瀝青路面的水損害及防治對策

(重慶交通大學 土木工程學院， 重慶 400041)

瀝青路面的水損害及防治對策

王 肖

(重慶交通大學 土木工程學院， 重慶 400041)

近幾十年來，瀝青路面由于眾多優點而被世界各國廣泛使用。然而，在運營過程中，瀝青路面出現了不同程度的水損害。本文介紹了瀝青路面水損害的機理、原因及防治對策，對于工程實踐具有十分重要的意義。

穩定瀝青；路面；水損害

0 引言

瀝青路面由于一系列優點受到工程界的青睞，但交通量的日益增大，軸重增加，車輛渠道化，加上各種水溫條件的共同作用，由永久變形、低溫或疲勞開裂引起路面使用功能的喪失導致的重建、養護費用也逐年劇增。因此，對公路瀝青路面水損害進行必要的研究刻不容緩，也是一項十分有理論及現實意義的活動。

1 瀝青路面的水損害

1.1 瀝青路面水損害的定義及機理

1.1.1 瀝青路面水損害的定義

瀝青路面水損害是指在工程施工完成通車后，地表水及雨水通過孔隙侵入路面結構內部，并附著于瀝青與結合料的分界處。在荷載及水溫的共同重復作用下，瀝青膜隨時間逐漸脫離，結構出現整體性破壞，路面結構承載能力下降，并出現唧漿、坑洞及轍槽等病害的現象。

1.1.2 瀝青路面水損害的機理

1)瀝青膜的剝落過程

瀝青從集料表面剝落的過程相當復雜，雖然眾多學者對此有大量的試驗和數據參考，但仍然沒有一個統一的結論。學術界基本贊成的是瀝青膜剝落的過程即是浸入混合料內部的水取代瀝青膜的過程。其持續時間表征了瀝青的粘結力以及混合料抗水作用的能力。

對瀝青的剝落過程，有以下幾種模式：

①瀝青膜移動

水浸入混合料后，結構整體形成由瀝青-集料-水組成的三相體系。在外部因素的各種影響下，水分不斷充斥于集料表面，促使瀝青膜的脫落，最終水分完全侵占了瀝青膜的位置。

②瀝青膜分離

在水分介于粒料和瀝青之間后，若最終路面結構內部完全干燥，瀝青依然可以與集料相連。但在水存在的情況下，瀝青路面承受的各種外部作用會加劇混合料的離析，同時破壞瀝青混合料的整體結構。

③瀝青膜破裂

瀝青膜對集料的裹覆并不是絕對均勻的，在集料的棱角處，瀝青膜的厚度將發生變化，瀝青膜從粒料表面脫落后，一旦承受行車荷載的重復作用，那么集料棱角附近的瀝青膜將發生破裂，水分更加容易進入，加速整個過程并一直循環，直至瀝青路面的結構性破壞。

④起泡

在較高溫度時，瀝青的粘結能力會下降，同時由于路面結構內水汽的作用，路面表面會形成氣泡，這時水分就更容易進入其中，進一步引起瀝青的脫落。

⑤粘結層破壞

水分破壞混合料的微觀結構后，在瀝青-集料-水組成的混合物中，由于水膜和瀝青膜同時帶負電，瀝青膜將會得到進一步的排斥。此原理作用將加速瀝青膜的脫離，直至粘結力的完全消失。同時，混合料中的水將和其中的降解物質發生反應，加速瀝青的老化，在荷載的重復作用下，混合料出現結構性破壞，最終喪失路用功能，影響行車體驗和安全。

1.3 瀝青路面水損害的成因

1.3.1 瀝青混合料的性質與類型

瀝青混合料的性質包括瀝青性質與集料性質、 瀝青與集料的粘附性等[1]。密級配瀝青混合料結構密實、空隙率小，礦粉及瀝青用量較大，瀝青膜較厚，一般水損害較小。如果瀝青的粘附性不足4級以上，瀝青膜容易脫落，造成路面水損害。

1.3.2 路面壓實不足

壓實度反映了路面的孔隙率，而這與路面的水穩定性有極大的關系。壓實度高的路面結構密實度高，孔隙率小。壓實度不夠的路面結構具有較大的孔隙率，這使水更容易滲入路面結構內部。造成壓實度不足的一個很重要的原因在于現在國內瀝青面層的集料粒徑普遍偏大,而與其相匹配的壓實厚度則偏薄，造成壓實不利。瀝青路面壓實效果與很多因素有關，壓路機的性能，壓實速率，遍數等因素的不同會使最終結果產生很大的區別。另外，混合料攤鋪及壓實的溫度與路面的壓實效果，同樣存在著聯系。合理的壓實度只有在恰當的溫度下，利用合適的壓實機械才能夠達到理想的效果。

