瀝青路面水損害機(jī)理及其防治方法分析

摘要：瀝青混凝土路面與外界自然環(huán)境直接接觸，受行車荷載及自然降水、地下水、地表徑流等作用的直接影響，容易產(chǎn)生因水分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部而造成的破壞即水損害。文章從動(dòng)-靜水壓力對(duì)瀝青面層結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理分析入手，指出了常見的水損害病害類型，并進(jìn)一步闡明了幾點(diǎn)能夠有效增強(qiáng)路面抵抗水害能力的措施，希望為相關(guān)工程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；水損害；水壓力；防治措施

一、瀝青路面水損害機(jī)理分析

瀝青路面的水損害，顧名思義即指的是瀝青路面在水分或因水分進(jìn)入后反復(fù)凍融循環(huán)條件下，在行車荷載、外部自然溫度脹縮的外部作用中逐步產(chǎn)生的瀝青結(jié)構(gòu)內(nèi)部失穩(wěn)，從而引起的礦料與瀝青相剝離、路面松散、麻面、坑槽等損害形式。

水分是瀝青路面產(chǎn)生破壞的主導(dǎo)因素，而與路面相直接接觸的水主要來自地上即路表徑流、自然降水的自然滲入和地下水的滲入侵蝕。水分的進(jìn)入加速路面結(jié)構(gòu)的破壞，縮短其使用壽命的同時(shí)也不利于路面結(jié)構(gòu)正常服務(wù)功能的發(fā)揮，因此有必要對(duì)瀝青面層水損害展開進(jìn)一步的分析討論。

1.1靜水壓力作用破壞機(jī)理

瀝青面層水損害的破壞首先是從水分的進(jìn)入開始逐步惡化的，一方面水分通過自然壓力、外部擠壓等作用滲入至瀝青結(jié)構(gòu)層的內(nèi)部并滯留于其中，會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度下降；另一方面水分滯留于瀝青粘膜與礦質(zhì)集料交匯位置，由于水分和礦料間吸附作用顯著大于瀝青粘膜，因此會(huì)阻礙或破壞瀝青粘膜與礦料間的粘接吸附，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青從集料表面脫離剝落，從而形成坑洞、麻面、裂縫、啃邊等典型病害。

1.2動(dòng)水壓力作用破壞機(jī)理

水分在進(jìn)入瀝青結(jié)構(gòu)層中后，并不是完全以靜止形式滯留于其中的，而是會(huì)以外部帶來的壓力形式傳遞以水分子，進(jìn)而形成高的動(dòng)水壓力加速對(duì)瀝青混合料的弱化和剝離。從表現(xiàn)形式上來看，水分子在結(jié)構(gòu)空隙中收到外部行車荷載擠壓，形成瞬時(shí)動(dòng)水壓力，這種帶有能量的水分子和集料間粘附能力遠(yuǎn)大于瀝青與集料間的粘附水平。另外，由于結(jié)構(gòu)空隙中多余自由水分的存在，在行車荷載經(jīng)過的瞬間會(huì)使該水分集中區(qū)域與周邊空隙形成壓力差，進(jìn)而引發(fā)水分的穿越滲透，在這一過程中很顯然是伴隨著對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的剪力，在往復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生較大的累積破壞，在局部瀝青面層壓實(shí)功能不足或集料級(jí)配不適宜的情況下，會(huì)產(chǎn)生較大的位移形變，即產(chǎn)生裂縫、推移、坑槽、網(wǎng)裂等破壞。

1.3凍融循環(huán)作用破壞機(jī)理

在我國(guó)北方的大部分地區(qū)都存在季節(jié)性冰凍，而冰雪融水或降雨等存在于路面的水分在進(jìn)入道路結(jié)構(gòu)層中，現(xiàn)階段我國(guó)大多中高等級(jí)路面結(jié)構(gòu)層形式采用的都是半剛性基層+瀝青面層的形式，而半剛性基層的透水性較差或者說不透水，水分一旦從瀝青面層滲入后很難自然排出路基范圍。因此如果水分從路表進(jìn)行并滯留與面層基層之間由于水的凍脹性，會(huì)使得道路內(nèi)部產(chǎn)生額外應(yīng)力，在反復(fù)的凍融循環(huán)作用下會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，在面層上主要表現(xiàn)為自上而下的沖刷破壞、龜裂、轍槽等，而基層表面的一些細(xì)微的無機(jī)結(jié)合粒料在其作用下從原有的瀝青表層裂縫中也會(huì)逐漸被擠出至路表，形成唧泥、冒漿。隨著時(shí)間推移，基層的粉質(zhì)粒料不斷被帶出流失，在外部荷載作用下進(jìn)一步擠壓瀝青混合料使該區(qū)域形成沉陷、網(wǎng)裂、搓板等病害。

