公路路面透水病害防治措施探析

陳靜黃賽

（1.鄭州市公路工程公司，河南 鄭州 450000；2.北京工業(yè)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，北京 100022）

公路路面透水病害防治措施探析

陳靜1黃賽2

（1.鄭州市公路工程公司，河南 鄭州 450000；2.北京工業(yè)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，北京 100022）

公路路面經(jīng)常會(huì)有各種病害產(chǎn)生，而透水病害便是其中一種。透水病害形成的原因有很多種，一旦路面出現(xiàn)透水病害，就要及時(shí)采取有效措施對(duì)其進(jìn)行維修處置，以免病害問題變得更加嚴(yán)重，使公路的正常使用以及行車安全受到影響。本文主要分析了病害形成的原因，以及應(yīng)采取的綜合防治措施，希望能夠?qū)ν杏兴梃b。

透水病害；防治措施；路面

據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，透水病害是當(dāng)前公路工程路面最早形成的病害之一，并且分布范圍廣泛，世界上其他國(guó)家的公路路面也常有這種問題出現(xiàn)。公路路面的常見施工材料為瀝青混凝土，其耐久性跟瀝青以及集料之間產(chǎn)生的粘附性程度有著密切關(guān)系。雖然施工工藝、施工場(chǎng)地周邊交通狀況以及環(huán)境因素與混合料性質(zhì)也是瀝青混凝土路面發(fā)生變質(zhì)的原因之一，但是當(dāng)水滲透到路面時(shí)，其受到的損害更大，因而這也成為路面耐久性受損的關(guān)鍵性因素。水常會(huì)通過多種渠道滲透到公路路面和半剛性的基層里面，帶來更為嚴(yán)重的損失。一般由水引起的路面破壞主要表現(xiàn)：每當(dāng)瀝青路面施工完成后，水和空氣便可借助混合料和外界所形成的連通空隙逐步滲透到混合料內(nèi)部，一旦水分不能及時(shí)排出，便會(huì)長(zhǎng)期停滯在混合料中；另外，受測(cè)量荷載、凍水壓力和溫度作用，常會(huì)循環(huán)反復(fù)，進(jìn)而促使瀝青和礦料出現(xiàn)剝離，使得強(qiáng)度被降低；如果得不到及時(shí)處理，會(huì)進(jìn)一步惡化，演變成其他病害，比如唧漿、坑槽與車轍等。

1 公路路面透水病害特點(diǎn)分析

（1）破壞經(jīng)常發(fā)生在雨季或春融季節(jié)，如果雨下得大且持續(xù)的時(shí)間很長(zhǎng)還可能帶來更加嚴(yán)重的破壞。（2）行車道路受到的破壞通常會(huì)很嚴(yán)重，但是超車道很少會(huì)被破壞，這顯然和重車以及超載有關(guān)。（3）破壞前都會(huì)先出現(xiàn)各種網(wǎng)裂、唧漿現(xiàn)象，隨后松散部位便會(huì)形成坑槽。（4）一般出現(xiàn)水損害的部位其透水病害都會(huì)非常嚴(yán)重，一些排水不夠順暢的部位若挖開便會(huì)有積水或者浮漿出現(xiàn)。（5）公路路面只是部分受損，這是因?yàn)闉r青混合料性質(zhì)不均所致，另外有些不均勻程度極其嚴(yán)重的路段也經(jīng)常會(huì)有泛油現(xiàn)象出現(xiàn)。

