瀝青路面水損害及其預(yù)防

袁 蕾

（江蘇省大豐市公路管理站，江蘇 大豐 224100）

0 引言

目前，我國(guó)國(guó)省干線的面層90%以上采用的是瀝青路面。隨著交通流量的增加、超限超載問題日益嚴(yán)重、行車速度提高等，瀝青路面損毀問題日漸突出。瀝青路面的損毀可分結(jié)構(gòu)性破壞和功能性破壞。功能性破壞一般出現(xiàn)在早期，主要是由水損害引起的。水損害伴隨著麻面、松散、坑槽、轍槽等一系列病害的產(chǎn)生（如圖1所示）。瀝青路面的水損害不僅嚴(yán)重影響道路的使用性能，同時(shí)也需要巨額資金的投入，造成很大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。近百年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水損害問題不斷研究，并取得了一定成果。本文分析了瀝青路面水損害的原因，從路面的設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等方面提出了有效的預(yù)防措施，為今后的道路施工和養(yǎng)護(hù)提供了理論依據(jù)。

圖1 瀝青路面的幾種水損害形式

1 瀝青路面水損害的原因

關(guān)于水損害的內(nèi)因可主要基于粘附理論進(jìn)行研究。影響瀝青與集料層之間粘結(jié)應(yīng)力的主要因素有拌合溫度、表面結(jié)構(gòu)、空隙率、清潔度、濕度等。水損害的外因主要是降水量、交通流量、超限超載等。

1.1 水損害的內(nèi)因

研究表明，瀝青路面的現(xiàn)場(chǎng)空隙率小于7%時(shí)，基本不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力，即不透水；當(dāng)瀝青路面的現(xiàn)場(chǎng)空隙率大于15%時(shí)，工程上一般使用改性瀝青，水能在改性瀝青中自由流動(dòng)，因此不易透水[1]。但我國(guó)瀝青路面施工時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)空隙率大多在8%～15%之間，水易進(jìn)入混料層并導(dǎo)致水損害[2]。我國(guó)瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)空隙率過大的主要原因有：a）選取的瀝青混合料類型不科學(xué)；b）路面壓實(shí)不足；c）混合料面層離析導(dǎo)致路面不均勻壓實(shí)。

混合料面層壓實(shí)不足，空隙率增大，造成水損害的可能性增大。施工工藝不當(dāng)也會(huì)造成瀝青混合料的離析，為后期的水損害埋下隱患。造成離析的原因主要有：拌合過程及材料自身的不均勻；運(yùn)輸過程導(dǎo)致的集料層溫度離析；攤鋪過程的離析。

造成路面水損害的原因還有表面剝落，即使瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)空隙率小于7%，少量的水仍會(huì)浸入面層，在往來車輛的重力作用下，對(duì)粘附在石料表面的瀝青產(chǎn)生沖刷，使其剝落，造成瀝青路面的水損害。在這種情況下，瀝青和石料之間的粘附性起著關(guān)鍵作用。而目前普遍認(rèn)為瀝青與石料之間的粘附機(jī)理有瀝青與集料的潤(rùn)濕粘附、瀝青與集料的酸堿性吸附。

路面排水系統(tǒng)的完善程度也是一個(gè)重要指標(biāo)。水透過面層進(jìn)入瀝青路面內(nèi)部后，不良的路面內(nèi)部排水致使相當(dāng)一部分水不能及時(shí)排出，滯留在瀝青面層與基層的交界處，一旦基層中的水達(dá)到最大滯留量，在往來車輛的重力作用下，水會(huì)產(chǎn)生很大的循環(huán)應(yīng)力沖刷基層和瀝青層。單次沖刷影響不大，但國(guó)省干線車流量很大，多次沖刷會(huì)使瀝青面層出現(xiàn)網(wǎng)裂、塌陷，造成瀝青路面的水損害。

1.2 水損害的外因

水損害的外因主要是降水量、交通流量、超限超載等，在降水較多的南方地區(qū)或超限超載現(xiàn)象非常嚴(yán)重的地區(qū)水損害較為嚴(yán)重。由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)省干線上交通流量日益增加，各種車輛所占比重也有所變化。在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，治超工作做得不是很到位，超載現(xiàn)象仍很嚴(yán)重，貨車軸載在160～180kN之間，有的甚至達(dá)到250kN以上[3]，其輪胎充氣壓力也在0.8～1.0MPa之間，有的甚至達(dá)到1.4MPa。在路面使用階段，如果不能進(jìn)行有效管理，造成交通量過大或超載現(xiàn)象嚴(yán)重，也會(huì)帶來嚴(yán)重的路面水損害。

2 水損害的防治措施

2.1 采取合理的結(jié)構(gòu)層厚度

我國(guó)建成的高速公路瀝青混凝土路面，多數(shù)采用三層，少數(shù)采用兩層，從減少水損害的角度來說，應(yīng)使水不進(jìn)入或最大限度少進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部[4]。我國(guó)瀝青路面由上至下各結(jié)構(gòu)層的厚度逐漸遞增，混合料粒徑也逐漸遞增。各層均具有較為固定的厚度，如配20混合料的結(jié)構(gòu)層厚度約為5.5～6.5cm。根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，首先，施工技術(shù)規(guī)范中應(yīng)明確集料的最大半徑；其次，最大粒徑所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)層應(yīng)該再厚一些。

