瀝青路面水損害的原因及措施

黨安民

（江蘇捷達交通工程集團有限公司，江蘇 淮安 223001）

1 前言

瀝青路面的破壞形式主要表現為車轍、低溫開裂和疲勞破壞。近年來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，已形成世界性的問題。最近，國內一些高等級公路發生了較為嚴重的損壞，專家認為均與水損害有關。

2 影響路面水損的因素

2.1 瀝青混合料

2.1.1 集料性質的影響

集料的化學成分及表面狀況是決定瀝青與之粘附性的重要因素。集料的化學成分直接決定集料的表面電荷，當集料表面含有鐵、鈣、鎂、鋁等高價陽離子時，與瀝青產生化學吸附時形成穩定的吸附層；當含有鈉、鉀等低價陽離子時，與瀝青產生化學吸附形成的吸附層極不穩定。遇水易被破壞。

集料對水吸附能力的大小也直接決定混合料的水穩性。一般來說，硅質含量較高的酸性集料為親水性集料，對水的吸附能力較瀝青大，瀝青混合料遇水易剝落；反之含硅質較低的堿性集料對瀝青的吸附性較水大，遇水不易剝落。

瀝青混合料的水穩性也與礦料表面的粗糙度有關。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；當瀝青進入孔隙或不規則礦料表面時，發生強烈的化學嵌擠作用，作用力增大；同時礦料表面的孔隙還會吸附瀝青中的輕質油分，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重要因素，泥土、粉塵將瀝青與集料表面隔離，遇水易剝落。

2.1.2 瀝青質的影響

通常來說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，則瀝青就有較強的表面活性，呈酸性，能與集料中的堿性礦物質形成很強的粘結力。

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

2.1.3 混合料類型

對于熱拌密級配瀝青混合料，其透水性小，水分浸入較困難，一般不易產生水損害現象；對于開級配改性瀝青混合料，水能夠在空隙中自由流動，也不易造成水損害，但空隙率介于二者之間的瀝青混合料，當水進入其內部，在荷載作用下易產生較大的毛細壓力，反復作用產生水損害。

此外，瀝青用量對水穩性也有重要影響。當瀝青用量低于最佳瀝青用量時極易造成水損害。

2.2 環境因素

瀝青路面施工時的氣候條件對瀝青路面的水穩性影響是很大的，潮濕、寒冷的氣候，水敏感性破壞就容易發生。施工后，溫度、凍融循環、干濕循環都會對路面水穩性產生影響。

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

2.3 施工因素

壓實程度是影響水穩性的關鍵因素之一。壓實不足的混合料，空隙率增大，水進入空隙，造成水損。試驗表明，瀝青混合料的空隙率為3%～5%的馬歇爾殘留穩定度達90%；當空隙率增至7.5%時，馬歇爾殘留穩定度即降至80%。所以，路面施工不能片面追求平整度而忽略壓實度，要在確保壓實度的前提下提高平整度。

混合料粗細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大。瀝青含量偏少，其混合料的拉伸強度降低，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)拌和過程的不均勻及材料自身的不均勻。2)運輸過程中造成的集料和溫度的離析。3)攤鋪過程的離析。4)混合料壓實不均勻。

2.4 路面排水因素

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

在我國，大多數路面排水往往只重視路基范圍內及路表以外的水的排除，而對路面結構層內的排水則很不重視。我國路面基層普遍采用半剛性基層，近年來對半剛性基層的強度要求越來越高，混合料也越來越致密，基本是不透水的。大多數瀝青路面面層本身封不住水。上面滲入的雨水及冰凍地區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，排水設計應作為路面設計的重要內容。

3 改善方法

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瀝青的置換能力這一概念出發，保證在有水情況下瀝青膜不發生收縮、剝離現象，仍能與礦料形成良好的化學吸附作用。例如，用一部分石灰、水泥代替礦粉，或在瀝青中添加少量環烷類高分子有機酸、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，與瀝青中帶有負電荷的表面活性物質可形成化學吸附層；各種液態抗剝落劑均屬于表面活性物質，市場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。公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)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范附錄c表c.8的要求”。這些措施是：

(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。

3.2 級配選優

瀝青混合料的水穩定性在很大程度上取決于空隙率和空隙結構以及瀝青膜厚度。根據試驗研究和理論計算表明，空隙率在4%～7% 之間，水易于滲入而不易自由排出。在配合比設計中級配設計是一個很重要的方面。瀝青混合料的級配決定了集料的嵌鎖結構及壓實特性。各種級配的混合料形成的瀝青混凝土的內部結構各不相同，有的是懸浮密實結構，有的是骨架密實結構，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別的；可壓實性不一樣導致瀝青膜厚度不相同(因為配合比設計時空隙率控制范圍相同)，因此抗水滲透和軟化能力不同。

3.3 改善路面結構

改進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，隔斷地下水或毛細水的上升。上基層最好采用水泥穩定碎石，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結層使用空隙率大、集料嵌擠良好的瀝青碎石或貫入式結構層，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。對細集料一定要設置篷蓋，對于礦料、石灰等粉料應建庫存放。材料中帶有塵土、雜質必須除去。

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

施工接縫應平順，路面開裂應及時填補，以防止加速水損害。

4 結束語

瀝青混臺料和瀝青路面的設計、施工及一些外部因素可能會導致瀝青路面剝落。這些因素主要是路面排水系統不健全，路面壓實度不足，集料表面粉塵太多，集料拌和時不夠干燥，集料強度低易碎，瀝青混臺料設計采用透水的開級配類型等。引起瀝青路面水損害的原因是多方面的，對水損害的研究已引起世界各國的重視。

[1]王克中.動水壓力下的瀝青路面水損害[J].公路交通技術，2006-10-30.

[2]張繼超,陳杰，劉克杰.路面結構設計談瀝青路面水破壞的預防[J].科技信息(科學教研)，2007-05-01.