2 公路路面常見透水病害形成機(jī)理

2.1 機(jī)械粘附理論

瀝青和集料之間粘附性主要產(chǎn)生于二者里面的分子力，集料表面一般比較粗糙，并且孔比較多，假如從微觀角度出發(fā)，常可看到集料表面是高低不平的，這種粗糙不僅會(huì)促使礦料表面積增加，還會(huì)導(dǎo)致瀝青和礦料粘合面積也增加。另外，因?yàn)榧媳砻娉?huì)有形狀各異、取向與大小不一的孔隙與微裂縫，一旦瀝青處于高溫狀態(tài)下，便會(huì)呈現(xiàn)出液相，進(jìn)而便會(huì)逐步滲透到集料孔隙和微小的裂縫里；如果溫度降低瀝青便會(huì)在孔隙里面發(fā)生膠凝硬化，發(fā)生楔入和錨固作用，使得瀝青和礦料得以發(fā)生粘合作用，通常這個(gè)過程很復(fù)雜，而機(jī)械粘合力也僅是其中一部分。

2.2 化學(xué)反應(yīng)理論

化學(xué)反應(yīng)理論表明，瀝青里面酸性成分和集料表面的堿性活性成分常會(huì)發(fā)生反應(yīng)，這時(shí)堿性集料和瀝青便會(huì)生成極好的粘附性。瀝青酸性比較大，集料堿性較弱，因而二者形成的黏結(jié)性能非常好，抗剝落的能力也就更強(qiáng)。瀝青中要屬地瀝青酸與地瀝青酸酐表面活性最強(qiáng)，并且都屬于陰離子型，也是酸性的。瀝青酸性越大，它和集料粘結(jié)也就越好，其抗剝落能力相應(yīng)的也就會(huì)更強(qiáng)。堿性集料和瀝青粘附性比較好，但是酸性集料卻不一樣。酸性礦料因不含有堿性活性成分，和瀝青之間的化學(xué)反應(yīng)又較弱，因而和瀝青粘附性變很差，使得剝離現(xiàn)象很容易出現(xiàn)。當(dāng)前人們主要根據(jù)巖石里面SiO2的含量對(duì)堿性礦料與酸性礦料進(jìn)行區(qū)分，一般SiO2含量高的，巖石酸性也就強(qiáng)，其粘附性也就越差。

2.3 表面能理論

最近幾年，表面化學(xué)取得了很大的發(fā)展，很多研究者開始將表面化學(xué)成果應(yīng)用到公路路面的病害防治中，該成果充分解釋了瀝青和礦料粘附形成的剝落機(jī)理。關(guān)于瀝青和礦料粘附性方面的研究，一般需要經(jīng)典潤(rùn)濕理論對(duì)瀝青膜在礦料表面上的“鋪展”以及被水置換而出現(xiàn)“剝落”現(xiàn)象的過程進(jìn)行說明。此理論顯示，瀝青潤(rùn)濕能力主要指瀝青和集料表面之間緊密接觸的能力，和自身粘附力有很大關(guān)系。當(dāng)位于無水并且溫度極高狀況下時(shí)，瀝青礦料中的張力常會(huì)低于空氣界面張力，所以需在其表面把瀝青鋪成薄層；遇水時(shí)瀝青的礦料界面張力就會(huì)比礦料水中張力大，這時(shí)極易有剝落現(xiàn)象出現(xiàn)。

3 公路路面透水病害防治措施

3.1 路面材料的選擇

一些集料具有很高的酸性，并且吸水性也很大，這就使得瀝青混合料水穩(wěn)定性達(dá)不到要求，另外由于這些酸性集料表面具有負(fù)電荷，所以很容易形成水損害，但是堿性材料不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象。瀝青屬于酸性，它與酸性集料的粘附性都比較差，因而在選擇集料時(shí)一定要盡可能采用孔隙率小且表面較為粗糙的不是親水性的堿性集料。集料里面如果SiO2含量比較高并且吸水性很大就極易導(dǎo)致瀝青混合料的水穩(wěn)定性不足，若工程處于堿性材料比較匱乏的地區(qū)，一定要采用堿性材料進(jìn)行施工，其運(yùn)送成本也將會(huì)非常高。

