瀝青混凝土路面水損害防治措施淺談

李春雷

（哈爾濱市動(dòng)力市政道路工程處，黑龍江 哈爾濱 150000）

所謂水損害破壞，就是指瀝青路面在有水分條件下，經(jīng)受交通荷載和溫度脹縮的反復(fù)作用，一方面水分逐步浸入到瀝青與集料的界面上，同時(shí)由于水動(dòng)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。這種病害來得快，發(fā)生早，在季節(jié)性冰凍地區(qū)和多雨潮濕地區(qū)，瀝青路面更易產(chǎn)生松散、坑槽等水損害破壞現(xiàn)象。瀝青路面水損害是指在瀝青路面結(jié)構(gòu)存在水分的條件下，經(jīng)過交通荷載和溫度脹縮應(yīng)力的反復(fù)作用，一方面水分逐步浸入到瀝青與集料的界面上，同時(shí)由于水動(dòng)力的作用，瀝青膜漸漸地從集料表面剝離，并導(dǎo)致集料之間的粘接力喪失而發(fā)生路面破壞過程。因此，對(duì)瀝青路面滲水原因加以分析并采取有效防治措施，對(duì)減輕瀝青路面水損害破壞具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 瀝青混凝土路面水損害產(chǎn)生機(jī)理

1.1 瀝青混凝土路面水損害產(chǎn)生機(jī)理

一般認(rèn)為瀝青混凝土面層水損害的原因是粘附力的損失和粘結(jié)力的損失造成的。粘附力損失是指水進(jìn)入瀝青和礦料之間的界面上使瀝青膜脫落(造成瀝青剝落)。粘結(jié)力損失是指瀝青混凝土內(nèi)部的水使瀝青軟化和瀝青與礦料之間的粘結(jié)力減弱。這兩種現(xiàn)象往往是同時(shí)存在和相互影響的。

瀝青與礦料表面的粘附及剝落機(jī)理的分析有多種理論，其中極性理論已為大多數(shù)瀝青研究者所接受。極性理論認(rèn)為表面活性物質(zhì)的分子是由極性基和非極性基組成的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。極性基帶有偶極矩，故能表現(xiàn)出力場(chǎng)。瀝青可被看作是表面活性物質(zhì)在非極性碳?xì)浠衔镏械娜芤骸ｋS所含表面活性物質(zhì)數(shù)量的不同，瀝青具有不同的特性。瀝青粘附于石料表面后，在石料表面首先發(fā)生極性分子定向而形成吸附層。同時(shí)，在極性力場(chǎng)中的非極性分子由于得到極性的感應(yīng)而獲得額外的定向能力，從而構(gòu)成致密的瀝青路面滲水的危害表面吸附層。瀝青在礦料表面的吸附可以分為物理吸附、化學(xué)吸附和選擇性擴(kuò)散吸附。由于水是極性分子，且有氫鍵，因此水對(duì)石料的吸附力很強(qiáng)。如果石油瀝青是低極性的，它與親水性石料粘附時(shí)基本上只有物理吸附，故瀝青易被水所剝落。含極性物質(zhì)的石油瀝青與憎水性石料粘附時(shí)，不僅有物理吸附，同時(shí)還有化學(xué)吸附，故瀝青不易被水剝落。

1.2 瀝青路面水損壞的現(xiàn)象與后果

瀝青路面的水損壞多發(fā)生在雨季或春融季節(jié)，無(wú)論是梅雨季節(jié)，還是大暴雨都可導(dǎo)致嚴(yán)重水損壞現(xiàn)象出現(xiàn);近年一些超載車大量使用剎車?yán)鋮s水，已成為北方地區(qū)瀝青路面水損壞的主要原因，行車道的水損壞明顯，超車道一般沒有破壞，說明水損壞與重車、超載交通有關(guān);水損壞的發(fā)展之初一般都先有小范圍的網(wǎng)裂、冒漿(唧漿)，然后松散成坑洞;發(fā)生水損壞的位置是局部的，一般是透水較嚴(yán)重且排水又不暢的部位，這顯然與瀝青混合料的不均勻性有關(guān);一些路段的泛油與水損壞現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生。

2 造成瀝青路面水損害的因素

2.1 瀝青混合料發(fā)生離析，導(dǎo)致局部空隙率偏大，造成路面滲水

運(yùn)輸和攤鋪過程中造成離析：當(dāng)從拌和機(jī)向料車上放料時(shí)由于落差大，易使瀝青混合料離析;混合料從運(yùn)料車上倒入攤鋪機(jī)受料斗時(shí)，再次出現(xiàn)離析當(dāng)運(yùn)料車倒完一車料開走后，攤鋪機(jī)受料斗兩翼板上的積存料含粗集料較多，細(xì)集料較少，如不能夠連續(xù)供料使料斗兩翼板及早翻動(dòng)使混合料混合攪拌，攤鋪后極易造成局部離析。

寬幅攤鋪導(dǎo)致混合料離析：為減少縱向接縫，在攤鋪機(jī)的基本熨平板的兩端往往要接上加長(zhǎng)段熨平板，以增加攤鋪寬度。實(shí)踐表明，攤鋪機(jī)連續(xù)由中間向兩端輸送混合料，在加長(zhǎng)段熨平板部分很容易產(chǎn)生離析以某工程中寬幅攤鋪AC-16I型瀝青混凝土為例，從攤鋪寬度左、中、右位置取樣，進(jìn)行抽提試驗(yàn)；

