瀝青混凝土路面水損壞成因與預(yù)防

摘 要：文章提出錨網(wǎng)索+注漿錨索復(fù)合型聯(lián)合全封閉維修支護技術(shù)，解決新柏煤礦三采區(qū)回風(fēng)下山軟巖巷道圍巖變形、巷道底鼓等支護技術(shù)難題，并對安新煤田軟巖巷道的支護設(shè)計提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；水損害；成因

中圖分類號：U41 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）6-0173-02

瀝青路面施工期短，噪音小，表面平整，養(yǎng)護維修方便，夜間行駛視覺好，是路面的主要形式之一。但同時這種路面結(jié)構(gòu)的早期損壞和耐久性問題也日益突出，許多高等級公路通車1～2年，路面產(chǎn)生了泛油、松散、翻漿、剝落、車轍、沉陷、坑洞和龜裂等早期損壞現(xiàn)象，路面內(nèi)部（包括面層及基層）剝蝕嚴重。這些都較大程度降低了瀝青路面的使用性能，縮短了瀝青路面的使用年限；也帶來了巨大的經(jīng)濟損失。

1 瀝青路面水損壞理論分析

現(xiàn)在，國內(nèi)外學(xué)者已對水損害的概念有了較為一致且明確的認識，認為水損害是指水由瀝青路面裂縫、孔隙進入路面內(nèi)部后，在凍融、車輛輪胎動荷載產(chǎn)生的真空負壓和動水壓力的反復(fù)作用下，水分逐漸滲透到瀝青路面的瀝青內(nèi)部或瀝青與礦料的粘結(jié)面，使瀝青與礦料之間的粘結(jié)性逐步削弱，并逐漸喪失粘結(jié)能力，瀝青逐漸從礦料表面剝離，瀝青混合料掉粒、松散，造成瀝青路面結(jié)構(gòu)性破壞。根據(jù)以上分析，主要是瀝青面層中3個力的變化，一是粘附力損失是指水進入瀝青和礦料之間的界面上，礦料對水的吸力比對瀝青的吸力大，造成瀝青剝落。二是粘結(jié)力損失是指瀝青內(nèi)部的水使瀝青軟化，粘性降低，從而使瀝青混合料的整體性與強度降低。三是動水壓力作用，汽車車輪在路面上瞬間通過時，輪荷對路面產(chǎn)生的動水壓力，先是擠壓，迫使空隙中的滯留水沿隙四周擠壓、滲流，車輪駛離時，輪后的真空抽吸和回流，如此動水壓力的擠壓、抽涮，頻繁作用使瀝青面層混合料迅速變壞。

2 瀝青混凝土路面水損壞的鉆芯調(diào)查

從河北省幾條高速公路的水損壞調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，京秦高速公路的瀝青路面水損壞現(xiàn)象最為突出，占所有病害的54%以上，全線分為12個施工標段，采用路面結(jié)構(gòu)為4 cm瀝青混合料SAC15+5 cm中粒式瀝青混凝土AC20—I+19 cm水泥穩(wěn)定碎石+18 cm二灰碎石+20 cm石灰土底基層，部分挖方路段增設(shè)15cm透水層。對全線12標段采用全程普查的方法，在每個路段內(nèi)等距離隨機抽取4～5個斷面，在每個斷面的三個車道的輪跡帶上鉆芯取樣，共有143個芯樣，現(xiàn)將143個芯樣整體結(jié)果統(tǒng)計匯總見表1。

在鉆芯時，對其周邊狀況和芯樣的破壞狀況觀察，全線芯樣破壞最嚴重的為11標段、9標段和7標段，都有網(wǎng)裂和唧漿，其平均空隙率都大于6%；芯樣完整，病害相對不嚴重的標段為2、5、6-1、8標段，其平均空隙率都4%左右。

