解決高速公路瀝青路面水損害早期損壞的技術途徑分析

李宗友、莊秀文

[山東（臨沂）公路交通應急裝備物資儲備中心，山東 臨沂276000]

0 引言

高速公路作為重要的交通基礎設施，承擔著大量的車流和重載運輸任務。然而，瀝青路面水損害早期損壞成為影響公路使用壽命和行車安全的重要問題。水分的侵蝕會導致路面的表層損壞、結構穩(wěn)定性降低、車轍加劇等問題。因此，尋找解決這一問題的技術途徑具有重要的理論和實際意義。

1 高速公路瀝青路面水損害早期損壞的類型

高速公路瀝青路面水損害是指由于水分對瀝青路面材料的侵蝕和影響而引起的早期損壞。以下是幾種常見高速公路瀝青路面水損害類型：一是泛油浸水，是指瀝青路面表面出現(xiàn)大量細小顆粒松散的情況，通常伴隨水分在瀝青表面的聚集，這種損害會導致路面表面的顆粒逐漸脫落，形成瀝青路面表面的粗糙和不平整。二是表層龜裂，是指瀝青路面表面出現(xiàn)細小龜裂或網狀裂縫，當水分進入這些龜裂時，會導致進一步損害，例如龜裂的擴展和路面破碎。三是車轍，是指高速公路上車輛行駛軌跡處的瀝青路面表面塌陷或凹陷，形成深度和寬度不一的凹槽，當水分積聚在車轍中時，會加劇路面變形和損壞，影響車輛的行駛安全。四是空隙，是指瀝青路面中存在的空洞或孔隙，這些空隙可能由于水分進入路面材料中而導致路面結構的破壞，水分侵入會加速空隙的擴大，削弱路面的穩(wěn)定性和承載能力[1]。

2 高速公路瀝青路面水損害早期損壞的危害

2.1 帶來表面損壞

水分對瀝青路面的侵蝕是一種常見而嚴重的問題，它會引發(fā)路面的表面損壞，給道路的使用和行車安全帶來一系列負面影響。首先，水分滲入瀝青路面后，會與瀝青發(fā)生化學反應，使其失去黏結力，導致路面顆粒逐漸脫落，這會造成路面表面的粗糙和不平整，使其失去原本的光滑度和平整性，路面的粗糙不僅會給行車帶來不舒適感，還會增加車輛的噪聲和振動，降低行車的穩(wěn)定性和操控性。其次，水分的侵蝕還會導致泛油浸水和表層龜裂的表面損壞形式，使路面失去黏結力和穩(wěn)定性，導致路面顆粒的脫落和路面結構的破壞。同時，水分的滲透還會導致路面表層龜裂，破壞路面的平整性和連續(xù)性，增加進一步損壞的可能性。這種表面損壞會給行車安全帶來隱患。粗糙的路面會增加車輛與路面之間的摩擦力，影響制動距離和操控性，尤其在雨天或濕滑路段，更容易導致車輛打滑或失控。

2.2 影響路面結構穩(wěn)定性

水分的滲入對瀝青路面結構的穩(wěn)定性產生顯著影響，首先，水分的侵蝕會破壞瀝青路面的完整性，使得瀝青材料的膠結力下降，水分進入瀝青路面后，會與瀝青中的油分發(fā)生反應，使瀝青材料變得軟化和溶解，破壞瀝青的黏結性能，這導致路面顆粒逐漸脫落，形成空隙和裂縫，削弱了路面的整體結構。其次，水分的滲透會加速疲勞龜裂的形成和擴展。水分滲入路面后，會在路面內部形成水膜，當車輛通過時，水膜受到壓力作用，加劇路面材料的疲勞損傷，頻繁的車輛荷載會使水膜下的瀝青材料逐漸疲勞破裂，形成龜裂。這些龜裂會進一步擴展和連接，導致路面表面出現(xiàn)裂縫，使路面結構的穩(wěn)定性受到嚴重影響[2]。

2.3 加劇車轍形成

水分的存在對瀝青路面車轍的形成確實有著明顯的加劇作用，車轍是指路面車輛行駛軌跡處的凹陷，它是由車輛的重載、頻繁通行以及瀝青路面材料的塑性變形引起的。當水分滲入路面后，會與瀝青材料發(fā)生反應，降低瀝青的黏結力和強度，這使得瀝青材料更容易發(fā)生塑性變形，特別是在車輛通行的軌跡處。水分的存在增加了路面材料的軟化程度，降低材料的承載能力和抗變形能力。由于車輛在頻繁通行時對路面施加巨大的壓力，水分引起的瀝青材料軟化會使車輪在車轍處更容易壓入路面，形成更深更寬的車轍。這不僅會導致路面表面的凹陷，還會加劇路面材料的破壞和損傷。車轍的加劇會給行駛車輛帶來不穩(wěn)定感，增加行車的顛簸和振動，降低行車的平穩(wěn)性和舒適性。車轍的加深和加寬對行車安全也構成一定威脅，深而寬的車轍會增加車輛行駛時的阻力，影響車輛的穩(wěn)定性和制動效果，特別是在雨天或濕滑路段，更容易造成車輛打滑或失控。此外，車轍還可能積水，進一步影響車輛的操控性和抓地力[3]。

