除了瀝青路面遭受水損害的直接破壞原因外，還有一些間接原因，其中包括以下幾個方面:

(1)采用的石料與瀝青沒有足夠的裹覆能力，由于集料與瀝青之間的結(jié)合力是影響公路路面壽命的一個重要原因，所以其結(jié)合力如果不強，極易導(dǎo)致路面產(chǎn)生水損害。通過現(xiàn)有的研究資料可以知道當(dāng)前影響集料與瀝青之間聯(lián)合力的因素有:瀝青與集料的表面張力;瀝青與集料的化學(xué)成分;瀝青的粘度;集料的表面紋理，集料具有多孔性的特點;集料的清潔程度;集料的含水量和與瀝青的拌合溫度［1］。

瀝青與集料的聯(lián)結(jié)力可以通過四種理論來進行解釋其原理，四種理論分別是:①力學(xué)特性。聯(lián)結(jié)力主要依賴集料的物理特性，諸如其表面的紋理特性，多孔性以及其表面的吸附功能，還有表面積尺寸等。大多數(shù)表面吸附力強的集料具有的聯(lián)結(jié)力也更強。②化學(xué)反應(yīng)。由于瀝青與集料里的化學(xué)成分進行化學(xué)反應(yīng)，就可以形成更大的聯(lián)結(jié)力，一般來說堿性石料與瀝青具有更大的聯(lián)結(jié)力。③表面能理論。通過瀝青與集料以及水間的表面能來解釋聯(lián)結(jié)力的來源。④分子定向和排列。集料表面存在的化合物與電荷具有其重要作用，當(dāng)在其表面存在不平衡的電荷時，一種表面能就在集料表面形成，經(jīng)過諸如液態(tài)物質(zhì)的包裹，則會將這種電荷進行中和，也就形成了穩(wěn)定的表面能，也就形成了非常強的聯(lián)結(jié)力。

在公路修筑時，我們一般會遵循石料就地取材的原則，但這也與合理選擇集料的原則是相互矛盾的，如何解決這一矛盾，需提出大量的技術(shù)措施進行應(yīng)對。在實際施工中消石灰和抗剝落劑的使用是最為常見的。國內(nèi)以加抗剝落劑最為常見，但由于沒有使用性能的系統(tǒng)評價，同時缺乏不同環(huán)境與交通條件的相關(guān)的評價體系，從當(dāng)前公路的應(yīng)用情況看，這種效果似乎還不夠理想，公路的使用年限并沒有得到有效的改善。當(dāng)前也在進行一些新型的抗剝落劑的研發(fā)，正逐步在實際施工中進行推廣，例如改性瀝青和橡膠乳液裹覆等。

集料與瀝青的裹覆力是一個路面壓實強度的指標，測定聯(lián)結(jié)力當(dāng)前還沒有這樣的能力，只能間接地來通過內(nèi)聚力來對聯(lián)結(jié)力進行相關(guān)描述。通過進行穩(wěn)定度的試驗以及相關(guān)的拉伸試驗進行混合料內(nèi)聚力的測量。

(2)瀝青路面過度追求平整度或者是存在較大的混合料空隙，這樣就可能過多的犧牲路面的密實度，造成路面的壓實度不夠，導(dǎo)致了路面空隙率過大。同時在進行路面攤鋪過程中，混合料如果出現(xiàn)過多的離析，路面就會出現(xiàn)空隙率過大的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致透水現(xiàn)象的出現(xiàn)［2］。

通過大量研究發(fā)現(xiàn)，空隙過大是瀝青混合料具有過大水敏感性的重要原因。進行定性和定量的研究才是一個理想狀態(tài)的研究。不同的集料級配具有不同的空隙率，其對于水的敏感程度也是大不一樣的。目前進行空隙率的測試方法主要有體積法和水中重法，但也僅能對空隙的量進行測定，難以給出空隙大小及形態(tài)，連空隙分布的情況也難以給出。因此，可以說現(xiàn)在的空隙率數(shù)值僅說明瀝青混合料水穩(wěn)定性的一個平均狀態(tài)。從概率的角度分析，只有大約一半的保證率。但是如果空隙率分布不均勻超過4%就會產(chǎn)生嚴重后果。

通過空隙率-滲透關(guān)系研究指出，這之間并不是簡單的直線關(guān)系那么簡單?？障堵实陀?%的混合料可以保證幾乎不透水，但是空隙超過15%也是一個難以出現(xiàn)水損害的。這是因為水在里面可以快速流出，不利于水分滯留，但是這兩個臨界數(shù)值間卻是容易出現(xiàn)水損害的情況。