瀝青面層水損壞的實例還有蘭海高速G75（貴州境、貴遵段）K1 320+000～K1 340+000（含貴陽北收費站至K1 340+000路段），通過路況調(diào)查，該高速公路局部路段，因超高的原因，下雨后，雨水積聚在超車道上，長期積水出現(xiàn)網(wǎng)裂、龜裂，表面并沒有表現(xiàn)出大量的松散和露骨，鉆芯后發(fā)現(xiàn)瀝青下面層基本完好，但瀝青中面層有的存水，有的地方潮濕有水，粗細集料表面瀝青膜已沒有，看不到瀝青的痕跡。個別位置下面層也有存水并剝落和松散的現(xiàn)象，觀察表明：上面層滲水，中面層存水。在汽車荷載作用下，產(chǎn)生的動水壓力及超空負壓下造成瀝青混合料內(nèi)部損傷，最終發(fā)生路面的結(jié)構(gòu)性破壞。

3 預(yù)防瀝青路面水損害的措施

3.1 提高瀝青膜與石料的粘結(jié)力

提高瀝青膜與石料的粘結(jié)力，主要從改變石料的酸堿值、瀝青酸堿值、礦料的密實性三方面考慮。

由于酸性石料其表面帶負電荷，特性是惡油、喜水，與瀝青粘附性不好，應(yīng)加入消石灰、水泥等堿性材料來綜合酸性，提高瀝青與石料的粘附力。通過實驗得到石料堿值對瀝青混合料的影響，石料堿值越大，空隙越小，瀝青混合料的抗水能力越強。公路中常用石料酸堿值見表2。

由上表可以看出，石灰?guī)r的堿值最高，安山巖和玄武巖次之，而砂巖、花崗巖最小，對于集料的選用，應(yīng)優(yōu)先選用空隙率小的，表面粗糙的堿性集料。

如果瀝青中含有較多的瀝青酸或瀝青酸酐，則瀝青容易和集料表面的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生較強的粘附作用，我國主要瀝青酸值見表3。

粘度大的瀝青與粗糙、堿值大、比表面大、清潔的集料結(jié)合，能產(chǎn)生較大粘結(jié)力，適當?shù)卦黾痈男詣⒌V粉用量來提高路面抗水損壞能力。

密級配瀝青混凝土所用集料的各種料徑級配連續(xù)，大小顆粒相互嵌擠密實，經(jīng)壓路機壓實后空隙率小。特別是I型密實式瀝青混凝土，壓實后空隙率小（一般在5%以下），密水性好，有效阻止雨水浸滲。現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計及施工規(guī)范中明確規(guī)定，在瀝青面層中應(yīng)至少有1層是I型密實式瀝青混凝土。

3.2 加強路面各層之間的連接

路面施工時，完成一層結(jié)構(gòu)前，一定要將表面浮土、松散顆粒清理干凈，適度灑水濕潤，浸水過多部分要及時剔除。基層與基層間的連接，建議噴灑1：0.5的水泥漿。在穩(wěn)定料基層上進行面層施工時，要將表面浮土、松散顆粒、雜物清掃干凈，面層與基層結(jié)合處在噴灑透層后，加做下封層，使用瀝青材料透層為煤油稀釋瀝青，應(yīng)采用陽離子乳化瀝青此種透層加下封層的形式，是因為：①在噴灑煤油瀝青稀釋瀝青做透層之后，由于煤油的滲透力較強，瀝青往往被帶入到3～5 mm的水穩(wěn)基層之中，水穩(wěn)表面所余留的瀝青并不多，雖然透層很好地解決了水害的侵蝕及透層與水穩(wěn)基層的粘結(jié)等問題，但與瀝青下面層的粘結(jié)卻總不能達到預(yù)期的效果。所以有必要在透層施工之后再做一次下封層。②在透層施工之后有些路段往往會有少量車輛通行，為了避免施工機具和車輛通行對透層的破壞，因此需要再做一次下封層。

