浅谈沥青路面水损害的形成及解决措施

郭　晖

摘要：通过对沥青路面水损害的形成原因进行分析，进而提出解决水损害问题的途径。

关键词：沥青路面水破坏成因措施

0 引言

随着高速公路的建设，车辆实行分道行驶，再加上超载车、重车的大量增加，使得各地在沥青面层结构组合及沥青混和料的配合比设计方面也采取了一系列防止车辙的措施，并取得了很好的效果。然而，通车往往不到一年，便出现早期损坏，而危害最大的最常见的是水损害。所谓沥青路面的水损害破坏，是指沥青路面在水分存在的条件下，经受交通荷载及温度胀缩的反复作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用，沥青膜渐渐地从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。水损害的显著特征是沥青膜的剥落，从而使沥青路面出现松散、剥离、坑洞等病害。

1 水损害的形式

使用一年以上的高速公路，不管是采用半刚性路面、刚性组合式路面还是刚性路面，路面都产生了程度不同的水损害。水破坏速度很快，性质严重，使路基路面的主要破坏因素。其主要形式有：

1.1 表面层产生坑洞 只要自由水浸入并滞留在沥青混凝土的空隙中，不管是传统的纯沥青混凝土，还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA，在大量行车作用下，都会产生沥青剥落现象河水破坏。由于水透入表面层后滞留在表面层的下部和下层的交界面上，因此沥青剥落总是从层的底面开始并逐渐向上扩展。一旦层下部较大碎石上的沥青剥落下来，下部沥青混凝土就失去强度，在行车荷载作用下，面层产生网裂和形变。

1.2 表面层和中间层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和形变 当表面层和中面层都是空隙率较大的半开级配沥青混凝土，而底面层为空隙率较小的密实型沥青混凝土时，降水过程中，自由水较易渗入并滞留在表面层和中面层内。当表面层试半开级配，中面层为密实式沥青混凝土时，降水过程中，自由水透入表面层后有较长时间从中面层的薄弱处透入中面层，并滞留在表面层和中面层内。大量快速行车使两层内沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生网裂、形变和向外推挤，或产生坑洞。

1.3 唧浆、网裂、坑洞 水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量高速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料，形成灰白色浆。灰浆又被行车压唧，通过各种形状不一和宽窄不一的裂缝道路表面。在灰浆数量大的

1.4 其他的水破坏形式 自由水进入沥青面层后，使沥青面层产生唧浆、坑动或唧浆、形变、网裂，坑洞是典型的最严重的水破坏现象。另一类水破坏现象常表现为严重的辙槽。在行车荷载作用下，滞留在面层下不的水使裹覆在碎石表面的沥青膜逐渐脱落，使沥青混凝土的强度逐渐损失，直至完全松散。型车轮迹下，轮下松散的沥青混凝土向两侧挤出，使轮迹代下陷，同时使两侧鼓起，形成严重的辙槽。

2 水损害的措施

既然沥青路面的水损害是来源于沥青膜从集料表面的剥离，其条件是水分介入到沥青与集料界面上，改变了沥青、集料与水分的关系所造成的。那么，排除结构因素，预防水损害的关键就要通过两个途径来解决：

2.1 提高沥青与集料之间的粘附性，提高集料之间的粘结力 随着高速公路的建设，沥青路面对集料的要求越来越高，尤其是表面层集料的来源更是困难。在通常情况下，石灰岩等碱性集料，与沥青的粘附性好，但耐磨性能差，不能适应沥青路面表面层抗滑及耐磨耗的需要，采用石灰岩石料铺筑的沥青玛蹄脂碎石混合料(ＳＭＡ)路面，所期望的石料之间的嵌挤能力不能很好地形成。

相反，花岗岩、砂岩、石英岩等酸性岩石，石质坚硬、致密、耐磨性强，能充分发挥集料之间的嵌挤作用，但它与沥青的粘附能力却不好，容易在水分的作用下造成沥青膜的剥落，很快导致沥青路面的掉粒、松散、坑槽等水损害破坏。

《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032)规定：“当用于高速公路、一级公路的石料为酸性石料时，宜使用针入度较小的沥青，并采用下列抗剥离措施：①用干燥的磨细消石灰粉或生石灰粉、水泥作为填料的一部分，其用量宜为矿料总量的1％～2％。②在沥青中掺加抗剥落剂。③将粗集料用石灰浆处理后使用。

2.2 防止或减少水分进入沥青混合料内部，不致侵入到沥青与集料的界面中去 解决该问题最主要的因素是沥青混合料的级配，尤其是减小空隙率，但空隙率是有一定的限度的。对普通的密级配沥青混凝土来说，粗集料基本上是悬浮在沥青砂浆中的，空隙率小于极限空隙率(2％～4％)时，沥青在夏季受热膨胀时无适当的空隙可去，便容易上浮(泛油)，混合料产生推移、车辙等流动变形。据美国战略公路研究计划(SHAP)的调查，沥青路面最合理的残余空隙率为4％。

就我国目前大部分高速公路的沥青路面而言，解决空隙率大有以下途径：

2.2.1 为了满足抗滑表层构造深度的需要，空隙率不得不增大到4％～8％，明显的大于发生水损害的临界空隙率。为解决抗滑性能要求与水稳性相矛盾的一个方法是采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)结构，由于间断级配的碎石骨架在表面形成大的孔隙，构造深度大，有很好的抗滑性能；同时由于沥青玛蹄脂的充分填充，混合料内部的空隙率又很小(2％～4％)，SMA基本上不透水的优点可使沥青路面的水稳性得到很大的改善。

2.2.2 由于水损害破坏有一部分原因是由沥青面层的下面层开始的，而目前普遍将下面层设计为空隙率较大的沥青混合料，如AC－25或AC－30，中面层多为型密级配沥青混凝土。为了防止上面层的水渗入路面，基层的水上升到沥青混合料中，同时为了解决型沥青混合料的孔隙水在长期的交通荷载作用下，动水压力对沥青膜与集料的粘附性所构成的威胁，因此，建议下面层的级配类型采用型的密级配沥青混凝土，以使得沥青路面的水稳性得到较大的提高。

综上所述，随着交通量的日益增长，车辆大型化及重超载车的比例不断增加，交通对路面的要求越来越高，沥青路面的水损害破坏问题将越来越得到重视。

参考文献：

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