瀝青路面抗水損害施工技術要點分析

趙俊峰

摘 要：水損害是最常見的路面病害類型，是指水分滲入路面結構內部后，將會大幅降低混合料強度。在行車荷載等多種因素影響下，路面將會產生松散、剝落等病害。為此，必須重視瀝青路面抗水損害施工技術研究。為此，本文在全面了解瀝青路面水損害機理的基礎上，結合具體案例，對瀝青路面水損害的原因進行了分析，并提出了相應的解決措施。

關鍵詞：瀝青路面;抗水損害;工程概況

1 瀝青路面水損害機理

長期以來，水損害的主要形式體現在2點，其一，粘聚破壞，是指在水的作用下，瀝青將逐漸軟化，從而導致集料之間的瀝青材料產生裂縫。其二，粘附破壞，是指瀝青和集料界面有水分滲入之后，極易產生一系列物理化學反應，比如置換、乳化等，這種情況下，將大大影響瀝青和集料之間的粘結作用，甚至導致瀝青剝落。根據當前的研究現狀，通常將重點集中于粘附破壞方面，其損害機理可歸結為以下幾類，具體如下：

第一，置換機理。相比瀝青材料，水對集料具有更強的潤濕作用。當集料、瀝青界面滲入雨水后，將會大大影響兩者的粘結效果，甚至會出現瀝青剝落情況，嚴重損害瀝青膜的完整性和效用。若水分蒸發消除，瀝青、集料再次遇熱，則又會具備良好的粘結作用。但在具體應用當中，道路環境不具備這樣的條件，因此，隨著使用時間的不斷延長，在車輛碾壓作用下，瀝青混合料將呈現出松散、剝落等病害。

第二，乳化機理。水與瀝青材料的融合，極易產生乳化反應。當乳化程度達到某一規定范圍后，瀝青和集料的粘結作用便不復存在了，這種情況瀝青剝落問題將持續加劇。

第三，凍脹機理。低溫條件下，水滲入路面結構層后，極易結成冰，這種情況下，將大大增加水的體積，強大的膨脹作用，會嚴重影響瀝青混合料的粘結效果。

第四，空隙水壓機理。一般來講，瀝青混合料內空隙嚴禁接觸，在行車荷載作用下，置于空隙內的水極易形成應力梯度，導致水流動形成強大水壓。空隙水壓影響下，膠漿材料將會出現微裂縫，并導致瀝青膜破損、脫落。

第五，pH失衡機理。水pH值對瀝青和集料間的粘結作用影響較大，若具有較為穩定的瀝青和集料界面pH值，那么可以確保兩者粘結作用良好。反之，則會影響兩者的粘結作用。比如，水受到鹽溶液的影響時，將會改變水的pH值，進而大大增加瀝青膜剝落的概率。

2 工程概況

本項目為瀝青路面，17.4（0.01 mm）為路表設計彎沉，按照“由上而下”的順序，路面結構形式為5 cm中粒式改性瀝青混凝土（AC-16C）+6 cm中粒式瀝青混凝土（AC-20C）+8 cm粗粒式瀝青混凝土（AC-25C）+下封層+4～5%水泥穩定級配碎石（17 cm）+3～4%水泥穩定碎石（18 cm）+級配碎石（20 cm）。通車運營1年多以后，本路段局部位置出現了典型的早期水損害病害，常見類型包括3類，具體如表1所示。為了有效解決水損害問題，需對其水損害原因進行詳細調查與研究，從而掌握水損害類型及特點，便于更好地提出解決方法。

3 瀝青路面水損害的原因

一般認為，水損害具有較為廣泛的范圍，在路面結構層透水作用下，極易出現早期破壞，即被稱為水損害。在水的置換作用下，瀝青膜極易從集料表面脫落，導致集料和瀝青界面粘結作用失效。本地區降雨充沛，交通量較大，由于超載重載問題嚴重，導致瀝青路面水損害病害加劇。究其原因不外乎以下幾類：

3.1 自然方面

瀝青路面水損害的直接原因在于“水”，潮濕多雨是本地區的主要氣候特征，這種條件下，極易加劇水損害病害。本地區降雨充沛，年平均降雨量最高可達到2 600 mm，最低也在1 200 mm以上。據相關研究表明，在相同條件下，地區降雨量越大，則瀝青路面產生水損害的概率越大，因此，對于瀝青路面水損害病害而言，降雨量大是直接原因。

3.2 交通方面

在行車荷載和動水壓力長期作用下，瀝青路面極易產生水損害。換言之，瀝青路面水損害的產生與交通狀況關系緊密。近年來，隨著地區經濟的迅速發展，沿線交通量與日倍增，交通量的大幅增加，本路段的交通量已經超過了設計流量，公路飽和程度嚴重。交通量過大，將會加劇瀝青疲勞破壞，或者加劇瀝青從集料內剝落。

此外，據本路段交通流量分析可知，重型貨車占比較大，普遍存在超載重載現象。這種情況下，不僅會進一步加大作用于瀝青路面的行車荷載，同時還會大幅提升浸水瀝青路面內部的動水壓力。行車荷載過大，極易引發疲勞裂縫，進而導致水損害病害嚴重化。

