瀝青路面水損壞分析及防治

王然

摘要：當前我國大多數(shù)公路面層采用瀝青混凝土， 基層采用半剛性材料，在水雨等作用下導致路面出現(xiàn)各種形式的水損壞病害，水損壞作為瀝青路面早期主要損壞之一。文章分析了瀝青路面水損壞的類型、發(fā)生特點、形成機理，對路面水損害內(nèi)外因進行了分析，在此基礎(chǔ)上，從不同方面提出了水損害的防治措施。

關(guān) 鍵 詞：水損壞；瀝青路面；分析；防治措施

0. 引言

當前，公路基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展，而公路建設(shè)中各種病害的防治工作也日益受到工程技術(shù)人員的重視，瀝青路面的水損壞問題就是其中很值得關(guān)注的一個方面。瀝青路面的水損害是指瀝青路面在水分或凍融循環(huán)的條件下，由于交通動載荷和溫濕脹縮的反復(fù)作用，進入路面孔隙中的水不斷產(chǎn)生動水壓力或真空負壓抽吸的循環(huán)作用，水分逐漸滲入瀝青與集料的界面上，并對瀝青起乳化作用，導致瀝青混合料強度下降。[1]同時在水動力作用下，瀝青膜從集料表面剝離導致集料之間脫落，而形成瀝青路面的坑槽、推擠變形等損壞現(xiàn)象。

1. 瀝青路面水損壞類型

水損壞發(fā)生的一般征兆和順序為：春融+連續(xù)降雨+初夏來臨持續(xù)高溫，雨水沿裂縫或一些微小的裂縫擴展到網(wǎng)裂，局部使得瀝青從集料表面剝落下來，局部混合料喪失粘結(jié)力，產(chǎn)生松散后，在車輛作用下產(chǎn)生坑洞。水損壞的位置是局部的，多發(fā)生在透水較嚴重且排水又不暢的部位，主要表現(xiàn)為：①路面產(chǎn)生坑洞。②局部表面產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變。③唧漿。④松散剝落。

2. 瀝青路面水損壞的特點

2.1 自上而下的表面層水損壞

初期的路面水損壞大多是是從上往下發(fā)生的，往往局限于在表面層發(fā)生松散和坑槽。這種表面型坑槽，它的形成條件是水能夠滲入表面層，但繼續(xù)往下滲比較困難，同時表面有大的孔隙。[2]

2.2 自下而上的水損壞

往往發(fā)生在半剛性基層較薄的瀝青路面。初期，一般都先有小塊的網(wǎng)裂、唧漿，然后在高速荷載的反復(fù)抽吸下，瀝青層和基層的界面條件惡化，瀝青層層底因拉應(yīng)力超過極限而開裂，同時瀝青路面下面層的集料出現(xiàn)剝落、逐漸形成坑槽。

3. 水損壞機理分析

水損害與軟化和剝落兩種過程有關(guān)。首先，水能進入瀝青中使瀝青粘結(jié)力減弱，從而使混合料的強度減??；然后，水能進入瀝青膜和集料之間，減弱甚至阻斷瀝青和集料的相互粘結(jié)。由于集料表面對水的吸附力比對瀝青的吸附力強，致使瀝青與集料表面的接觸面減少，結(jié)果瀝青從集料表面剝落。

3.1 粘附性理論

瀝青與集料的粘附和剝落是一個非常復(fù)雜和物化過程。通過對粘附力的熱力學計算可以看出，集料與瀝青的粘附熱力值較小，極易被熱力值較高的集料與水的粘附所取代；水一旦侵入集料和瀝青的界面，結(jié)果就是取代瀝青而使其發(fā)生剝離。

3.2 粘結(jié)性理論

在壓實的瀝青混合料中，粘結(jié)力一般表現(xiàn)為瀝青混合料在遭受車輛荷載或應(yīng)力時仍能維持其整體性。通常，通過穩(wěn)定性試驗、回彈模量試驗或抗拉強度試驗，可以測試混合料的粘結(jié)力。粘結(jié)力與瀝青膜的厚度，瀝青種類，集料，及相互之間的理化作用程度等因素有關(guān)。水是通過侵入瀝青膜或者引起孔隙的膨脹來影響粘結(jié)力的。[3]

3.3 水損壞原因分析

目前認為瀝青路面的水損壞機理通常有兩種：粘附力的損失和粘結(jié)力的損失。這種損失的造成既有內(nèi)部因素，也有外部因素。

3.3.1 水損壞內(nèi)因

（1）集料性質(zhì)：親水性材料對水的吸附能力比瀝青大，而憎水性材料恰好相反。另外，集料表面的化學性質(zhì)、表面積、孔隙大小等均對瀝青混合料穩(wěn)定性有影響。