2.2 瀝青混合料的均勻性問題

導(dǎo)致瀝青混凝土不均勻性大的原因主要是:由于礦料來源復(fù)雜多變使其顆粒組成變化，瀝青混合料拌和時(shí)間不足而拌和不均勻，現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料運(yùn)卸攤鋪產(chǎn)生離析，瀝青混合料碾壓溫度不一致等。由此造成了瀝青混合料的局部缺陷，為水侵損壞留下隱患。

2.3 瀝青混合料的壓實(shí)度問題

壓實(shí)不足也是產(chǎn)生瀝青路面水損壞的一個(gè)突出原因。在工程中往往為追求平整度和擔(dān)心構(gòu)造深度使壓實(shí)度受到影響，不用重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，采用一臺(tái)攤鋪機(jī)全幅攤鋪的方法，都容易造成離析，振搗力較小，壓實(shí)不均勻，待通車以后平整度迅速衰減，面層壓實(shí)變形明顯。加之標(biāo)準(zhǔn)密度取值不正確或隨意調(diào)整，壓實(shí)度的測(cè)定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差等問題，使得瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的實(shí)際密實(shí)度偏低，實(shí)際空隙率偏大。

2.4 缺乏路面防排水結(jié)構(gòu)

目前采用的路面結(jié)構(gòu)，其瀝青面層本身空隙率過大，層厚太薄，離析嚴(yán)重，難以成為防排水結(jié)構(gòu)，透層油或下封層也封不住水，反而都成為積水或積漿部位。近年來對(duì)半剛性基層的強(qiáng)度要求越來越高，越來越致密，二灰碎石、水泥穩(wěn)定碎石基層透水性差。滲入路面和冰凍地區(qū)春融期融化的水容易積聚在基層表面，成為浮漿。

2.5 路基及路肩排水不暢，兩側(cè)滯水滲透

滯留水通過路肩、路基侵入路面結(jié)構(gòu)，形成層間自由水，在交通荷載反復(fù)作用下，影響瀝青路面的穩(wěn)定。

3 瀝青路面滲水的防治措施

3.1 提高壓實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)壓實(shí)，降低空隙率

為了盡可能使瀝青混凝土路面不透水，有必要提高瀝青面層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。研究資料表明，在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備水平下，采取合理的攤鋪和碾壓工藝，將瀝青層面壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)控制在97%是完全可以做到的。建議上面層I型壓實(shí)度不小于98%，下面層壓實(shí)度不小于97%，抗滑表層壓實(shí)度不低于100%，以期保證現(xiàn)場(chǎng)空隙率不大于8%。

3.2 嚴(yán)格限制攤鋪寬度，避免集料離析

攤鋪寬度8m以下時(shí)，可以采用單機(jī)鋪筑。否則，在攤鋪機(jī)寬幅攤鋪混合料時(shí)，應(yīng)使用兩臺(tái)同型號(hào)的攤鋪機(jī)同時(shí)作業(yè)，呈階梯狀平行施工，盡量避免單機(jī)攤鋪使用加長(zhǎng)段熨平板的全幅施工。

3.3 合理設(shè)計(jì)

在瀝青混合料設(shè)計(jì)中，采用孔隙率小的密實(shí)級(jí)配瀝青混合料，以減輕水進(jìn)入并滯留在瀝青混合料中，防止瀝青膜與集料的剝離。瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)與瀝青混合料類型相匹配，通常路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)是集料最大公稱尺寸的3倍以上。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮下列措施:①填土低的潮濕路段，宜設(shè)置厚度不小于15cm的砂礫墊層，或其它材料的隔水層，從而隔斷毛細(xì)水進(jìn)人底基層。多雨地區(qū)，基層頂面必須設(shè)計(jì)下封層，下封層應(yīng)綜合考慮基層的材料和施工工藝等情況，必須確保下封層有效防水。②考慮路面結(jié)構(gòu)層排水，使透過面層達(dá)到基層的水排出路外，防止路緣石和路肩阻水，避免產(chǎn)生沖刷泥漿和路面早期損壞現(xiàn)象。③在挖方地段，應(yīng)十分重視路基兩側(cè)有無(wú)潛水，調(diào)查清楚其水位情況，并采取加深邊溝等有效措施排除和隔離潛水，以防止地下水危害。

3.4 解決好礦料級(jí)配和施工溫度的不均勻性

瀝青混合料的礦料級(jí)配和施工溫度不均勻性大，往往導(dǎo)致竣工瀝青面層的混合料離析，顆粒組成、瀝青含量、密實(shí)度和空隙率變異顯著。為提高路面質(zhì)量，消除路面產(chǎn)生早期水損壞的隱患，應(yīng)對(duì)瀝青混合料材料來源(規(guī)格與組成)、堆料、拌和、混合料裝卸、攤鋪和壓實(shí)的各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)過程管理。

3.5 完善路排水設(shè)施，構(gòu)建暢通排水系統(tǒng)

路面和路肩的橫坡坡度影響表面水的流速，從利于排水的角度出發(fā)，宜取大一些，但同時(shí)還應(yīng)考慮行車安全，因而綜合兩方面的影響因素，宜采用折中的坡度值。在路表排水設(shè)施的布設(shè)應(yīng)充分利用地形和天然水系，形成完整的排水系統(tǒng)，并作好出口位置的選擇和處理，使水流順暢。在路肩內(nèi)填筑透水材料，布設(shè)反濾層，設(shè)置縱向集水溝和集水管，以及橫向排水管等排水系統(tǒng)，及時(shí)將路面下滲水排出。

[1]龔建東，付華.公路施工中瀝青混凝土路面水損壞的防治措施 [J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010-04-25.

[2]王金龍.瀝青路面水損壞及防治措施研究[J].濰坊學(xué)院學(xué)報(bào)，2009-03-15.