淺談?dòng)绊憺r青路面水損因素及改善措施

穆太里甫·阿不都拉

摘要：本文對(duì)影響路面水損的因素進(jìn)行了分析，介紹了瀝青混合料水穩(wěn)性的評(píng)價(jià)，詳細(xì)闡述了減小水損害的措施，以保證瀝青路面的質(zhì)量，從而延長(zhǎng)路面的使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；水穩(wěn)性；混合料；措施

1前言

瀝青路面的破壞形式主要表現(xiàn)為車轍、低溫開(kāi)裂和疲勞破壞。近年來(lái)另外兩種破壞形式即水損害和反射裂縫漸漸

引起人們的重視，已形成世界性的問(wèn)題。最近，國(guó)內(nèi)一些高等級(jí)公路發(fā)生了較為嚴(yán)重的損壞，專家認(rèn)為均與水損

害有關(guān)。

2 影響路面水損的因素

2.1 瀝青混合料

集料性質(zhì)的影響。集料的化學(xué)成分及表面狀況是決定瀝青與之粘附性的重要因素。集料的化學(xué)成分直接決定集料的表面電荷，當(dāng)集料表面含有鐵、鈣、鎂、鋁等高價(jià)陽(yáng)離子時(shí)，與瀝青產(chǎn)生化學(xué)吸附時(shí)形成穩(wěn)定的吸附層；當(dāng)含有鈉、鉀等低價(jià)陽(yáng)離子時(shí)，與瀝青產(chǎn)生化學(xué)吸附形成的吸附層極不穩(wěn)定。遇水易被破壞。

集料對(duì)水吸附能力的大小也直接決定混合料的水穩(wěn)性。一般來(lái)說(shuō)，硅質(zhì)含量較高的酸性集料為親水性集料，對(duì)水的吸附能力較瀝青大，瀝青混合料遇水易剝落；反之含硅質(zhì)較低的堿性集料對(duì)瀝青的吸附性較水大，遇水不易剝落。

瀝青混合料的水穩(wěn)性也與礦料表面的粗糙度有關(guān)。礦料表面粗糙多孔使比表面積增大，瀝青與礦料的粘合面積增大，粘合力增大；當(dāng)瀝青進(jìn)入孔隙或不規(guī)則礦料表面時(shí)，發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)嵌擠作用，作用力增大；同時(shí)礦料表面的孔隙還會(huì)吸附瀝青中的輕質(zhì)油分，從而使界面上的瀝青變稠，粘附性增大。集料表面的潔凈程度也是影響集料與瀝青粘附性的一個(gè)重要因素，泥土、粉塵將瀝青與集料表面隔離，遇水易剝落。

瀝青質(zhì)的影響。通常來(lái)說(shuō)如果瀝青中含有多量的地瀝青酸或地瀝青酸酐等極性大的組分，則瀝青就有較強(qiáng)的表面活性，呈酸性，能與集料中的堿性礦物質(zhì)形成很強(qiáng)的粘結(jié)力。

瀝青的粘性也影響與集料的粘結(jié)力。由于粘性高的瀝青中存在有較多的極性物質(zhì)并有良好的潤(rùn)濕性，對(duì)于抵抗水分的置換要比粘性小的好。

混合料類型。對(duì)于熱拌密級(jí)配瀝青混合料，其透水性小，水分浸入較困難，一般不易產(chǎn)生水損害現(xiàn)象；對(duì)于開(kāi)級(jí)配改性瀝青混合料，水能夠在空隙中自由流動(dòng)，也不易造成水損害，但空隙率介于二者之間的瀝青混合料，當(dāng)水進(jìn)入其內(nèi)部，在荷載作用下易產(chǎn)生較大的毛細(xì)壓力，反復(fù)作用產(chǎn)生水損害。

此外，瀝青用量對(duì)水穩(wěn)性也有重要影響。當(dāng)瀝青用量低于最佳瀝青用量時(shí)極易造成水損害。

2.2 環(huán)境因素

瀝青路面施工時(shí)的氣候條件對(duì)瀝青路面的水穩(wěn)性影響是很大的，潮濕、寒冷的氣候，水敏感性破壞就容易發(fā)生。施工后，溫度、凍融循環(huán)、干濕循環(huán)都會(huì)對(duì)路面水穩(wěn)性產(chǎn)生影響。

交通荷載也是影響水穩(wěn)性的重要因素。路面破壞的程度與荷載的大小、頻率有關(guān)。由于超載的輪壓，瀝青膜與集料的界面間、集料與集料問(wèn)產(chǎn)生剪切破壞，水分浸入，粘結(jié)力喪失，產(chǎn)生水損害。

2.3施工因素

壓實(shí)程度是影響水穩(wěn)性的關(guān)鍵因素之一。壓實(shí)不足的混合料，空隙率增大，水進(jìn)入空隙，造成水損。試驗(yàn)表明，瀝青混合料的空隙率為3％～5％的馬歇爾殘留穩(wěn)定度達(dá)90％；當(dāng)空隙率增至7．5％時(shí)，馬歇爾殘留穩(wěn)定度即降至80％。所以，路面施工不能片面追求平整度而忽略壓實(shí)度，要在確保壓實(shí)度的前提下提高平整度。

混合料粗細(xì)集料和瀝青含量的不均勻也是造成水損的重要原因。粗集料集中部位往往空隙率過(guò)大。瀝青含量偏少，其混合料的拉伸強(qiáng)度降低，抗裂性能差，水易浸入，造成水損。

