瀝青路面水損害機理及其防治方法分析

摘要：瀝青混凝土路面與外界自然環境直接接觸，受行車荷載及自然降水、地下水、地表徑流等作用的直接影響，容易產生因水分進入路面結構內部而造成的破壞即水損害。文章從動-靜水壓力對瀝青面層結構的破壞機理分析入手，指出了常見的水損害病害類型，并進一步闡明了幾點能夠有效增強路面抵抗水害能力的措施，希望為相關工程建設提供參考。

關鍵詞：瀝青路面；水損害；水壓力；防治措施

一、瀝青路面水損害機理分析

瀝青路面的水損害，顧名思義即指的是瀝青路面在水分或因水分進入后反復凍融循環條件下，在行車荷載、外部自然溫度脹縮的外部作用中逐步產生的瀝青結構內部失穩，從而引起的礦料與瀝青相剝離、路面松散、麻面、坑槽等損害形式。

水分是瀝青路面產生破壞的主導因素，而與路面相直接接觸的水主要來自地上即路表徑流、自然降水的自然滲入和地下水的滲入侵蝕。水分的進入加速路面結構的破壞，縮短其使用壽命的同時也不利于路面結構正常服務功能的發揮，因此有必要對瀝青面層水損害展開進一步的分析討論。

1.1靜水壓力作用破壞機理

瀝青面層水損害的破壞首先是從水分的進入開始逐步惡化的，一方面水分通過自然壓力、外部擠壓等作用滲入至瀝青結構層的內部并滯留于其中，會導致整體結構的強度下降；另一方面水分滯留于瀝青粘膜與礦質集料交匯位置，由于水分和礦料間吸附作用顯著大于瀝青粘膜，因此會阻礙或破壞瀝青粘膜與礦料間的粘接吸附，進而導致瀝青從集料表面脫離剝落，從而形成坑洞、麻面、裂縫、啃邊等典型病害。

1.2動水壓力作用破壞機理

水分在進入瀝青結構層中后，并不是完全以靜止形式滯留于其中的，而是會以外部帶來的壓力形式傳遞以水分子，進而形成高的動水壓力加速對瀝青混合料的弱化和剝離。從表現形式上來看，水分子在結構空隙中收到外部行車荷載擠壓，形成瞬時動水壓力，這種帶有能量的水分子和集料間粘附能力遠大于瀝青與集料間的粘附水平。另外，由于結構空隙中多余自由水分的存在，在行車荷載經過的瞬間會使該水分集中區域與周邊空隙形成壓力差，進而引發水分的穿越滲透，在這一過程中很顯然是伴隨著對結構產生一定強度的剪力，在往復作用下，結構的強度會產生較大的累積破壞，在局部瀝青面層壓實功能不足或集料級配不適宜的情況下，會產生較大的位移形變，即產生裂縫、推移、坑槽、網裂等破壞。

1.3凍融循環作用破壞機理

在我國北方的大部分地區都存在季節性冰凍，而冰雪融水或降雨等存在于路面的水分在進入道路結構層中，現階段我國大多中高等級路面結構層形式采用的都是半剛性基層+瀝青面層的形式，而半剛性基層的透水性較差或者說不透水，水分一旦從瀝青面層滲入后很難自然排出路基范圍。因此如果水分從路表進行并滯留與面層基層之間由于水的凍脹性，會使得道路內部產生額外應力，在反復的凍融循環作用下會導致路面結構發生破壞，在面層上主要表現為自上而下的沖刷破壞、龜裂、轍槽等，而基層表面的一些細微的無機結合粒料在其作用下從原有的瀝青表層裂縫中也會逐漸被擠出至路表，形成唧泥、冒漿。隨著時間推移，基層的粉質粒料不斷被帶出流失，在外部荷載作用下進一步擠壓瀝青混合料使該區域形成沉陷、網裂、搓板等病害。

二、瀝青面層水損害主要處治措施

2.1加強路面壓實

路面的壓實程度很大程度上決定了路面的透水情況，如果路面能夠進行有效的壓實，可以將瀝青膜填滿粗細集料間的微小縫隙，避免水分子的滲入，因此有必要提高瀝青面層的壓實標準。在施工現場完成攤鋪工作后，應當及時采取合理的碾壓工藝和碾壓機械，將瀝青面層壓實標準控制在97%以上，另外對于邊角部位也應當輔以人工機具或小型壓路機進行壓實，嚴格控制碾壓時路拱橫向坡度，保證路面橫向排水功能，盡可能減少路面降水在路表的聚集，讓水及時排出路面范圍。

2.2改善路面結構內外部排水功能

防止瀝青面層水損害發生的另一重要前提及減少水和瀝青的接觸，即使水分盡可能快的排出路面結構范圍內或使地表徑流盡可能與路面隔離開來。路面結構層的排水應當主要分為三部分即路表排水、中央分隔帶排水和路面結構層內部排水，路表排水上文已經談到，即設置合理的路拱橫向坡度，另外在路肩邊緣部位一定處理好，在路肩外側通過邊溝及時讓路面水分排走，盡可能避免漫坡排水的方式，防止路基邊坡受到水的沖刷影響其強度和穩定性。

中央分隔帶的排水設計主要考慮到高等級公路中央分隔帶的綠化澆水，應當避免其橫向滲入路面結構，可以設置邊緣瀝青封層或水泥混凝土護欄。至于路面結構層內部的排水，如果路面下面層結構的抗水性能較好，層位間自由水分子不能再繼續向下流動便在此層間發生橫向漫流，因此有必要在路面結構內設置排水基層或砂墊層，利用其透水和滲水能力將豎向流入路面結構層中的水分橫向排至透水層中來，再配合邊緣排水砂井、排水板等系統將水分匯集并排出路面結構范圍內，降低路面結構內部殘余水。

2.3控制施工環境

道路工程大多數情況下選擇于夏季高溫季節施工，需要考慮的是路面攤鋪時應當盡可能的避免雨季、潮濕等氣候條件下進行，以防瀝青材料在攤鋪過程中產生強度的先損失和混合料的離析。如果路基施工范圍尤其以路塹形式下存在有地表降水積水，一定要先對場地進行清理，施工作業時盡可能的連續中途不停留，對于路面較寬的應當同時采用兩臺以上攤鋪機階梯作業，對接頭位置附以人工檢查壓實等。

2.4改善路面材料性能

對于一些特殊環境如降水量大、地下水位高、環境潮濕寒冷地區的路段修筑時，應當考慮改善瀝青材料的既有性能，采用水敏感度較低的瀝青材料或聚合物改性瀝青。或在瀝青混合料拌和時摻入適當的抗剝落劑，改善瀝青材料水穩定性存在的問題。另外對于瀝青混合料中的集料應當盡可能選用清潔、表面粗糙、表面積大、弱堿性等條件的集料，強化瀝青與集料間的膠結能力和抗剝落能力。

參考文獻：

[1]王補全，張東艷.瀝青路面水損害機理及預防措施[J].黑龍江科技信息，2012（14）：291.

[2]蘭宏.瀝青路面水損害行為及機理研究[D].長安大學，2011.

[3]楊蕾.瀝青路面早期水損害機理分析及預防措施[J].公路交通科技（應用技術版），2008（01）：88-91.

作者簡介：李平（1969.12）男，民族：漢族，籍貫：浙江省衢州市，職務：總工，職稱：高級工程師，學歷：本科，單位：浙江衢盛建設有限公司。endprint