高速公路瀝青路面水損害及其防治分析

劉中禮

（滄州路橋工程公司，河北 滄州 061000）

0 引言

以前的公路路面在投入使用以后出現的一些病害，大多是承重基層的水穩性不良所致。所以后來的基層便逐漸由當時的以粘土作為結合料的泥結碎（礫）石、級配碎（礫）石材料轉向了以石灰、水泥等無機結合料穩定的碎（礫）石、二灰碎（礫）石、石灰土等半剛性基層方面的發展。在大量修建瀝青路面的同時，先后進行了一些粗糙抗滑等新型結構的試驗與探索，并進行了大面積應用性鋪筑，其中有些在通車之后的頭幾年就出現了早期水損害性病變，而且病變仍有繼續發展的趨勢，成為高速公路修建、養護中一個亟待解決的問題。

1 瀝青路面結構

高速公路的路面結構與厚度在經過幾年的調整、摸索后已逐漸趨向定型。如河北省等地的高速公路大多為15cm 瀝青面層（前期采用過12cm）、16～20cm水泥穩定碎石、18～20cm二灰穩定碎石、20cm石灰或石灰、粉煤灰穩定土。也可根據當地取材情況，取消二灰碎石而加厚石灰土底基層等做法。15cm的瀝青路面，通常采用4cm+5cm+6cm三層式的上（表）、中、下（底）面層結構。結構選型中的問題主要是在瀝青面層上，而瀝青面層又主要集中在這4cm的表面層上。通過優化組合，選定結構類型和礦料級配組成。高速公路的上、中面層，采用的是傳統連續級配型密實結構。此后，為了尋求解決高速行車、瀝青面層的粗糙抗滑問題，在正定試驗路面的基礎上，開始在4cm厚的表面層上探索性鋪筑了SAC—16斷級配型多碎石瀝青混凝土結構。然而有的公路竣工之后，僅僅經過了一個冬季的通車營運，來年的初夏就出現了大范圍的“析油”現象，瀝青軟層向表層?。ň郏┘?，形成一層光亮的油層。

在對這種病害調查研究的基礎上，由“析油”現象到結構的透水現象進行分析，進而對這種斷級配結構的礦料級配組成進行調整。在當時追求粗糙抗滑的前提下，這種調整是謹慎的、逐步細化的。在以后的新建工程項目中，就以4.75mm篩孔通過量（中值）作為一個特征指標來衡量，由最初的33%逐步調整到47%，向著連續級配方向靠攏。隨著指標的調整，路面質量亦有了好轉。

2 瀝青路面水損害分析

瀝青路面水損害發生的主要原因是透水，而透水又是由于空隙率偏大導致的。病害的發生、演變大體可分為以下幾種現象和過程。

2.1 析油

析油，習慣上也稱作“泛油”。實際上，析油與泛油的含義截然不同?！胺河汀币话闶侵笧r青表處、貫入式路面在鋪后的形成期，行車自然碾壓下的瀝青遇熱上泛，再分布，礦料壓實、擠實的一個正常泛油的成型過程。而析油則是瀝青面層由于透水、水膜的長期浸入，油、石逐漸剝離，結構失穩之后，在行車荷載的反復作用下，結構層內部的瀝青油膜攜同一部分細、粉顆粒向上?。ň郏┘?、離析的結果。這是一種假象的泛油，實屬水損害病變的初期。仔細觀察，可在行車輪跡（車轍位置）的側緣附近看到一些極輕微的細發狀裂紋。

病變的發生雖然與汽車嚴重超載、軸載輪壓的增加、大量行車重載的反復作用以及冬凍春融，大氣降水、夏季烈日高溫等不利因素條件直接有關，但根本的原因還是透水，是透水引發了一系列水損壞病害。

與連續密級配相比，粗集料斷級配的空隙率偏高，因而雨、雪水就得以下滲并滯留于瀝青面層內。常年的滯留與積累，使得水膜容易沿著礦料顆粒與瀝青油膜界面之間的空隙而入。近于飽和的空隙水在行車瞬間荷載的動水壓力的反復沖刷作用之下，逐漸侵蝕剝離。特別是當瀝青表面層使用了一些帶有酸性的硬質巖石料，粘附力就更差。初期，當瀝青面層尚具一定的嵌鎖能力，這些細微的裂隙只是在隱約地逐漸發展，在油、石之間形成一些微小的脫節與錯動，結構強度開始出現衰降和失穩。由于冬季凍融侵害的潛在危害，到了夏季高溫下，在行車荷載的不斷擠壓、揉搓下，瀝青油膜只能是向上?。ň郏┘?。實際上，析油現象是病害發生的前兆。

