淺談瀝青路面的水損壞

刮俊

摘要：瀝青路面的水破壞現(xiàn)象非常普遍，是造成瀝青混凝土路面早期破壞的主要原因之一。本文介紹了水破壞的現(xiàn)象和成因，并提出了預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；水破壞；預(yù)防措施

前 言

近年來，由于國民經(jīng)濟的發(fā)展帶來交通量迅速膨脹、車輛大型化、渠化交通以及我國南北冬夏溫差大，氣候多變等因素，全國各地都不同程度地存在著路面過早損壞問題。其中，高速公路瀝青路面早期破損問題，己成為影響我國公路健康發(fā)展的突出矛盾。

一、瀝青路面水損壞的類型

所謂瀝青路面水破壞，主要是指滲透入瀝青路面的自由水份在溫度變化及車載負荷的作用下，逐步浸入瀝青與集料的界面上，導(dǎo)致瀝青膜從集料表面剝離以及集料之間的粘結(jié)力喪失而發(fā)生路面破壞的過程。

1.路表產(chǎn)生坑洞

由于瀝青混凝土的不均勻性，坑洞總是在局部瀝青混凝土空隙率較大處首先產(chǎn)生。無論表面層瀝青混凝土是密實式的還是半開式的，都曾產(chǎn)生過這類表面層水破壞—坑洞。這種破壞現(xiàn)象幾乎每條高速公路都有，只是單位面積內(nèi)產(chǎn)生坑洞的個數(shù)和面積有明顯差別。

2.路面表面層和中面層產(chǎn)生網(wǎng)裂

當表面層和中面層都是空隙率較大的半開級配瀝青混凝土、而底面層為空隙率較小的密實瀝青混凝土?xí)r，自由水較易滲入并滯留在表面層和中面層內(nèi)。當表面層是半開級配、中面層為密實式瀝青混凝土?xí)r，自由水透入表面層后有較長時間從中面層的薄弱處透入中面層，并滯留在表面層和中面層內(nèi)。大量快速行車使此兩層內(nèi)瀝青混凝土中部分碎石上的瀝青剝落，導(dǎo)致表面產(chǎn)生網(wǎng)裂、形變（下降）和向外側(cè)推擠，或產(chǎn)生坑洞。這種破壞現(xiàn)象也相當普遍。

3.坑洞周圍出現(xiàn)叨漿現(xiàn)象

水透過瀝青面層滯留在半剛性基層頂面，在大量快速行車作用下，自由水產(chǎn)生很大的壓力并沖刷基層混合料表層的細料，形成灰白色漿?；覞{通過各種形狀的裂縫被行車壓卿到路表面。在灰漿數(shù)量大的情況下，可能立即產(chǎn)生坑洞。在數(shù)量小的情況下，可使路面網(wǎng)裂或變形。

4.其它水破壞現(xiàn)象

自由水進入瀝青面層后，使瀝青面層產(chǎn)生坑洞或卿漿、形變、網(wǎng)裂?？佣词堑湫偷淖顕乐厮茐默F(xiàn)象；另一類水破壞現(xiàn)象常表現(xiàn)為嚴重的轍槽。自由水侵入瀝青面層后，使瀝青與碎石的粘結(jié)力減弱。在行車荷載作用下，滯留在面層下部的水使礦料、特別是粗粒礦料表面裹覆的瀝青膜逐漸剝落，使瀝青混凝土的強度逐漸損失，直到完全松散。

二、瀝青路面水損壞的的原因

1.瀝青路發(fā)生水損壞的直接原因

水份通過空隙（或其它途徑）進入瀝青路而結(jié)構(gòu)層內(nèi)，并浸入礦質(zhì)集料內(nèi)，山于表而張力（和其它化學(xué)力）的作用，使瀝青與石料間的聯(lián)結(jié)被削弱或完全剝離，汽車輪胎對路而的擠壓搓揉作用及與路而間的真空吸附作用加速了剝離的進程，致使路而很快損壞。

2.瀝青路發(fā)生水損壞的間接原因

2.1面層瀝青混凝土的空隙率過大

瀝青混凝土的空隙率最重要的影響因素是瀝青混凝土類型，Ⅰ型瀝青混凝土的空隙率為3%～6% ，而Ⅱ型瀝青混凝土的空隙率為6%～10%，可見兩者的空隙率差別較大。實際上，由于溫度應(yīng)力、不均勻沉降等多種原因，瀝青混凝土路面會出現(xiàn)一些裂縫，例如橫向的溫度裂縫在瀝青混凝土路面中就非常普遍。水從這些裂縫滲入，滯留于這些孔隙率比較大的結(jié)構(gòu)層中，水破壞首先從這些結(jié)構(gòu)層開始。

