春融環(huán)境下瀝青路面水損害機理及防治技術(shù)分析

【摘要】考慮瀝青路面水損害的機理以及防治措施，要先了解春融環(huán)境下瀝青混凝土路面必須要注意的關(guān)鍵點。瀝青路面在春融季節(jié)很容易出現(xiàn)病害現(xiàn)象。因此，結(jié)合實驗分析數(shù)據(jù)，了解多次凍融循環(huán)下瀝青性能下降的趨勢，以便在后續(xù)的工作中提供合理的參考意見，改進當(dāng)前出現(xiàn)的問題。經(jīng)過研究分析，了解水損害對瀝青路面膠漿性能有一定影響。通過判斷模型，可以了解瀝青混合料的水損過程，為后續(xù)研究提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】春融環(huán)境；瀝青路面；水損害；防治技術(shù)

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.047

Analysis of Water Damage Mechanism and Prevention Technology of Asphalt Pavement Under Spring Melting Environment

LIU Jin

（Sujiaoke Group Testing and Certification Co.， Ltd.， Nanjing 211100， China）

Abstract： To consider the mechanism and prevention measures of water damage on asphalt pavement， it is necessary to first understand the key points that asphalt concrete pavement must pay attention to in the spring thawing environment. Asphalt pavement is prone to disease during the spring thawing season. Therefore， based on experimental analysis data， understand the trend of asphalt performance decline under multiple freeze-thaw cycles， in order to provide reasonable reference opinions in subsequent work and improve the current problems. After research and analysis， it is understood that water damage has a certain impact on the performance of asphalt pavement adhesive. By judging the model， the water loss process of asphalt mixtures can be understood， providing theoretical reference for subsequent research.

Keywords： spring melting environment； asphalt pavement； water damage； control technology

通過研究分析，了解水損害形成的規(guī)律以及發(fā)展機制，結(jié)合性能、結(jié)構(gòu)等兩大層次，了解春融環(huán)境下瀝青路面的防治措施。瀝青是一種擁有優(yōu)良應(yīng)用價值的材料，經(jīng)濟性良好。推廣改良性瀝青，將對于施工有極佳的應(yīng)用前景。結(jié)合理論判斷以及實踐數(shù)據(jù)分析，本研究對水損害提供防治措施，從施工監(jiān)管等方面給出改進意見。水損害是瀝青路面常見的病害，水分在汽車荷載力的作用下導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)松散、剝落、坑洞等問題，加速瀝青路面出現(xiàn)的不規(guī)則裂縫。針對此類問題，需要通過施工技術(shù)，控制地表水分進入路面的概率，延長瀝青路面的使用壽命。

1春融環(huán)境下水分?jǐn)U散對瀝青膠漿分析

為了更好地分析春融環(huán)境下水分?jǐn)U散對于瀝青路面膠漿的不良影響，需要了解什么是春融環(huán)境。春融環(huán)境是春天到來時，路面積存的雪變?yōu)樗?，以液相、汽相等形式滲入孔隙。若路基長時間保持殘留水分，會導(dǎo)致瀝青路面的自有性能受到影響，如密集性等。瀝青路面混合料需要結(jié)合膠漿性能，但如出現(xiàn)水損，最常見的問題便是瀝青混凝混合料出現(xiàn)松散、剝離。水損可分之為“黏結(jié)失效”以及“黏附失效”兩種情況，二者均對瀝青路面的后續(xù)使用造成嚴(yán)重影響，因此需要分析實際情況完成改進。例如，若路面因春融環(huán)境水分?jǐn)U散，出現(xiàn)退化、顆粒物等問題，會導(dǎo)致嚴(yán)重的水損形式。瀝青膠漿膜性能保障瀝青混合料與土層之間的連接性，依賴于其膠漿自身的吸收特性，水分滲透進瀝青膠漿會產(chǎn)生一定程度的化學(xué)作用。部分膠漿顆粒會在水分的作用下流失，瀝青路面的堅固性、耐用性明顯下降。分析導(dǎo)致水分?jǐn)U散對于膠漿性能的遠端影響，水分通過滲透機制進入膠漿膜內(nèi)部，凝膠水分增多，會使膠漿黏結(jié)出現(xiàn)嚴(yán)重性能惡化，誘發(fā)更嚴(yán)重的膠漿損失，形成惡性循環(huán)。例如，在實驗分析中，膠漿若結(jié)合25%的水分，自身便開始失去黏合力。超過30%水分，膠漿會失去一部分彈性性能。如超過50%的水分，膠漿完全失去自身黏結(jié)優(yōu)勢，導(dǎo)致瀝青混合料黏合不牢。通過實驗數(shù)據(jù)分析，轉(zhuǎn)換到實際工程，瀝青膠漿的化學(xué)成分以及結(jié)構(gòu)組成必須實現(xiàn)預(yù)防處理。與瀝青材料不同，使用的膠漿自身便存在老化機制，受陽光因素影響，膠漿會在黏接性上存在差異浮動。因此，要結(jié)合物理性能、流變性能等，分析在不同程度下水分?jǐn)U散對于膠漿的黏結(jié)干擾。找尋導(dǎo)致瀝青材料損傷變化的規(guī)律，以求得合理的改進意見。