2.2 車轍

車轍是“泛油”的繼續。正常情況下的車轍主要是行車荷載作用下的壓密與形變的積累。一般當車轍超出了10～15mm之后就需要處理，以防積水，影響行車舒適與安全。早期水損害性車轍，是由于結構內部瀝青混合料的粘聚力、內摩阻力已出現不同程度的衰減，剪應力超出了自身所有的抗剪強度。所以其“W”型車轍斷面的變形也大，出現得早，發展也快。有的兩年之后就出現了車轍，三年之后25mm以上深度的車轍已達到了12%以上，最大深度為34mm。五年之后，車轍深度發展到15～25mm，嚴重的達到30～45mm，最深可達60mm以上，實際上已趨于結構性破壞階段。

從荷載受力分析看，15cm厚的瀝青面層，上部0～5cm壓應力最大，大約在4～9cm處的中面層部位剪應力最大，是產生剪切形變從而發生轍槽的主要深度范圍。但也不全是這樣，因為水損害病變的發生又與水損害的程度極為相關，往往是病變發展到哪層，車轍變形層厚的變化就出現在哪層。如有的僅發生于表面層，而有的則是深入到中面層，甚至可以見到一些水平狀剪切層理，說明早期車轍的發生與水損壞性病變直接相關。

2.3 網裂

路面上存在各式各樣的裂縫，如收縮反射性的裂縫，橫向的、縱向的以及程度不一的網裂、龜裂、塊裂等。收縮反射性裂縫往往是上下連通的（非重合），這是半剛性基層的特性，這一弊端相比之下還是比較好處理的。目前采用密封膠、改性乳化瀝青、軟膏等開槽封堵的做法還是比較成功的，只要處理得當，收縮反射性裂縫基本上可以得到抑制。難以處理的病變類型是網裂。網裂基本上是水損害已發展到了后期階段，路面結構已失去原有強度和穩定性，回彈彎沉明顯超出原設計允許值，路表呈現出多向的網狀裂縫，同時伴有較大的垂直形變和凹陷起伏。此時的雨后滲水危害將會進一步加劇，繼續向中、下面層甚至基層擴滲。有些縱向裂縫，除了填方自身的滑坡失穩這一原因外，還與透水后基層材料的水穩性不良直接有關。

病變的發展往往是零散地、程度不一地穿插交匯在一起，說明了道路鋪筑本身存在著極大的不均勻性的特點。在一些明顯的橫、縱裂縫或網狀裂隙處結構層內滯留的空隙水，可能在行車輪荷瞬間的壓彈動水壓力作用下沿裂縫、裂口發生泵吸唧漿，往上冒白漿，這些白漿并非全是來自基層的灰漿，有些是瀝青面層礦料自身在行車輪荷揉搓作用下磨損下來的細粉顆粒。石料雖有色澤之分，但磨耗下來的粉末“條痕”多是白色的。在嚴重唧漿病害的下面，可以看到油石離析，骨料露白，幾乎看不到原來裹覆的瀝青。

2.4 橋面瀝青面層的水損害

同樣條件下，橋面瀝青面層的水損害要比路基上嚴重得多。因為橋梁上部結構是直接懸置于大氣之中，對氣候的變化相對敏感。汽車輪荷對瀝青面層的損傷相當大。此外，施工中，瀝青面層與其下水泥混凝土的結合層位不像整體瀝青混凝土結構上下層間那樣能夠借助攤鋪后的高溫和熔燙，起到上下緊密結合的效果，因而在這個結合層位上空隙率一般偏大，也容易透水且存水。

另外，也不排除原水泥混凝土橋面施工本身就存在如強度不足、松散夾層或殘留浮漿等內在缺陷和弊端。此外，也可能有上部結構自身的橫向連結剛度不足、單板受力，撓曲變形過大等原因。一般來說，橋面上出現水損害是個前兆，表明結構本身存在透水隱患。隨后1～2年，路基上瀝青路面的水損害也就相繼發生，仍然是瀝青面層自身透水所致。

3 結語

高速公路路面結構選型方面存在很多問題，需要反復地實踐、認識和不斷地總結、提高。本文結合實踐經驗，針對高速公路瀝青路面的水損害問題展開探討，以為同行提供參考。

［1］魏渝青，甄彥彬.高速公路瀝青路面水損害分析［J］.公路與汽運，2006，（4）：118-119.

［2］黃濤，應榮華，秦仁杰.昌樟高速公路養護維修工程中的水損害處治［J］.中國新技術新產品，2010，（7）：31-33.

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