高速公路路面水损害的防治

宋殿中

摘 要：高速公路的沥青路面工程是公路工程的重要组成部分，高速公路所出现的不同病害，大多数都与水破坏相关。所以在施工初期就要提高认识、加强控制。减少水破坏的产生，以提高公路使用年限，降低初期养护成本。本文对高速公路路面水损害的防治进行了探讨。

关键词：高速公路；路面；水损害；防治；措施

高速公路沥青路面水损害早期损坏是个公认的世界性难题，其中水和外力作用，这是导致沥青路面出现水损害的两大关键性因素；在高速公路沥青路面施工过程中，加强研究和深入沥青路面各种水损害的形成原因，并针对成因，从材料、设计，以及管理等方面采取有针对性的技术措施来进行防治。这对于有效治理高速公路沥青路面水损害的早期破坏，促进我国交通建设事业的持续快速发展均具有极其重要的意义。

一、 高速公路路面水损坏的特点

1.自上而上的表面层水损坏

许多初期的路面水损坏是从上往下发生的，它往往局限于在表面层发生松散和坑槽，在降雨过程中，雨水首先渗入并滞留在表面层沥青混凝土的孔隙中。当下层的沥青混合料密水性好，且沥青层层厚较大，向下渗透相对比较困难，在大量高速行车的作用下，反复产生的动力压力逐渐使沥青从集料表面剥离，局部沥青混凝土变成松散，碎石被车轮甩出，路面产生坑槽。如果沥青混合料的设计空隙率或施工后残余空隙率大；在孔隙率不大的路段上，沥青混合料离析严重；发生表面层坑槽的路段，经常发生在表面层与中面层之间有严重的层间污染，存在两层皮脱开的，都易造成水自上而下进入面层，导致路面早期损坏。

2.自下而上的水损坏

当半刚性基层沥青路面的沥青面层较薄时，沥青路面的水损坏经常发生自下而上发展的。基层不能排水，不等于水就进不了沥青面层。水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排走，只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚，从而造成面层的损坏。水能够通过多种途径进入路面，如降雨、雪水、汽车为了降温向轮毂不断喷水、中央分隔带的绿化浇水、挖方路段的裂隙水、冬季由于冰冻引起的水分积聚、有些公路在沥青层铺筑过程中采用水冲洗方法处理层间污染等，这些都易造成水自下而上进入面层，从而导致路面早期损坏。

二、高速公路路面水损害的防治措施

1.改进沥青路面材料结构及性能，提高水稳性

解决沥青路面水损害问题的关键是调整沥青混合料级配，减少空隙率。实践证明，沥青面层结构中仅有一层是密实式I型沥青混凝土是达不到要求的，不管沥青面层是一层、二层还是三层，各层都应采用密实式I型沥青混凝土，但专门设计的排水层不包括在内。抗滑表层也应该是空隙率不大于4%的密实式沥青混凝土，用密实式沥青混凝土来减少表面水透入面层结构。在具体选择某层的矿料级配时，除考虑透水性，还要考虑混合料的高温强度及其稳定性，对表面层混合料则还要考虑抗滑性。目前应用于沥青路面抗滑表面（磨耗层）的密实性沥青混凝土有三种：一是传统的连续级配沥青混凝土；二是粗集料断级配沥青混凝土，如沥青玛蹄脂碎石混合料SMA、多碎石沥青混凝土SAC；三是细集料断级配沥青混凝土，如英国的热压式沥青混凝土。

2.提高沥青与矿料的粘结力

水一旦进入沥青混合料内，在快速重载车辆作用下容易产生沥青剥落现象。为减轻沥青剥落现象，改善沥青混凝土的水稳定性和耐久性，需要增强沥青与矿料的粘结力。沥青与矿料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。一般酸性岩石的石料如花岗岩、石英岩等与沥青的粘附性极差。当酸性石料用于高速公路、一级公路、城市快速路、主干路或其他重要路段时，应采用针入度较小的沥青，并可采用下列抗剥离措施：