3.3 設計方面

在設計當中，導致瀝青路面水損害的直接原因在于防排水設計、配合比設計等方面，具體如下：第一，防排水設計不合理。防排水設計是保證路面排水通暢的主要方式，目前，半剛性基層是最常用的瀝青路面基層形式，但本地區原設計當中，未將路面內部排水層設置考慮在內。據相關研究分析，當路面結構排水設施不合理的情況下，將大幅增加路面結構層排除雨水的時間。由于本路段降雨量大，若排水基層設置不合理，那么將很難在短時間內排除路面結構層內的水分，長期下去，極易引發路面水損害。第二，配合比設計不合理。基于抗車轍等因素的思考，在本地區很多公路路面施工中均采用了較大粒徑的集料，甚至一些路表面層也采用了中粒式瀝青混凝土，本工程同樣采用了中粒式瀝青混凝土。這種情況下，因為集料粒徑較大，極易產生空隙過大、壓實不到位等問題，從而嚴重影響路面密水性。

3.4 施工方面

對于瀝青路面使用壽命而言，施工質量影響巨大。常見施工問題如下：第一，壓實度不夠。根據本工程實際情況，瀝青路面存在壓實度不夠現象。正因為路面壓實度不夠，導致瀝青混凝土路面空隙率偏大，大幅影響了路面的密水性能，促使路面雨水快速滲入路面結構層，卻無法及時排除。第二，層間粘結作用不佳。為了詳細了解本路段層面粘結效果，采取了鉆芯取樣法，通過芯樣結果分析，本路段瀝青層和半剛性基層之間粘結作用不佳，甚至局部瀝青層之間的層間粘結效果也存在一定問題。若瀝青層較為完整，即便是瀝青層下方已呈滑動界面，瀝青層的破壞程度也會有所降低。一旦瀝青層粘結失效，則會導致瀝青層在基層破壞前先行破壞，這種情況下，極易出現基層早期損害。第三，施工不均勻性嚴重。通過鉆芯取樣分析，本路段各面層厚度具有較大變異性，上面層厚度的變異系數將會直接影響路表裂縫嚴重程度，也就是說，當具有較大變異系數時，路面開裂概率越大。

4 瀝青路面抗水損害技術要點

4.1 采用密實瀝青混凝土

據大量實踐證明，若瀝青面層結構僅采用一層密實型I型瀝青混凝土很難滿足防水效果。因此，無論是采取幾層瀝青面層，均需使用密實式瀝青混凝土，同時還要設置好排水層。通過密實式瀝青混凝土，可以有效降低水滲入面層結構，提高路面的抗滲能力。

4.2 保證排水設計合理

為了確保水不會滲入路面結構內部，一方面要采取較小空隙率的密實型瀝青混凝土;另一方面，為避免水嚴重破壞瀝青路面，降低水損害程度，還需保證排水設計合理。保證路面內部排水系統和外部排水系統能夠形成一個有機整體，避免由于環境、人為等因素，導致路面內外排水系統被堵塞。針對路表水方面，可以設置路面橫坡向兩側排流，防止出現積水現象。當積水排至路面兩側的水挖方段后，可通過兩側邊溝向路基范圍以外排放。針對路面結構層內部水方面，一般可布設內部排水系統，快速排除存留在路面結構內的水分，通過排水系統設置，可以有效改善路面使用性能，避免水損害出現。

4.3 提高壓實標準

為了大幅降低路面現場孔隙率，要求將瀝青混凝土的壓實度控制在一個合理范圍內。當前，我國現行標準當中，主要以馬歇爾密度作為標準密度，壓實度要求控制在96%以上。隨著各種新技術、新材料、新工藝的不斷涌現，要求提高壓實標準，有效降低現場孔隙率，要求在做好現場施工管理工作的基礎上，實現壓實度在98%以上，從而提升路面的壓實度。

4.4 確保瀝青與礦料粘結作用

一旦瀝青和礦料之間粘結作用不佳，在水的作用下，瀝青極易出現剝落現象。因此，必須合理控制瀝青與礦料之間的粘結作用。為了提高粘結能力，在合理選擇礦料的同時，可適當添加抗剝落劑，從而達到預期效果。

4.5 混合料級配設計優化

在瀝青路面設計當中，混合料級配設計極為關鍵，混合料級配的好壞將會對混合料的路用性能影響較大。在防治路面水損害當中，如何避免雨水下滲是最為關鍵的部分。要求采取致密性混合料級配設計，但想要達到這一目標難度較大。目前來講，間斷級配是發展的重點，比如，SMA瀝青路面，不僅能夠有效隔水、無透水，還能對瀝青面層和基層起到良好的保護效果。為了有效減少瀝青路面水損害，應優化混合料級配設計，積極采用密實式瀝青混凝土。

5 結束語

綜上所述，近年來，我國公路建設取得了令人矚目的成績。瀝青路面作為高等級公路常用路面形式，因其無接縫、行車舒適、噪音小、便于維修等優點得到了大量應用與推廣。然而，在長期實踐中發現，很多瀝青路面在通車1～3年內便會出現早期病害，比如水損害。作為瀝青路面早期損害的主要類型之一，水損害影響較大，不僅會嚴重影響道路服務水平，甚至會影響行車安全，產生巨大的社會負面影響。為此，系統研究瀝青路面抗水損害能力具有重要的社會應用價值。

參考文獻：

[1]杜龍義.高速公路瀝青路面水損害成因及防治[J].交通標準化，2014，42（15）：246-248.