3 高速公路瀝青路面水損害早期損壞的原因

探究高速公路瀝青路面水損害早期損壞的原因，才能制定針對性的措施進行預防和問題的解決，其具體原因有以下幾點：一是降雨和排水不暢。當降雨量過大或排水系統(tǒng)不完善時，水分會在路面上積聚，進入瀝青結構內部，滲透到路面材料中，這導致路面材料受潮、軟化和脫粒，降低瀝青的黏結性和穩(wěn)定性。二是凍融循環(huán)。在寒冷地區(qū)，凍融循環(huán)也是導致高速公路瀝青路面水損害的重要原因。當路面中的水分滲入瀝青結構中后，當溫度下降到冰點以下時，水分會凍結并膨脹，從而產生內部壓力，隨著溫度升高，冰開始融化，水分釋放并導致路面結構的松散和裂縫形成。三是車輛載荷和頻繁通行。高速公路上的大型載貨車輛和頻繁通行的車流量也會導致瀝青路面水損害，這些車輛產生的重載和頻繁的行駛會加劇路面的疲勞破壞，使路面結構變形，形成車轍和龜裂，當水分存在時，它會加速路面的變形和破壞，縮短路面的壽命。四是不當?shù)牟牧线x擇和路面設計。不合適的材料選擇和路面設計也可能導致高速公路瀝青路面水損害，如果選擇的瀝青材料不具備足夠的抗水性能，或者路面設計中缺乏有效的排水措施，都會使水分更容易滲入瀝青結構中，引發(fā)早期損壞。五是環(huán)境因素。環(huán)境因素如化學物質的侵蝕、輻射和污染也可能對高速公路瀝青路面水損害的早期損壞產生影響。某些化學物質，如鹽類和酸性物質，可以滲入瀝青結構并與路面材料發(fā)生反應，破壞其物理和化學性質，使路面更易受水分侵蝕。此外，輻射和污染物的存在也可能加速路面老化和損壞的發(fā)生。

4 解決高速公路瀝青路面水損害早期損壞的技術途徑

4.1 優(yōu)化路面排水系統(tǒng)

優(yōu)化路面排水系統(tǒng)包括設計和改進雨水排放的設施和結構，以確保雨水迅速、均勻地排出路面，降低積水的風險。此系統(tǒng)包括合理的路面橫坡和縱坡設計、設置雨水收集設施和疏水溝、建造良好的雨水排放出口等，通過優(yōu)化排水系統(tǒng)，可以最大限度地減少雨水在路面上滯留的時間，降低水分滲透的風險，減少路面損壞的可能性。為了實現(xiàn)優(yōu)化路面排水系統(tǒng)，首先，要合理設計橫向和縱向坡度，這樣能夠保證雨水順利地流向排水出口，橫坡應根據道路的設計標準和附近地形確定，以保證雨水的迅速排除。其次，要在路面邊緣或適當?shù)奈恢迷O置雨水收集設施，如雨水井或下水道，這些設施可以收集和引導路面上的雨水，減少積水的產生，也要修建合適的疏水溝來引導雨水流入收集設施。再次，要建造良好的雨水排放出口，定期檢查和清理排水出口，確保排水出口的暢通和通風，避免堵塞和積水，防止積水對路面的損害。最后，要加強排水系統(tǒng)的維護和管理，定期檢查和清理排水系統(tǒng)，包括疏通疏水溝、清理雨水井等，及時修復和維護排水設施，確保其正常運行。

4.2 重視材料選擇和改進

在解決高速公路瀝青路面水損害早期損壞問題時，材料選擇和改進是一項重要的策略。優(yōu)質的瀝青材料和添加劑可以提高路面的抗水性能，減少水分的滲透和損害，此外，新型的路面材料和技術的應用也可以改善路面的耐久性和抗水性能。對此，首先，要選擇質量穩(wěn)定、具有良好抗水性能的瀝青材料，如聚合物改性瀝青（PMA）和橡膠改性瀝青（RMA），這些材料能夠提高路面的柔韌性和抗水滲透性，減少水分對路面的侵蝕。其次，要采用適當?shù)奶砑觿鐬r青增黏劑和抗剝離劑，以提高瀝青混合料的黏結力和抗水性能，添加劑能夠改善瀝青材料的黏結能力和穩(wěn)定性，減少水分滲透和損害。再次，要注意引入新型的路面材料，如滲水瀝青混合料和多孔瀝青混合料，滲水瀝青混合料具有良好的排水性能，可以快速排除路面上的積水，減少水損害的可能性，多孔瀝青混合料具有良好的透水性，能夠將水分迅速排走，減少水分對路面的影響。最后，表面涂層的應用也是很有必要的，涂布防水涂料或使用微纖維增強劑來形成表面涂層，以增強路面的抗水性能，這些涂層可以形成一層保護膜，防止水分滲透到路面深層，減少水損害的發(fā)生。