3.3 嚴格控制瀝青路面的施工質(zhì)量

控制施工質(zhì)量，首先要從材料進場保證，每批進場材料經(jīng)驗收符合規(guī)格要求，要對瀝青的延度、針入度、粘度等各項指標做相應(yīng)試驗，對每批集料進場都要嚴格進行抽檢、篩分，達到要求方可采用。以保證瀝青混和料的粘結(jié)性能，提高瀝青與礦料的粘結(jié)力，降低水對瀝青路面的破壞能力。要控制好瀝青混凝土的施工拌合、攤鋪時的勻質(zhì)性，應(yīng)嚴格施工質(zhì)量管理，從基層準備、材料使用、配合比設(shè)計，直到瀝青混合料拌制、運輸、攤鋪，直至最終碾壓成型，瀝青混凝土的各個施工階段和環(huán)節(jié)，都應(yīng)嚴格實行標準、規(guī)范、程序化管理，得到強有力、有效的技術(shù)保證措施。

3.4 控制壓實度標準

壓實度對瀝青路面的影響很大，它是保證瀝青混合料空隙率大小與密度的關(guān)鍵。壓實不均勻或壓實不足，造成瀝青混凝土水容易進入或局部空隙大，形成骨料局部脫落松散。根據(jù)試驗段得出瀝青混合料的松鋪系數(shù)、施工機械、施工工藝。攤鋪機必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，熱拌瀝青混合料的最低攤鋪溫度根據(jù)鋪筑層厚度、氣溫、風(fēng)速及下臥層表面溫度，并按現(xiàn)行規(guī)范要求執(zhí)行。碾壓分初壓、復(fù)壓、終壓三個階段，要嚴格控制溫度、時間、速度、遍數(shù)等。碾壓要有專人指揮負責，先兩邊后中間、從慢到快、從輕到重，輪跡要重疊寬度10～20 cm，要保證路拱橫坡度、路面平整度、壓實度。研究表明抗滑層現(xiàn)場空隙率不大于6%，現(xiàn)場壓實度不小于98%；下面層和的中面層現(xiàn)場空隙率不大于7%，壓實度不小于97%。并根據(jù)施工規(guī)范要求的壓實度抽檢頻率，進行抽檢，發(fā)現(xiàn)壓實度達不到要求的地方堅決返工，保證壓實度符合要求，降低混合料空隙率，減少水的侵入破壞。

3.5 改善瀝青路面排水條件

大多數(shù)公路的路表的降雨，通常采用合成坡度或者路面橫坡，匯集到路基兩側(cè)排除，但在一些超高路段路表積水會排至中央分隔帶邊緣；還有中央分隔帶的灌溉水，這些水一部分被植物吸收；一部分被蒸發(fā)；一部分通過排水系統(tǒng)排出；還有一小部分進入路面層，對道路產(chǎn)生水損害。對于灌溉水對道路產(chǎn)生的損害，我們應(yīng)從提高中央分隔帶的排水設(shè)計入手，以最大限度的減少水的滲入。中央分隔帶的排水設(shè)計，一般包括以下幾個部分：①設(shè)計間距為30～50 mm的橫向排水溝，將盲溝中的水排出路基以外；②設(shè)計底坡不小于0.3%的縱向梯形或矩形盲溝，匯集中央分隔帶灌溉水或雨水；③設(shè)置瀝青防滲層及土工布防滲層，防止水從側(cè)面向路基滲透。

此外，近年來隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，交通量日益增長，超載車輛非常嚴重，這會增大動水壓力，加速瀝青路面的損壞。

瀝青路面水損壞與瀝青路面設(shè)計施工、施工、使用養(yǎng)護和管理均有緊密關(guān)系，因此，必須采取綜合措施，以最大限度地避免對瀝青路面造成的不良影響，實現(xiàn)提高瀝青路面的穩(wěn)定性，促進瀝青路面的穩(wěn)定、安全、舒適和高速運行的目的。

參考文獻：

[1] 邵臘庚，郭芳.某高速公路瀝青路面早期水損壞處治方案設(shè)計[J].中外公路，2008，（2）.

[2] 何中楠.長期浸水對瀝青和集料—瀝青界面性能損傷的試驗研究[J].中外公路，2012，（2）.

[4] 潘寶峰.動水壓力作用下路面材料損傷的評價方法研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2010.

[5] 高紅賓.高速公路瀝青路面水損壞成因分析及養(yǎng)護對策研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2007.