2.1設(shè)計層面

要了解瀝青路面出現(xiàn)水損害機理，就要結(jié)合瀝青路面所承載的壓力，分析實際情況，了解瀝青路面水損害的滲透機制。春融環(huán)境下，瀝青路面由于水分浸泡出現(xiàn)松脫等問題，瀝青膜從表面剝離，導(dǎo)致水分從路面的縫隙滲透，加重路面損壞。瀝青路面強度與瀝青黏合力、瀝青膠漿性能以及瀝青集料的黏附作用決定。而導(dǎo)致瀝青膠漿損害首先便是水分滲透。水分吸引力比瀝青大，因此進入瀝青與集料之間會導(dǎo)致瀝青與集料接觸面減小，降低咬合力。此外，還會使瀝青薄膜脫落，導(dǎo)致瀝青集料裸露在路面。在車輪作用下，集料加速損壞，進一步使瀝青黏附力減弱、瀝青整體變軟、黏結(jié)度降低。在車輛行駛過程中，很容易出現(xiàn)大面積損毀，導(dǎo)致瀝青路面凹陷或出現(xiàn)坑洞，使汽車運行產(chǎn)生隱患。結(jié)合目前的機制，先要了解水分與瀝青路面的力學(xué)性能公式。在降水頻率、降水量分析中，結(jié)合春融環(huán)境，從施工設(shè)計完成分析。

2.2施工層面

施工層面路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，施工標(biāo)準(zhǔn)單一、缺乏靈活性。在瀝青路面間距以及厚度標(biāo)準(zhǔn)上存在不規(guī)范等問題，均有可能導(dǎo)致瀝青路面在后續(xù)使用時出現(xiàn)水損害。且排水標(biāo)準(zhǔn)無法結(jié)合實際數(shù)據(jù)，導(dǎo)致排水性能緩慢，使?jié)B水危害增多。在施工時，施工人員的控制監(jiān)管不嚴(yán)格，導(dǎo)致瀝青集料使用時出現(xiàn)潮濕或混合料拌勻不均等問題，影響瀝青與集料之間的結(jié)合。在春融環(huán)境下，更容易出現(xiàn)損害現(xiàn)象。且瀝青路面施工配比若出現(xiàn)局部空隙率過大，很容易出現(xiàn)透水問題。施工時不均勻挖掘或壓實度無法達到要求，薄弱處如未采取有效的改進措施，將會給瀝青路面帶來嚴(yán)重隱患?，F(xiàn)有的施工存在輕排水思維，施工人員工藝不佳或縮減工期、養(yǎng)護不能滿足要求等，都會導(dǎo)致瀝青路面無法得到真正的質(zhì)量保障。

2.3路面管理

在路面管理中，要了解發(fā)生瀝青路面水損害后所造成的影響，必須采取處理措施，將損失降至最低范圍。保障瀝青路面能夠改進缺陷，實現(xiàn)質(zhì)量、集料、工藝強化。例如，要了解瀝青路面的功能性，修復(fù)損壞地區(qū)。且對于超重、超載現(xiàn)象要采取限制措施，避免加速瀝青路面出現(xiàn)的水損害問題。

春融環(huán)境下，瀝青路面水損害影響較大，主要分為以下幾點：

1）地下水滲透有可能會使瀝青路面產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性問題。水分沉積在瀝青面層空隙中，在車載力作用下，出現(xiàn)滲透、反滲。使瀝青路面出現(xiàn)松散、變形等問題，導(dǎo)致瀝青路面層膜脫落。

2）瀝青路面如果遭遇水損壞后，將會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性、功能性破壞。這些問題甚至?xí)?dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)不可逆損傷，對后續(xù)工程施工造成影響嚴(yán)重情況。整條瀝青路面需要重修，降低瀝青路面的最終使用性能以及價值。

3）地表水分會影響車輛的安全行駛，導(dǎo)致路面濕滑。在行駛過程中，若遇暴雨天氣，還有可能會形成水霧，干擾駕駛員視野，使駕駛員無法分辨路面所出現(xiàn)的坑槽，誘發(fā)追尾等交通事故，造成人員傷亡。

