关于沥青路面损害的探讨

尤富春

(石家庄市公路桥梁建设集团)

1 概述

沥青路面铺筑的其中一个基本点是沥青层能够基本上封闭雨水下渗，即路面必须是具有良好的防渗水性。如果路面渗水严重，则沥青混合料和路面的耐久性将大幅降低。这些年由于交通量的不断增长，重车增多，大型货车超载严重和渠化行车的作用，给路面带来了明显的早期破坏逐渐增多。沥青路面的破坏形式主要表现为车辙、低温开裂和疲劳开裂，这些年几乎大多数与沥青路面研究有关的课题也集中在这三大破坏形式上。近年来，另外两种破坏形式——水损害和反射裂缝也逐渐引起人们的注意，也已形成世界性范围的问题。我国在这方面的研究还很少，还没有引起人们足够的重视。直至最近，一些高等级公路发生了较为严重的水损害问题，也到了重视水损害问题的时候了。

我部门所施工的高速公路有些路段出现了水损害现象。由上面层渗入的水，无法从碎石盲沟排出，而长期滞留在路面中(天晴后数日，仍可看到在车轮的作用下，从路面缝中冒出水)或通过中、下面层空隙以及裂缝渗到中、下面层。在车轮荷载作用下，部分路面水变成有压水，特别在夏季，温水加剧了集料上沥青膜的剥离，造成路面松散脱落。还有泛油的现象，开始时颜色较浅，并拌有轻微沉陷。随着时间的推移，特别是长期下雨后，路面的颜色愈来愈黑，并出现轮迹处路面向两边推挤而隆起，轮迹处继续沉陷，再发展，靠近轮迹的隆起部分破损，很快就出现松散、坑洞。松散的集料表面光溜溜的，沥青膜已剥落贻尽。这是典型水损害现象。

通常水损害产生的原因有下列几种:

(1)路面排水系统不健全，发生水损害的地方一般是透水或排水不畅通的部位，挖开可以看见下面有积水或浮浆。

(2)路面压实度不足。压实度不足是早期水损害最普遍的原因。研究表明，热拌沥青混合料4％～5％的空隙率就认为是不透水的，也就是说与水损害无关。大多数沥青混合料设计空隙率为3％～5％，当施工完毕，大多数要求达到92％的最大理论密度，也就是说，空隙率为8％，2～3年后，可以认为是达到了设计空隙率。路面没有压好，空隙率高于8％，就易渗水，就会引起路面松散。研究表明:空隙率在8％～12％之间的路面是水损害最容易发生的区域，小于8％水不容易进去，而大于12％水很容易流走，但必须要设置排水的结构层。

(3)路面离析。水损害经常是一个个孤立的随机分布的小坑洞，有的路段数量较多，有的路段数量较少。事实上，铺成的沥青混凝土常是不均匀的。水损害常发生在沥青混凝土层空隙率较大和自由水容易透人的位置。当结构层不均匀性愈大时，空隙率较大的位置愈多，水损害现象也就愈严重。导致沥青混凝土不均匀性大的主要原因包括:矿料颗粒组成的变化，沥青混合料拌和不均匀(拌和时间不足)，现场沥青混合料离析，沥青混合料温度不一致(摊铺机后面不同位置沥青混合料的实际温度常有明显差别，甚至高达40℃左右)。可见，沥青混凝土的不均匀性是造成密实的I型级配路面产生水损害的原因。

(4)与降水量、交通量、交通组成和行车速度有关。通常降水量大的多雨潮湿地区，水损害现象较为严重。交通量大，超载车辆多，并且行车速度快的高速公路水损害现象非常突出。

2 我国现行规范关于沥青混合料水损害的技术指标

(1)按水煮法试验所有的集料与沥青的粘附性都大于4级;

(2)按马歇尔试验所有的沥青混合料残留稳定度均大于80％。

为什么都满足了交通部技术规范，仍发生了水损害，除了上面论述的一些原因之外，还有一个原因是规范本身的关于粘附性指标以及混合料残留马歇尔稳定度的指标，与路面水损害并没有建立起很好的关系。

对于集料与沥青的粘附性指标来说，这个指标存在着三个致命的缺陷:

(1)是否有不同粘附性等级与路面水损害关系的长期性能观测资料，这些资料是否已表明粘附性大于等于4级就不会产生水损害，事实上这种关系没有建立。

(2)水煮法只使用了9.5～13.2的粗集料，事实上，部分细集料为砂，与沥青粘附性较差，但并没有评价。

美国材料与试验协会ASTMD3625-96“水煮法评定水对沥青裹复集料影响的标准实践”是一个值得推荐的方法，ASTMD3625-91名称为“水煮法评定水对沥青裹复集料影响的标准试验方法”，而ASTMD3625-96则改成“水煮法评定水对沥青裹复集料影响的标准实践”。这里有重要差别，试验方法是对一种材料、一个产品、一个体系或一种服务的一个或多个性质、特征的确认、测量与评价，会产生试验结果。而实践就不同了，它是对一种操作、一种功能给出一种明确的方法，并不产生试验结果。从标准试验方法改变成标准实践，对水煮法的作用也更明确了，它不产生定量试验结果，ASTMD3625-91“水煮法评定水对沥青裹复集料影响的标准试验方法”，将裹复程度与标准剥落率相比较分为0～100％等，业主们有的将95％、有的将90％作为接收标准，新版方法已去掉这些叙述。因而也不能作为拒绝或接收混合料的标准。

美国ASTMD3625-95水煮法用厂拌混合料，进行煮沸用于现场肉眼判断两种集料与沥青的粘附性。D3625-95并不是一种试验方法，而是一种标准实践，它本身并不产生试验结果，D3625明确表明，水煮法与路面现场水损害的关系尚未建立。

再拿沥青混合料残留浸水马歇尔稳定度技术指标来说，也存在着致命的弱点。

75次马歇尔击实仪双面击实，试件空隙率已达到设计空隙率为3％～5％，水很难浸入，也更难浸入沥青膜与集料之间，没有足够的水，谈何水损害?如果要用残留马歇尔稳定度技术指标，也得让空隙率接近现场空隙率，也就是说试件空隙率应在6％～8％之间。

最近，在“公路沥青路面设计规范”(JTJ014-97)中已增加了使用简化的洛特曼试验方法作为沥青混合料水稳定性指标。

3 结论

(1)沥青混合料和沥青路面施工质量及一些外部因素可能会导致沥青路面剥落，这些因素主要是:路面排水系统不健全，路面压实度不足，路面离析以及集料表面粉尘太多等。

(2)现行沥青路面施工技术规范关于水损害的三个指标，即粘附性大于4级强度、浸水马歇尔稳定度大于80％，以及简化洛特曼法间接抗拉强度比TSR≥70％，存在一些缺陷，还控制不了水损害。

(3)AASHTO T283利用空隙率为7％的试件来进行试验，模拟刚施工好的路面空隙率，更为科学合理，真空饱水条件更为严密，加上冻融循环，适合作为南方多雨有冰冻地区抗水损害的指标。

(4)添加抗剥落剂能改善和提高沥青混合料抗水损害能力，但抗剥落剂(液体和石灰添加剂)对集料和沥青有选择性。因此，不能轻易得出某种抗剥落剂不好或是劣质产品的结论，应通过周密的试验设计来进行筛选。石灰是一种很有效的抗剥落剂，但使用比较困难。

(5)即使通过了AASHTO T283的TSR≥80％的要求，也只表明这种混合料水损害潜在的危险较小，还要有健全的排水系统、通过良好的压实等其它措施来保证。

[1] 公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)[S].北京:人民交通出版社，1994.