2.2壓實度不足

瀝青混凝土孔隙率的大小與壓實度有密切關(guān)系。配合比設(shè)計時孔隙率4%的同一種瀝青混凝土，在不同壓實度下的現(xiàn)場孔隙率有明顯的差別。在壓實度為96%時，現(xiàn)場孔隙率接近8%；在壓實度為98%時，現(xiàn)場孔隙率接近6%。可見，在鋪瀝青混凝土路面時如果片面追求平整度，而忽視了壓實度的話，就給路面的水破壞留下了重要的隱患。

2.3重載、大交通量，特別是超載車的作用

觀察瀝青路面水損害破壞發(fā)生的區(qū)域可以發(fā)現(xiàn)，水損害破壞均發(fā)生在高速公路重車方向行車道上。且同一方向行車道嚴重破壞，而超車道完好如初。這就不難看出：顯然瀝青路面水損害破壞與車輪荷載的作用有關(guān)。通常認為，汽車輪胎對路面的擠壓搓揉作用以及輪胎與路面間的真空吸附作用加速了瀝青膜從集料顆粒表面剝離的進程，并使自由瀝青遷移到路表面，引起路表面泛油和推移變形。

2.4排水設(shè)計不好

這里包括兩方面的含義：路線排水設(shè)計和路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計。路線排水可通過選用合適的縱坡、橫坡度等，使雨水通過表面徑流迅速流離道路表面，并通過排水溝等排水設(shè)施，不讓雨水在低填和路塹段滯留。路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計是通過排水結(jié)構(gòu)層的設(shè)置使?jié)B入路面的水能迅速排出，但現(xiàn)在路線排水考慮得比較多，而路面結(jié)構(gòu)排水考慮得比較少。

三、瀝青路面水損壞的措施

1.嚴格控制道路各結(jié)構(gòu)層的空隙率

由于空隙率和滲透之間并不是直接關(guān)系，當混合料的空隙率小于8%時，混合料中的水在荷載作用下一般不會產(chǎn)生動水壓力，混合料幾乎不透水，不會造成水損害；而當混合料中的空隙率大于15%時，水能夠在空隙中自由流動，混合料持水的時間不長，也不會造成水損害；但是當混合料的空隙率為8%～15%的范圍內(nèi)時，水容易進入混合料內(nèi)部，而且不易自動排出。為此，我們要盡可能選擇良好的混合料級配，在施工時控制好壓實度，減少混合料的離析，以此控制結(jié)構(gòu)層的空隙率。

2.摻加外摻劑以提高瀝青與石料的粘附性

當瀝青與集料之間的粘附性不合格或瀝青混合料的水穩(wěn)定性達不到要求時，摻加外摻劑以提高瀝青與石料的粘附性。外摻劑多數(shù)是活性大的試劑，它的作用是使瀝青表面的張力減小，因而促使集料表面更加濕潤，使瀝青與集料之間的粘性增加。

3.設(shè)置排水系統(tǒng)

水是水損害之源，而水的來源無非是雨水、地下水和毛細水。設(shè)置良好的排水系統(tǒng)可以消除引起集料剝落的水分，即可以使路面水很快排除，防止水分從基層、墊層進入混合料，侵蝕瀝青與集料的聯(lián)結(jié)。

4.施工工藝中應(yīng)采取的措施

減少瀝青路面的水破壞現(xiàn)象要從施工工藝的配合上重點進行控制，特別是混合料的攤鋪及碾壓工藝要與混合料的組成結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)。

首先，要保證混合料攤鋪后仍保持均勻。拌和均勻的混合料經(jīng)運輸、攤鋪后，往往出現(xiàn)離析現(xiàn)象，造成不均勻。攤鋪時要用2臺同型號攤鋪機一前一后間距6～8 m并鋪，攤鋪速度一般不應(yīng)大于3m/min。攤鋪機應(yīng)保持連續(xù)、均勻、緩慢、不間斷攤鋪，并使混合料在攤鋪機布料槽中的高度保持在中軸以上（約為葉輪直徑2/3處）。

其次，調(diào)整碾壓工藝。碾壓試驗證明：對于密實式Ⅰ型瀝青混凝土，宜使用振動碾壓與輪胎碾壓交叉作業(yè)，先用振動碾壓后用輪胎碾壓，再重復(fù)一次。振壓采用雙輪驅(qū)動振動壓路機為佳。碾壓曲線說明振動碾壓對提高壓實度較為顯著，輪胎碾壓所起的搓揉作用有利于顆粒就位，對壓實度的增大效果不一定明顯。壓實時要少量噴水，保持高溫，梯形重疊，分段碾壓。

四、結(jié)束語

水損害造成瀝青混合料路面破壞的原因非常復(fù)雜，經(jīng)過多年的經(jīng)驗和實踐，人們對這個問題有了一定的認識，并有相應(yīng)的防范措施。但是，人們對此還缺乏系統(tǒng)的定量的研究，致使目前的防范措施應(yīng)用到實際工程中還不能完全杜絕水損害對瀝青路面的破壞。因此，我們一方面要繼續(xù)進行水損害的研究；另一方面我們在進行公路設(shè)計、施工和維護中要考慮到水損害的各種因素，盡可能減少水損害對公路造成的破壞。