2.2 完善路面排水系統(tǒng)

為避免水在結(jié)構(gòu)層停留時(shí)間過長(zhǎng)，減少行車荷載在路面結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的空隙水壓力以及水流對(duì)混合料的剪切和沖刷作用，應(yīng)采取完善的瀝青路面表層排水系統(tǒng)，改善路面的使用性能，從根本上解決瀝青路面的水損壞問題。在中間綠化帶上還應(yīng)該設(shè)立隔水帶，防止綠化用水滲入路基。如果是路緣石的原因使水滯留在路面上，可以把路緣石設(shè)計(jì)成微傾斜的，使路面不易積水。

2.3 提高壓實(shí)程度并防止離析

溫度離析一般發(fā)生在車廂混合料表層和攤鋪機(jī)受料斗兩側(cè)余料上[5]。這兩部分混合料攤到路面后，溫度往往低于120℃，達(dá)不到壓路機(jī)初壓時(shí)的溫度要求，無法充分壓實(shí)，致使空隙率過大，容易造成水損壞。防治措施是加強(qiáng)車廂的保溫工作，如加蓋蓬布并綁扎牢固，另外在攤鋪機(jī)前使用瀝青轉(zhuǎn)運(yùn)車。轉(zhuǎn)運(yùn)車的運(yùn)作工藝如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)運(yùn)車的運(yùn)行工藝圖

面層采用的瀝青混凝土其壓實(shí)度是相對(duì)于室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)試件標(biāo)準(zhǔn)密度而言的，最終反映路面瀝青混凝土密實(shí)程度的指標(biāo)是現(xiàn)場(chǎng)空隙率。在施工現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)嚴(yán)格控制壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，采用正確的施工工藝，切不可片面追求平整度而忽略壓實(shí)度，同時(shí)增設(shè)現(xiàn)場(chǎng)空隙率作為施工控制指標(biāo)。

2.4 使用抗剝落添加劑

抗剝落添加劑是一種高分子化學(xué)物質(zhì)，其極性端可與集料層接觸，增強(qiáng)吸附力。不同集料層的極性不相同，抗剝落添加劑也有多種。對(duì)于帶負(fù)電的集料層，應(yīng)使用陽離子型抗剝落添加劑；對(duì)于帶正電的集料層，應(yīng)使用陰離子型抗剝落添加劑。多數(shù)情況下，吸附力較差的集料層為酸性集料層，即帶負(fù)電。抗剝落添加劑一般都是陽離子型的化學(xué)物質(zhì)，大多為胺類物質(zhì)。但是，普通的胺類物質(zhì)加熱時(shí)易分解，會(huì)大大降低抗剝落能力，所以，是最理想的抗剝落添加劑是高溫下穩(wěn)定、難分解的胺類。因此，抗剝落添加劑能減少瀝青路面的水損害。

2.5 加強(qiáng)公路的養(yǎng)護(hù)

在道路使用過程中，多種因素影響著瀝青路面的抗水損害能力，如氣候條件、交通荷載等，瀝青路面在這些因素的作用下逐漸出現(xiàn)掉粒、松散、車轍等病害，如果不及時(shí)加以合理的養(yǎng)護(hù)，必然會(huì)誘發(fā)更多損害形式，導(dǎo)致水損害加劇，路面性能惡化，嚴(yán)重危及道路交通行車安全，大幅度增大后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。因此，應(yīng)高度重視公路養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制超載超限車輛，及時(shí)做好預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。

3 結(jié)語

瀝青路面的水損害是瀝青路面的主要病害之一，它嚴(yán)重影響了路面的使用壽命和服務(wù)質(zhì)量。進(jìn)行瀝青混合料水損害的研究，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文從水損害的原因和養(yǎng)護(hù)管理的角度提出了瀝青路面水損害的防治對(duì)策，包括采取合理的結(jié)構(gòu)層厚度、完善路面排水系統(tǒng)、提高壓實(shí)程度并防止離析、使用抗剝落添加劑、加強(qiáng)公路的養(yǎng)護(hù)，希望對(duì)今后瀝青路面的施工和養(yǎng)護(hù)提供幫助。

[1]問秀榮.淺談瀝青路面水損壞及防治措施[J].山西交通科技，2007，（1）：33-35.

[2]張倩.水對(duì)瀝青混合料影響的機(jī)理分析[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2007.

[3]廖公云.高速公路瀝青路面基層類型選擇與性能優(yōu)化研究[D].南京：東南大學(xué)，2004.

[4]王治坤.半剛性瀝青路面的水損害原因及其防治措施[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2006，（4）：27-28.

[5]李青.瀝青混合料的離析分析與預(yù)防控制措施[J].黑龍江交通科技，2011，（8）：109-110.