4.3 加強施工質量控制

在解決高速公路瀝青路面水損害早期損壞問題時，加強施工質量控制至關重要，通過規(guī)范施工過程，確保材料的正確使用、施工工藝的合理實施以及質量檢驗的嚴格執(zhí)行，可以提高路面的質量和穩(wěn)定性，防止水損害的發(fā)生。首先，要合理選擇符合規(guī)范要求的瀝青材料，并確保供應商提供的材料符合質量標準，對進場的瀝青材料進行質量檢驗，包括外觀、黏度、含水率等指標的檢測，確保材料的質量穩(wěn)定。其次，要制定嚴格的施工工藝標準和操作規(guī)程，確保施工過程的科學性和規(guī)范性，包括瀝青混合料的拌和與鋪設工藝、攤鋪溫度的控制、壓實密實度的要求等，以確保瀝青路面的質量和穩(wěn)定性。再次，應該建立完善的質量檢驗和監(jiān)控體系，對施工過程中的關鍵環(huán)節(jié)進行監(jiān)測和檢測。例如，對瀝青混合料的配合比、攤鋪厚度、壓實度等進行實時監(jiān)測和檢驗，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應的糾正措施。最后，加強施工人員的培訓和管理，提高他們的技術水平和工作質量意識，確保施工人員熟悉施工規(guī)范和工藝要求，并能夠正確操作和控制施工過程中的關鍵環(huán)節(jié)，以保證施工質量。

4.4 公路表面層空隙率和級配

公路表面層空隙率和級配設計選擇是解決高速公路瀝青路面水損害早期損壞的重要技術途徑。保持適當?shù)谋砻鎸涌障堵适欠乐顾畵p壞的關鍵（見表1），當瀝青路面的空隙率不超過8%時，水分在受到荷載作用時不會形成動水壓力，從而減少水損壞的發(fā)生。因此，在設計和施工過程中，需要控制和調整瀝青混合料的配合比，以確保表面層的空隙率控制在適當?shù)姆秶鷥取Ｆ浯危壟涫侵覆煌w粒大小的瀝青混合料的分布比例。在選擇級配時，應考慮顆粒間的填充密實度和排水能力，適當?shù)募壟湓O計可以增加瀝青混合料的密實度，減少空隙的存在，從而降低水損害的風險。實踐證明，當路面空隙率在8%～15%之間時，水會逐漸侵入混合料內部，并在荷載作用下產生動力水，加劇對瀝青混合料造成損壞。因此，通過優(yōu)化級配設計，可以減少混合料內部的空隙，降低水侵入的可能性，從而提高路面的耐水性能。最后還要注重改性瀝青的應用，當路面空隙率超過15%時，建議選用改性瀝青。改性瀝青通過添加改性劑改善瀝青的性能，使其具有更好的抗水性能和變形能力。改性瀝青可以提高瀝青混合料的稠度和黏附性，從而使空隙中的水可以自由流動，減少水損壞的發(fā)生。因此，在設計和施工過程中，需要根據實際情況選擇合適的改性瀝青，以滿足路面的抗水性能要求。

表1 公路表面層空隙率和級配

4.5 加強整體管理和監(jiān)測

高速公路瀝青路面施工完成后要進行必要的管理和監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并解決。對此，首先要建立完善的管理體系，包括規(guī)范的操作流程、標準化的施工要求和質量控制措施，制定相關的管理規(guī)章制度，明確責任和任務分工，確保施工過程中各個環(huán)節(jié)的嚴格執(zhí)行和監(jiān)督。其次，要注重現(xiàn)代化的監(jiān)測技術和設備的應用，對施工過程中的關鍵參數(shù)進行實時監(jiān)測和記錄，監(jiān)測包括瀝青混合料的溫度、攤鋪厚度、密實度以及材料的配比等，通過監(jiān)測數(shù)據的分析和評估，及時發(fā)現(xiàn)施工質量問題，并采取相應的措施進行調整和修正。再次，要建立嚴格的質量驗收機制，對施工質量進行全面檢查和評估，進行必要的抽樣檢測和試驗室測試，確保瀝青路面的質量符合規(guī)定的標準和要求。最后，利用先進的信息技術和智能化管理系統(tǒng)，對施工過程進行追蹤和監(jiān)控。通過實時數(shù)據的采集和分析，對施工質量和工藝進行監(jiān)測和預警，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并進行預防性控制。

5 結語

綜上所述，針對高速公路瀝青路面水損害早期損壞問題，需要從多方面入手。未來，隨著科學技術的不斷進步和創(chuàng)新，會有更多先進的技術和方法應用于高速公路建設和維護中。例如，發(fā)展耐水性能優(yōu)良的瀝青材料，研發(fā)智能化的排水系統(tǒng)和路面監(jiān)測設備，建立數(shù)據化的管理平臺，將大數(shù)據和人工智能等技術應用于路面管理和維護等。解決高速公路瀝青路面水損害早期損壞問題需要多方面的努力和綜合應對，通過持續(xù)的努力和改進，可以建設更加安全、高效和可持續(xù)發(fā)展的高速公路網絡，為人們提供更便捷的出行環(huán)境，促進經濟社會的繁榮與發(fā)展。