1.3.3 排水設計不合理

我國高等級公路普遍采用半剛性基層，路面設計時一般不考慮路面結構層內部排水，普遍設計了埋置式路緣石、砌筑式路肩、漿砌擋墻，這些都妨礙了由各種途徑侵入路面結構內部水分的排出[2]。路面結構內部排水系統不暢，滲入其中的水無法排除，則會導致滲入的水分對混合料的侵蝕作用，引發瀝青路面的水損害。

1.3.4 養護的原因

養護不及時，養護方法不當也是造成瀝青路面水損害的重要因素。

2 瀝青路面水損害的防治措施

瀝青路面水損害的原因是多種多樣的，水損害的持續發展會造成整個瀝青路面的結構性破壞，影響行車安全。因此在混合料的設計、瀝青路面的施工中都應盡可能的采取各種措施緩解這一病害。

2.1 路面結構措施

路面水損害的根本原因是水的作用，因此采取適當的工程措施將水隔開無疑是最徹底的措施。

1)用開級配瀝青處治碎石作為排水基層材料，它不僅具有較高的強度、良好的路用性能和耐久性，而且有較大的空隙率和良好的排水性能[3]。

2)下面層采用隔水材料作為隔水層，防止結構下部的水分上升造成的對面層的破壞。

3)防止水害，尚需做好挖方路段、中央分隔帶的排水設施，建立完整的排水系統。

2.2 瀝青及集料的選擇

使用空隙率小于5%的粗糙、潔凈集料，以形成粗糙的表面構造，增加瀝青的裹覆程度；盡量采用堿性集料和粘附性高的瀝青，不使用對水敏感的集料和瀝青；控制瀝青用量，在集料表面形成一層均勻的瀝青薄膜。

4)對集料進行預處理和摻加抗剝落劑等措施。

2.3 瀝青混合料配合比措施

為了具備優良的密水性能，應在合理允許的情況下，采用盡可能多的瀝青，同時增加細集料的用量，使混合料具備較高的密實度。一般認為，瀝青混合料的設計孔隙率控制在3%～5%的范圍內是適宜的。

2.4 摻加抗剝離劑

當瀝青與集料的粘附性不足時，可摻加抗剝離劑，以提高瀝青與集料的粘附性。抗剝離劑可為消石灰或有機高分子材料。

1)消石灰

消石灰作為抗剝離劑經常被使用，價格也相對便宜。通過消石灰的作用，其表層的性質將會得到極大的優化，集料與瀝青之間的粘結效果將極大提高，集料與瀝青將緊密的結合成整體。對于酸性石料，消石灰的作用可使其表面的負電荷減少，使石料對水的親和作用減小。

2)有機高分子材料的抗剝離劑

這類抗剝離劑實際上是一種表面活性劑。它的作用機理是利用其自身的極性與混合料結合，增強瀝青與集料之間的粘結力。

2.5 施工注意事項

在施工前，對原材料的選擇應堅持規格完整、搭配均勻合理，對集料的保管應嚴格周密，要防止集料被污染。在施工過程中，應注意瀝青混合料攤鋪的均勻性和攤鋪速率，同時應嚴格控制攤鋪溫度和碾壓溫度。溫度的過高過低，一方面會造成瀝青混合料流動性較差，另一方面會造成瀝青的老化。老化后瀝青的粘結力會下降，將減少其對集料的裹覆作用。此外，應選擇功效完備的碾壓設備，對路面進行充分的碾壓，提高壓實度，以達到合理的孔隙率。

2.6 加強管理及養護

重車特別是超重車輛對路面的碾壓作用，往往是造成路面病害的原因之一。因此，應加強交通管制。對于不符合道路等級要求的車輛，應對其嚴格控制，加強監管手段，有效減少并杜絕這一現象。同時，應加強對路面的按時養護。

3 結論

水損害是道路建設及運營過程中廣泛出現的問題，但只要控制好各個環節，做到設計、施工和管理的合理統一，水損害的問題是可以得到有效防范的。

[1]高路.公路養護瀝青路面水損害及其治理措施分析[J].黑龍江科技信息，2006(8): 23-25.

[2]任志明.瀝青路面水損壞成因及防治技術淺析[J].. 山西建筑，2009(11): 275-276.

[3]方樹秩,夏紅軍,高雪松.淺談瀝青路面水損害機理及防治對策研究[J].遼寧交通科技，2005(6): 28-30.

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