二、瀝青面層水損害主要處治措施

2.1加強(qiáng)路面壓實(shí)

路面的壓實(shí)程度很大程度上決定了路面的透水情況，如果路面能夠進(jìn)行有效的壓實(shí)，可以將瀝青膜填滿粗細(xì)集料間的微小縫隙，避免水分子的滲入，因此有必要提高瀝青面層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。在施工現(xiàn)場(chǎng)完成攤鋪工作后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取合理的碾壓工藝和碾壓機(jī)械，將瀝青面層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)控制在97%以上，另外對(duì)于邊角部位也應(yīng)當(dāng)輔以人工機(jī)具或小型壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，嚴(yán)格控制碾壓時(shí)路拱橫向坡度，保證路面橫向排水功能，盡可能減少路面降水在路表的聚集，讓水及時(shí)排出路面范圍。

2.2改善路面結(jié)構(gòu)內(nèi)外部排水功能

防止瀝青面層水損害發(fā)生的另一重要前提及減少水和瀝青的接觸，即使水分盡可能快的排出路面結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)或使地表徑流盡可能與路面隔離開來。路面結(jié)構(gòu)層的排水應(yīng)當(dāng)主要分為三部分即路表排水、中央分隔帶排水和路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部排水，路表排水上文已經(jīng)談到，即設(shè)置合理的路拱橫向坡度，另外在路肩邊緣部位一定處理好，在路肩外側(cè)通過邊溝及時(shí)讓路面水分排走，盡可能避免漫坡排水的方式，防止路基邊坡受到水的沖刷影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

中央分隔帶的排水設(shè)計(jì)主要考慮到高等級(jí)公路中央分隔帶的綠化澆水，應(yīng)當(dāng)避免其橫向滲入路面結(jié)構(gòu)，可以設(shè)置邊緣瀝青封層或水泥混凝土護(hù)欄。至于路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的排水，如果路面下面層結(jié)構(gòu)的抗水性能較好，層位間自由水分子不能再繼續(xù)向下流動(dòng)便在此層間發(fā)生橫向漫流，因此有必要在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置排水基層或砂墊層，利用其透水和滲水能力將豎向流入路面結(jié)構(gòu)層中的水分橫向排至透水層中來，再配合邊緣排水砂井、排水板等系統(tǒng)將水分匯集并排出路面結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，降低路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部殘余水。

2.3控制施工環(huán)境

道路工程大多數(shù)情況下選擇于夏季高溫季節(jié)施工，需要考慮的是路面攤鋪時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能的避免雨季、潮濕等氣候條件下進(jìn)行，以防瀝青材料在攤鋪過程中產(chǎn)生強(qiáng)度的先損失和混合料的離析。如果路基施工范圍尤其以路塹形式下存在有地表降水積水，一定要先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行清理，施工作業(yè)時(shí)盡可能的連續(xù)中途不停留，對(duì)于路面較寬的應(yīng)當(dāng)同時(shí)采用兩臺(tái)以上攤鋪機(jī)階梯作業(yè)，對(duì)接頭位置附以人工檢查壓實(shí)等。

2.4改善路面材料性能

對(duì)于一些特殊環(huán)境如降水量大、地下水位高、環(huán)境潮濕寒冷地區(qū)的路段修筑時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮改善瀝青材料的既有性能，采用水敏感度較低的瀝青材料或聚合物改性瀝青?；蛟跒r青混合料拌和時(shí)摻入適當(dāng)?shù)目箘兟鋭?，改善瀝青材料水穩(wěn)定性存在的問題。另外對(duì)于瀝青混合料中的集料應(yīng)當(dāng)盡可能選用清潔、表面粗糙、表面積大、弱堿性等條件的集料，強(qiáng)化瀝青與集料間的膠結(jié)能力和抗剝落能力。

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作者簡(jiǎn)介：李平（1969.12）男，民族：漢族，籍貫：浙江省衢州市，職務(wù)：總工，職稱：高級(jí)工程師，學(xué)歷：本科，單位：浙江衢盛建設(shè)有限公司。endprint