造成離析的原因很多，主要有：1)拌和過(guò)程的不均勻及材料自身的不均勻。2)運(yùn)輸過(guò)程中造成的集料和溫度的離析。3)攤鋪過(guò)程的離析。4)混合料壓實(shí)不均勻。

2.4路面排水因素

路面的水損都是在有水作用的條件下，路面承載能力嚴(yán)重降低，荷載的作用導(dǎo)致路面的損壞。排水不良是造成水損的又一重要原因。

在我國(guó)，大多數(shù)路面排水往往只重視路基范圍內(nèi)及路表以外的水的排除，而對(duì)路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的排水則很不重視。我國(guó)路面基層普遍采用半剛性基層，近年來(lái)對(duì)半剛性基層的強(qiáng)度要求越來(lái)越高，混合料也越來(lái)越致密，基本是不透水的。大多數(shù)瀝青路面面層本身封不住水。上面滲入的雨水及冰凍地區(qū)春融期融化的水容易積聚在基層表面，成為浮漿，造成水損。

因此，確保路面排水順暢是非常重要的，排水設(shè)計(jì)應(yīng)作為路面設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

3 改善措施

3.1 提高瀝青與集料的粘附性

由瀝青與礦料相互作用的基本理論可知，瀝青與礦料的粘附性，取決于瀝青一礦料一水三相系的平衡。各種改善措施，主要從降低在集料表面水對(duì)瀝青的置換能力這一概念出發(fā)，保證在有水情況下瀝青膜不發(fā)生收縮、剝離現(xiàn)象，仍能與礦料形成良好的化學(xué)吸附作用。例如，用一部分石灰、水泥代替礦粉，或在瀝青中添加少量環(huán)烷類高分子有機(jī)酸、石油瀝青與煤瀝青混合等都能改善粘附性。石灰和水泥中CaCO3含量高，易形成正的吸附中心，與瀝青中帶有負(fù)電荷的表面活性物質(zhì)可形成化學(xué)吸附層；各種液態(tài)抗剝落劑均屬于表面活性物質(zhì)，市場(chǎng)上較多的是胺類表面活性劑，一端是親水性的胺基，與酸性石料有很強(qiáng)的親和力，另一端是融于瀝青的親油性的烷基，由于它在瀝青一礦料表面的形成這種定向排列可降低瀝青一礦料界面張力，故能提高瀝青與礦料的粘附性?！豆窞r青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)規(guī)定，“當(dāng)用于高速公路、一級(jí)公路的石料為酸性石料時(shí)，宜使用針入度小的瀝青，并采用下列抗剝離措施，使瀝青與礦料的粘附性符合本規(guī)范附錄c表c．8的要求”。這些措施是：用干燥的磨細(xì)消石灰粉或生石灰粉、水泥作為填料的一部分，其用量宜為礦料總量的1％ ～2％； 在瀝青中摻加抗剝落劑；將粗集料用石灰漿處理后使用。

3.2 級(jí)配選優(yōu)

瀝青混合料的水穩(wěn)定性在很大程度上取決于空隙率和空隙結(jié)構(gòu)以及瀝青膜厚度。根據(jù)試驗(yàn)研究和理論計(jì)算表明，空隙率在4％ ～1 7％ 之間，水易于滲入而不易自由排出。在配合比設(shè)計(jì)中級(jí)配設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的方面。瀝青混合料的級(jí)配決定了集料的嵌鎖結(jié)構(gòu)及壓實(shí)特性。各種級(jí)配的混合料形成的瀝青混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)各不相同，有的是懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，有的是骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，不僅空隙總量不同而且空隙的連通性及孔徑分布也是有區(qū)別的；可壓實(shí)性不一樣導(dǎo)致瀝青膜厚度不相同(因?yàn)榕浜媳仍O(shè)計(jì)時(shí)空隙率控制范圍相同)，因此抗水滲透和軟化能力不同。

3.3改善路面結(jié)構(gòu)

改進(jìn)透層油或在瀝青面層的下層用瀝青含量高的瀝青砂作下封層，隔斷地下水或毛細(xì)水的上升。上基層最好采用水泥穩(wěn)定碎石，透層油宜采用煤油稀釋的中凝液體瀝青或非離子型乳化瀝青，使透層油能滲入基層。

在瀝青層的下面層或聯(lián)結(jié)層使用空隙率大、集料嵌擠良好的瀝青碎石或貫入式結(jié)構(gòu)層，為水提供空隙，盡快排出，減小水損。

3.4其他措施

集料保持干燥和拌和均勻是提高瀝青與礦料粘附性的重要措施。對(duì)細(xì)集料一定要設(shè)置篷蓋，對(duì)于礦料、石灰等粉料應(yīng)建庫(kù)存放。材料中帶有塵土、雜質(zhì)必須除去。

碾壓時(shí)不得過(guò)多地向碾輪灑水，否則水被封閉在混合料空隙里，在荷載作用下，導(dǎo)致瀝青從石料表面剝離。

施工接縫應(yīng)平順，路面開(kāi)裂應(yīng)及時(shí)填補(bǔ)，以防止加速水損害。

結(jié)束語(yǔ)

瀝青混臺(tái)料和瀝青路面的設(shè)計(jì)、施工及一些外部因素可能會(huì)導(dǎo)致瀝青路面剝落。這些因素主要是路面排水系統(tǒng)不健全，路面壓實(shí)度不足，集料表面粉塵太多，集料拌和時(shí)不夠干燥，集料強(qiáng)度低易碎，瀝青混臺(tái)料設(shè)計(jì)采用透水的開(kāi)級(jí)配類型等。引起瀝青路面水損害的原因是多方面的，對(duì)水損害的研究已引起世界各國(guó)的重視。