通過實驗對空隙率臨界值進行定量研究，選取三組混合料，其空隙率分別是4%、8%、30%，在飽水狀態(tài)下，進行了多達20次的循環(huán)操作，再進行水敏感性試驗，試驗結(jié)果表明，空隙率為4%的一組混合料沒有發(fā)生透水，沒有水損害產(chǎn)生;空隙率為30%的一組混合料完全透水，水損害情況輕微;而處于空隙率為8%的一組混合料，則出現(xiàn)了嚴重的水損害現(xiàn)象，這也從試驗上驗證了空隙率對水損害的嚴重程度影響，說明僅通過混合料持水指標進行分析水損害這一方法是可取的。

(3)對瀝青路面的水損害進行有效監(jiān)測，當(dāng)前的試驗方法還不能實現(xiàn)。結(jié)合路面的實際情況與使用功能，通過相關(guān)聯(lián)系來進行路面材料的設(shè)計進行水損害的預(yù)防措施。

從以往的經(jīng)驗來看，將瀝青混合料進行浸水試驗后，水損害在攤鋪后很短時間內(nèi)就能出現(xiàn)，通過當(dāng)前的試驗方法來評價混合料剝落措施的效果，還是比較理想的。不過在來年的雨季極易容易出現(xiàn)大量的水損害情況，也就容易使人對當(dāng)前的方法和試驗造成不信任。

當(dāng)前用于混合料水敏感性和裹覆能力及抗剝落的試驗方法有:水煮法:通過利用沸水對混合料進行沸煮，得到混合料顆粒上瀝青膜的殘存情況，可以對瀝青與集料的聯(lián)結(jié)力進行評價，還可以看出其裹覆能力。這樣的同類型辦法還有動力水浸法和水浸法，但是此種方法易受到人的主觀意識影響。殘存強度法:取兩份試驗樣品，對其中一組進行常規(guī)的抗壓、抗拉強度及模量和穩(wěn)定度測定，另一個則先浸入水中，然后再進行第一組的同種試驗，得出殘存強度，將兩組的試驗的強度數(shù)據(jù)進行比值的計算，得出比值，可以當(dāng)作瀝青混合料的水穩(wěn)定性指標。我國在這方面的規(guī)范是一般瀝青混凝土殘留穩(wěn)定度要高于75%，劈裂殘余強度要高于70%，改性瀝青混凝土殘留穩(wěn)定度比要高于80%，劈裂殘余強度比和改性瀝青混凝土殘留穩(wěn)定度比一樣要求標準。

(4)超載和重大交通壓力的作用。通過實際的觀察可以發(fā)現(xiàn)，一般的水損害均發(fā)生在路面重車行駛方向的車道上。在公路上我們會經(jīng)?？吹匠嚨懒己茫熊嚨缆访鎰t壓痕較重，積水現(xiàn)象嚴重，這顯然是由于重載車輛對路面產(chǎn)生了較大的作用。過大的車輛壓力，加之車輛的反復(fù)擠壓和揉搓作用，導(dǎo)致瀝青與集料聯(lián)結(jié)力遭到破壞，使路面損壞，從而引起水損害。

3 瀝青路面水損害的應(yīng)對措施

當(dāng)前對于瀝青路面的水損害還沒有最終的定量研究，但是定性的試驗結(jié)果表明，可以就水損害的一些基本原因有針對性的制定相關(guān)措施予以應(yīng)對:(1)嚴格控制瀝青混凝土的空隙率，將其控制在4%左右為佳。(2)選擇的集料要與瀝青應(yīng)具有良好的黏附性，這樣就可以盡可能的防止剝落現(xiàn)象的出現(xiàn)，在有條件的公路工程施工時鼓勵使用橡膠乳液處理等新技術(shù)、新工藝，或者直接使用改性瀝青增強聯(lián)結(jié)力。(3)做好瀝青砼路面的排水工作，防止水分進入路面空隙。特別是針對設(shè)置中央分隔帶及兩側(cè)綠化帶較高的公路，必須設(shè)置專門的排水系統(tǒng)，確保強降雨后，積水能及時有效的排出道路外，不滲入路面結(jié)構(gòu)層，形成水損害。(4)嚴格查處超載超限車輛，防止超載超限車輛對路面的過度碾壓，導(dǎo)致集料與瀝青剝離。

4 小結(jié)

通過本文的介紹對瀝青路面的水損害原因及大體機理都有了比較清晰的認識，并根據(jù)這些形成原因有針對性的提出了改善措施，盡量避免今后公路施工中水損害帶來的危害。

［1］王端宜，鄒桂蓮，韓傳岱．對瀝青路面水損害早期破壞的認識［J］．東北公路，2001(1)．

［2］汪法仁．解決高速公路瀝青路面水損害早期損壞的技術(shù)途徑［J］．城市道橋與防洪，2008(8)．