淺談瀝青路面水損害的形成及解決措施

郭　暉

摘要：通過對瀝青路面水損害的形成原因進行分析，進而提出解決水損害問題的途徑。

關(guān)鍵詞：瀝青路面水破壞成因措施

0 引言

隨著高速公路的建設(shè)，車輛實行分道行駛，再加上超載車、重車的大量增加，使得各地在瀝青面層結(jié)構(gòu)組合及瀝青混和料的配合比設(shè)計方面也采取了一系列防止車轍的措施，并取得了很好的效果。然而，通車往往不到一年，便出現(xiàn)早期損壞，而危害最大的最常見的是水損害。所謂瀝青路面的水損害破壞，是指瀝青路面在水分存在的條件下，經(jīng)受交通荷載及溫度脹縮的反復(fù)作用，一方面水分逐步侵入到瀝青與集料的界面上，同時由于水動力的作用，瀝青膜漸漸地從集料表面剝離，并導(dǎo)致集料之間的粘結(jié)力喪失而發(fā)生的路面破壞過程。水損害的顯著特征是瀝青膜的剝落，從而使瀝青路面出現(xiàn)松散、剝離、坑洞等病害。

1 水損害的形式

使用一年以上的高速公路，不管是采用半剛性路面、剛性組合式路面還是剛性路面，路面都產(chǎn)生了程度不同的水損害。水破壞速度很快，性質(zhì)嚴(yán)重，使路基路面的主要破壞因素。其主要形式有：

1.1 表面層產(chǎn)生坑洞 只要自由水浸入并滯留在瀝青混凝土的空隙中，不管是傳統(tǒng)的純?yōu)r青混凝土，還是改性瀝青或加抗剝落劑的SMA，在大量行車作用下，都會產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象河水破壞。由于水透入表面層后滯留在表面層的下部和下層的交界面上，因此瀝青剝落總是從層的底面開始并逐漸向上擴展。一旦層下部較大碎石上的瀝青剝落下來，下部瀝青混凝土就失去強度，在行車荷載作用下，面層產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變。

1.2 表面層和中間層同時產(chǎn)生坑洞以及局部表面產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變 當(dāng)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型瀝青混凝土?xí)r，降水過程中，自由水較易滲入并滯留在表面層和中面層內(nèi)。當(dāng)表面層試半開級配，中面層為密實式瀝青混凝土?xí)r，降水過程中，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、形變和向外推擠，或產(chǎn)生坑洞。

1.3 唧漿、網(wǎng)裂、坑洞 水透過瀝青面層滯留在半剛性基層頂面，在大量高速行車作用下，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{又被行車壓唧，通過各種形狀不一和寬窄不一的裂縫道路表面。在灰漿數(shù)量大的

1.4 其他的水破壞形式 自由水進入瀝青面層后，使瀝青面層產(chǎn)生唧漿、坑動或唧漿、形變、網(wǎng)裂，坑洞是典型的最嚴(yán)重的水破壞現(xiàn)象。另一類水破壞現(xiàn)象常表現(xiàn)為嚴(yán)重的轍槽。在行車荷載作用下，滯留在面層下不的水使裹覆在碎石表面的瀝青膜逐漸脫落，使瀝青混凝土的強度逐漸損失，直至完全松散。型車輪跡下，輪下松散的瀝青混凝土向兩側(cè)擠出，使輪跡代下陷，同時使兩側(cè)鼓起，形成嚴(yán)重的轍槽。

2 水損害的措施

既然瀝青路面的水損害是來源于瀝青膜從集料表面的剝離，其條件是水分介入到瀝青與集料界面上，改變了瀝青、集料與水分的關(guān)系所造成的。那么，排除結(jié)構(gòu)因素，預(yù)防水損害的關(guān)鍵就要通過兩個途徑來解決：

2.1 提高瀝青與集料之間的粘附性，提高集料之間的粘結(jié)力 隨著高速公路的建設(shè)，瀝青路面對集料的要求越來越高，尤其是表面層集料的來源更是困難。在通常情況下，石灰?guī)r等堿性集料，與瀝青的粘附性好，但耐磨性能差，不能適應(yīng)瀝青路面表面層抗滑及耐磨耗的需要，采用石灰?guī)r石料鋪筑的瀝青瑪蹄脂碎石混合料(ＳＭＡ)路面，所期望的石料之間的嵌擠能力不能很好地形成。

相反，花崗巖、砂巖、石英巖等酸性巖石，石質(zhì)堅硬、致密、耐磨性強，能充分發(fā)揮集料之間的嵌擠作用，但它與瀝青的粘附能力卻不好，容易在水分的作用下造成瀝青膜的剝落，很快導(dǎo)致瀝青路面的掉粒、松散、坑槽等水損害破壞。

《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ032)規(guī)定：“當(dāng)用于高速公路、一級公路的石料為酸性石料時，宜使用針入度較小的瀝青，并采用下列抗剝離措施：①用干燥的磨細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％。②在瀝青中摻加抗剝落劑。③將粗集料用石灰漿處理后使用。

2.2 防止或減少水分進入瀝青混合料內(nèi)部，不致侵入到瀝青與集料的界面中去 解決該問題最主要的因素是瀝青混合料的級配，尤其是減小空隙率，但空隙率是有一定的限度的。對普通的密級配瀝青混凝土來說，粗集料基本上是懸浮在瀝青砂漿中的，空隙率小于極限空隙率(2％～4％)時，瀝青在夏季受熱膨脹時無適當(dāng)?shù)目障犊扇?，便容易上?泛油)，混合料產(chǎn)生推移、車轍等流動變形。據(jù)美國戰(zhàn)略公路研究計劃(SHAP)的調(diào)查，瀝青路面最合理的殘余空隙率為4％。

就我國目前大部分高速公路的瀝青路面而言，解決空隙率大有以下途徑：

2.2.1 為了滿足抗滑表層構(gòu)造深度的需要，空隙率不得不增大到4％～8％，明顯的大于發(fā)生水損害的臨界空隙率。為解決抗滑性能要求與水穩(wěn)性相矛盾的一個方法是采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)結(jié)構(gòu)，由于間斷級配的碎石骨架在表面形成大的孔隙，構(gòu)造深度大，有很好的抗滑性能；同時由于瀝青瑪蹄脂的充分填充，混合料內(nèi)部的空隙率又很小(2％～4％)，SMA基本上不透水的優(yōu)點可使瀝青路面的水穩(wěn)性得到很大的改善。

2.2.2 由于水損害破壞有一部分原因是由瀝青面層的下面層開始的，而目前普遍將下面層設(shè)計為空隙率較大的瀝青混合料，如AC－25或AC－30，中面層多為型密級配瀝青混凝土。為了防止上面層的水滲入路面，基層的水上升到瀝青混合料中，同時為了解決型瀝青混合料的孔隙水在長期的交通荷載作用下，動水壓力對瀝青膜與集料的粘附性所構(gòu)成的威脅，因此，建議下面層的級配類型采用型的密級配瀝青混凝土，以使得瀝青路面的水穩(wěn)性得到較大的提高。

綜上所述，隨著交通量的日益增長，車輛大型化及重超載車的比例不斷增加，交通對路面的要求越來越高，瀝青路面的水損害破壞問題將越來越得到重視。

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