有時(shí)候?yàn)榱丝梢赃_(dá)到表面層抗滑性能所需，常會(huì)采用質(zhì)地較為堅(jiān)硬、并且耐磨性比較好的酸性集料進(jìn)行施工，這時(shí)就要在集料里面添加適量的消石灰、水泥以或者采用其它經(jīng)過試驗(yàn)證明能夠耐高溫而且長(zhǎng)期使用效果佳的抗剝落劑方法，這樣便能把瀝青混合料水穩(wěn)定性能提高。瀝青粘度對(duì)它和集料粘結(jié)強(qiáng)度影響非常大，二者成正比例關(guān)系。所以，施工人員綜合當(dāng)?shù)貧夂蛞约盀r青路用性能等多方面因素后，要盡可能選擇含有較高活性（也就是酸值大）的瀝青；如果條件允許，施工人員可適當(dāng)改變?yōu)r青的性能，將其與集料之間形成的粘附性提高。施工人員采用改性瀝青進(jìn)行施工具有很大的優(yōu)勢(shì)，例如可以提高混合料的水穩(wěn)定性，并且改性瀝青與集料之間的粘附性也得到了極大的提高。

3.2 對(duì)路面孔隙率進(jìn)行嚴(yán)格控制

以往施工人員在對(duì)公路路面施工時(shí)常會(huì)選擇密實(shí)型瀝青混凝土，該混凝土制成的路面很少會(huì)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，也就不會(huì)導(dǎo)致透水病害出現(xiàn)。但是近幾年人們不斷加強(qiáng)對(duì)車轍及其構(gòu)造的認(rèn)識(shí)，對(duì)路面表層開展施工作業(yè)時(shí)常會(huì)采用AK類的抗滑表層級(jí)配。這種級(jí)配設(shè)計(jì)孔隙率一般為6%左右，且路面的實(shí)際孔隙率較大，很容易導(dǎo)致透水病害出現(xiàn)。我國(guó)相關(guān)規(guī)范認(rèn)為級(jí)配的范圍很寬泛，很難采用一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。在按照規(guī)范施工時(shí)，一定要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，若有必要可適當(dāng)調(diào)整技術(shù)，各地需要結(jié)合當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有材料、施工技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力等進(jìn)行綜合考慮，通過學(xué)習(xí)以往成功經(jīng)驗(yàn)，制定更加科學(xué)詳細(xì)的指標(biāo)。

3.3 防排水設(shè)計(jì)

公路路面水損害與水之間關(guān)系密切，但是如果水不滲透到路面中也就不會(huì)有透水病害出現(xiàn)。以往公路路面施工時(shí)常會(huì)采用各種封水措施，其目的是防止過多水分不斷涌入到路面。以往成功施工案例表明，施工人員要想完全把水隔離在瀝青路面外是不現(xiàn)實(shí)的，即便封水措施再完善還是難以完全封住。一般情況下針對(duì)公路路面常會(huì)采用半剛性基層，近幾年對(duì)于半剛性基層強(qiáng)度有了更高的要求，一般基層的密實(shí)度越強(qiáng)，其具備的防水功能也就越強(qiáng)。相較之下，二灰碎石施工路面的透水性沒有水泥穩(wěn)定碎石施工時(shí)的路面透水性好，所以施工時(shí)不常采用二灰碎石，除非一些極其特殊的情況才會(huì)選用。路面上常有水流入這是難以避免的，但是基層通常不會(huì)透水，公路表面的水會(huì)滲透到路面上，并且會(huì)和凍融水匯聚到基層表面，這時(shí)帶來的損失更加嚴(yán)重。所以施工人員要加強(qiáng)路面防水工作，避免水流到路面中。此外，做好路面排水工作，才能確保路面積水得以及時(shí)排走，進(jìn)而保證路面的穩(wěn)定性，最大限度地降低水損害發(fā)生概率。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，透水病害是公路路面常見病害之一，它直接影響路面工程的施工質(zhì)量，因而要提高對(duì)該病害的重視。這些透水病害并非不可防治，只要充分結(jié)合各方面的因素，采取有效措施，便能確保公路工程不會(huì)出現(xiàn)這種病害問題。

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