淺談瀝青路面水損害的形成及解決措施

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，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構組合及瀝青混和料的配合比設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，經受交通荷載及溫度脹縮的反復作用，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，并導致集料之間的粘結力喪失而發生的路面破壞過程。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，路面都產生了程度不同的水損害。水破壞速度很快，性質嚴重，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，不管是傳統的純瀝青混凝土，還是改性瀝青或加抗剝落劑的SMA，在大量行車作用下，都會產生瀝青剝落現象河水破壞。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，面層產生網裂和形變。

1.2 表面層和中間層同時產生坑洞以及局部表面產生網裂和形變 當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時，降水過程中，自由水較易滲入并滯留在表面層和中面層內。當表面層試半開級配，中面層為密實式瀝青混凝土時，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。大量快速行車使兩層內瀝青混凝土中部分碎石上的瀝青剝落，導致表面產生網裂、形變和向外推擠，或產生坑洞。

1.3 唧漿、網裂、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。灰漿又被行車壓唧，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，使瀝青面層產生唧漿、坑動或唧漿、形變、網裂，坑洞是典型的最嚴重的水破壞現象。另一類水破壞現象常表現為嚴重的轍槽。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擠出，使輪跡代下陷，同時使兩側鼓起，形成嚴重的轍槽。

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、集料與水分的關系所造成的。那么，排除結構因素，預防水損害的關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力 隨著高速公路的建設，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，石灰巖等堿性集料，與瀝青的粘附性好，但耐磨性能差，不能適應瀝青路面表面層抗滑及耐磨耗的需要，采用石灰巖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，石質堅硬、致密、耐磨性強，能充分發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規范》(JTJ032)規定：“當用于高速公路、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的空隙可去，便容易上浮(泛油)，混合料產生推移、車轍等流動變形。據美國戰略公路研究計劃(SHAP)的調查，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造深度的需要，空隙率不得不增大到4％～8％，明顯的大于發生水損害的臨界空隙率。為解決抗滑性能要求與水穩性相矛盾的一個方法是采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)結構，由于間斷級配的碎石骨架在表面形成大的孔隙，構造深度大，有很好的抗滑性能；同時由于瀝青瑪蹄脂的充分填充，混合料內部的空隙率又很小(2％～4％)，SMA基本上不透水的優點可使瀝青路面的水穩性得到很大的改善。

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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