（2）瀝青性質(zhì)：粘性大的瀝青對于抵抗的置換要比粘性小的瀝青好，這是由于粘性大的瀝青中存在較多的極性物質(zhì)，并具有良好的濕潤性。聚合物改性瀝青通常具有良好的抗水性能。

（3）配合比設(shè)計：瀝青混合料抗水能力的主要指標是其設(shè)計孔隙率和實際的孔隙率。由于設(shè)計的混合料礦料級配不合理，孔隙率過大，造成路面密水性差，使混合料的穩(wěn)定性不足。

3.3.2 水損壞外因

毫無疑問，交通荷載和環(huán)境這兩個外因是不可忽視的。氣溫低、濕度大甚至有降水時鋪筑的瀝青混合料路面，其水穩(wěn)定性較差，因為這種情況下鋪筑的瀝青混合料中礦料和礦料間不容易形成完美的粘結(jié)。

4. 路面水損壞的防治

瀝青路面水損壞的根本原因是由于水分侵入瀝青與集料界面，水預(yù)取代瀝青使得瀝青膜從集料表面發(fā)生剝離，集料發(fā)生松散從而散失強度。因此，預(yù)防水損壞有兩條途徑：一是防止或減少水分的進入，切斷水損壞的外部條件；二是提高集料間的粘結(jié)力和瀝青與集料的粘附性，從內(nèi)部因素上防止水所造成的損壞。[23]

4.1 控制孔隙率

瀝青面層的各層都用空隙率不大于5%的密實瀝青混凝土?，F(xiàn)在普遍將下面層設(shè)計為空隙率較大的Ⅱ型瀝青混凝土，中間層多為Ⅰ型密實式瀝青混凝土，或僅設(shè)計一層瀝青砂面層，這樣用來防止水分的侵入是遠遠不夠的。

4.2 提高瀝青與集料的粘附性

粘附性是指瀝青對集料表面的附著性能。因此必須提高瀝青與集料的粘附性和抗剝離性能。為此可以在瀝青中添加抗剝落劑以改善粘結(jié)力。

4.3路面結(jié)構(gòu)中設(shè)排水層或防水層

瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水，主要是通過設(shè)置基層排水系統(tǒng)來完成的，它是直接在面層下設(shè)置透水性排水基層，在其邊緣設(shè)置縱向集水溝和排水溝以及橫向出水管等，組成排水基層排水系統(tǒng)。

5. 結(jié)語

水損壞是瀝青路面早期損壞之一，不僅造成了巨大的經(jīng)濟浪費，還嚴重影響了行車安全性。由于路面結(jié)構(gòu)的原因，施工水平的限制，以及文中談到的種種問題，要想不發(fā)生水損壞不太現(xiàn)實。實際上，各種因素是在一起發(fā)生作用的，如水損壞一般都有重載交通作用，有較多的雨雪水，防排水設(shè)施不好，材料有缺陷，瀝青混合料自身的水穩(wěn)定性不足，施工離析，壓實不足等一系列問題不同程度地存在。因此，局部發(fā)生水損壞需從局部上找原因，共同的問題從共性上找原因。

參考文獻（References）：

[1] 沈金安，李福普，陳景. 高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對策[M].北京：人民交通出版社，2004.

Shen Jinan， Li Fupu， Chen Jing. The analysis of early damage of asphalt pavement in Expressway and countermeasures [M]. Beijing： China communications press， 2004.

[2] 王鐵. 瀝青路面水損壞的原因分析及防治途徑 [J]. 交通世界（建養(yǎng).機械）. 2011 （10） .

Wang Tie. Cause analysis and prevention of water damage of asphalt pavement [J]. Traffic world （built. machinery）. 2011 （10）.

[3] 張洪友. 淺談高速公路路面水損害的原因與預(yù)防措施 [J]. 黑龍江科技信息. 2011 （18） .

Zhang Hongyou. Discussion on reasons and preventive measures for water damage of Expressway pavement [J]. Heilongjiang science and technology information. 2011 （18）.

[4] 王硯. 高等級公路瀝青路面常見病害及防治方法研究 [J]. 公路與汽運. 2011 （05） .

Wang Yan. Common diseases of asphalt pavement of high grade Highway and its control method [j]. Highway and motor carriers. 2011 （05）.