4.1材料優(yōu)化

在材料配比中，材料的選擇非常重要。要考慮春融環(huán)境下水分滲透的重力，因此選擇密集配比性極高的混合料。在選擇時，需要適當(dāng)增加2.5 mm以下的細(xì)料，降低孔隙率，使孔隙率維持在4%～5%之間。當(dāng)超過6%時，水分很容易進入混合料內(nèi)部。當(dāng)超過8%～15%時，就會產(chǎn)生較大的毛細(xì)壓力，造成瀝青路面損害。因此，空隙率必須維持在4%以內(nèi)。選擇的集料要結(jié)合瀝青層面的厚度完成設(shè)計，一般情況下其面層厚度為4～5 cm。經(jīng)過研究表明，瀝青面層厚度應(yīng)不小于最大直徑的3倍，而中、下層設(shè)置不小于面層的2.6倍。在路面排水施工中，要采取結(jié)構(gòu)性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。如考慮排水設(shè)計以及路面表面排水要求，解決以往出現(xiàn)的排水不良問題。集料品種的使用與瀝青路面黏合力有明顯關(guān)聯(lián)，改善集料品種，使用酸性集料可顯著減少剝落破壞現(xiàn)象。調(diào)節(jié)膠漿性能，在施工以及應(yīng)用性的要求下增大瀝青黏度。

4.2施工優(yōu)化

在施工優(yōu)化層面，也需要考慮以下幾點特殊要求：

1）確保使用干凈、整潔集料，避免潮濕。在天氣情況影響下，若集料出現(xiàn)潮濕問題，必須要加熱溫度，使集料干燥，并延長攪拌時間，使集料與瀝青能夠充分混合。

2）保持拌和均勻度一致。瀝青集料的使用需要結(jié)合面層的外觀要求，且粗集料集中區(qū)域，有可能會出現(xiàn)空隙率較大的問題。在施工時可以進行預(yù)先實驗，了解瀝青混凝土的黏合標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)生的早期水損害。

3）進行礦料配比。一般礦料的直徑選擇4.75 mm以及2.3 mm為標(biāo)準(zhǔn)，接近中值。這兩種礦料含量多少將直接影響到瀝青面層的均勻性以及穩(wěn)定性。在混合面層中添加75 mm以及2.3 mm集料，對避免離析會產(chǎn)生極高優(yōu)勢。

4）對于瀝青混合料的裝卸運輸，如果出現(xiàn)離析問題，則需要分批次完成裝卸。為避免一次性裝卸導(dǎo)致粗細(xì)顆粒分離，

5）對施工工藝全面優(yōu)化調(diào)整。調(diào)節(jié)鋪攤的最佳狀態(tài)，確保振動性一致，調(diào)節(jié)設(shè)備的運行標(biāo)準(zhǔn)，加強壓實。減少路面出現(xiàn)的孔隙率，保障路面穩(wěn)定性。瀝青混合料的密集程度對于抗疲勞強度、抗車轍能力、耐久度等都有極高影響?，F(xiàn)有的壓實度不足也是一個較為突出的問題，在此情況下，要保證面層的壓實度不小于98%，且中面層或底面層的壓實度不小于79%。

4.3管理優(yōu)化

管理優(yōu)化對于瀝青路面抗水損害非常重要，在施工完畢后，養(yǎng)護部門要加強對于路面的日常巡檢。若出現(xiàn)水損害，需要采取防治措施，貫徹預(yù)防為主的標(biāo)準(zhǔn)。提高公路自身的抗水能力，以防止春融環(huán)境下水損害現(xiàn)象加劇。對于排水系統(tǒng)，要了解排水系統(tǒng)是否出現(xiàn)堵塞問題，修復(fù)排水系統(tǒng)，疏通路面積水，防止病害進一步擴大。同時，還可以完成路面取樣實驗，完成室內(nèi)實驗以及場景實驗。在試驗基礎(chǔ)上分析水損害的原因、范圍以及采取何種的改進措施。對于超重車輛要加大處罰，完成路政管理。

綜上所述，春融環(huán)境下水損害是導(dǎo)致瀝青路面結(jié)構(gòu)性破壞的主要原因。且水分長時間滯留在瀝青路面結(jié)構(gòu)基層，就會在汽車、環(huán)境等作用下出現(xiàn)更嚴(yán)重的損害現(xiàn)象。春融環(huán)境不僅受積雪影響，雨水同樣會對路面造成破壞，且春融周圍溫度較高，很容易使水分成為氣相，加速瀝青路面破壞。因此，除保障瀝青品之外，還需要完成“封”“排”結(jié)合。做好中央分離帶防水層的設(shè)置，完成精準(zhǔn)化施工，確保多余積水排出路面，以減少水分在瀝青路面的滯留時間，降低出現(xiàn)水損害的因素。

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【作者簡介】

劉津，男，1989年出生，工程師，研究方向為道路與橋梁施工技術(shù)咨詢與檢測。

（編輯：于淼）