（1）用干燥的生石灰或消石灰粉、水泥、电石渣等作为填料的一部分，用量约为集料总量的1%～2%，处理并活化集料表面性能。

（2）掺加有机酸类，提高沥青的活性。

（3）在沥青中加入表面活性剂（如抗剥落剂）。

（4）采用高分子改性沥青。

3.提高混合料压实标准

沥青混凝土的压实度不仅对沥青混凝土的物理力学性质有着重要的影响，而且是决定现场空隙率的主要因素。对于配合比设计空隙率为4%的同一种沥青混凝土，在不同压实度下的现场空隙率有明显差别。在压实度为96%B～，现场空隙率接近8%；在压实度为98%时，现场空隙率接近6%，前者的渗透系数明显大于后者。所以在实际施工中，要严格保证压实度达到设计标准，表面层压实度不小于98%，中面层和底面层不小于97%。

4.高速公路的排水、防水设计

高速公路沥青路面中的路肩、中央分隔带，在使用的过程中倘若存有积水、降雨，水分不仅会流入其内部的土体中，同时将也流经沥青路面的两侧、渗入面层结构的内部，而水流量较大时，将渗入路基内部，直接降低了路面结构与路基的整体性、稳定性与强度。此外，沥青路面表层存有积水与面层内部的水分，只有流经、通过路肩、中央分隔带才能向外排放。由此可见，在高速公路的沥青路面中，路肩、中央分隔带部分的排水、防水能力，直接关系到整个路面系统的质量。对于路基渗水现象，可通过增设下封层的方法加以防范；倘若公路系统采用的是高等级半刚性基层沥青路面，以往仅将浇洒透层沥青作为路面系统防水措施方法，显然无法满足实际要求，应尽可能的采用下封层技术，提高路面整体的防水能力。此种路面的施工，通常会采用半刚性材料稳定碎石基层，但在施工完毕后，基层的上方区域往往会存有大量的粉尘，即使进行了清理、冲刷也难以彻底清除，同时也将造成碎石的裸露。对此，路面下封层的施工，可通过层铺、拌和的方法对单一结构层的沥青表面进行处治，倘若实施效果不佳或施工条件不符，还可采用乳化沥青稀浆封层等防控技术。

5.沥青路面空隙率的控制

长期以来，针对高速公路沥青路面的空隙率，国内外许多专家、学者进行了系统的研究与分析，据统计表明，对于7%～14%左右的空隙率，沥青路面渗水现象较为严重，在过往车辆所施加的荷载下，沥青混合料内部的水分将生成动力水、毛细压力，极易引发水损害，对于12%左右的空隙率，沥青路面不会渗水，但需要在路面系统中增设排水设施；5%左右的空隙率，沥青路面出现渗水现象的几率较小，基本不会发生水损害。由此可见，沥青路面的最佳空隙率在4%～5%左右。在施工时，不仅需要考虑路面系统的平整度与质量，同时还需严格控制空隙率

6.对离析的控制

在施工过程中不仅要重视级配离析，更要重视温度离析对路面造成的不利影响，应采取有效的措施来避免离析现象的发生，如自卸卡车在装料和卸料时，应按车厢内一定的装卸顺序，从而减少材料的离析现象；同时也尽量采用高性能的摊铺机，使其处于良好的技术状态，并在工艺中的每个环节都必须按规定要求进行，防止施工过程中混合料出现离析。

7.养护维修

行车道轮迹下的局部网裂是自由水进入路面结构的通道，对路面的整体稳定性有极大的危害。维修时一定要及时，以免裂缝深度和范围扩大，维修养护的基本原则是维修后保证路面平整和封闭裂缝，以避免降水或路面积水下渗而引发进一步的水损害。

总之，通过对高速公路水损坏的研究分析，我们可以找出水损坏形成的原因，通过调整沥青混合料的级配、油石比和空隙率等措施，增设SBS改性沥青防水层，将病害防患于根本，延长路面的使用寿命，大大降低养护成本。

参考文献

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