沥青路面水损坏分析及防治

王然

摘要：当前我国大多数公路面层采用沥青混凝土， 基层采用半刚性材料，在水雨等作用下导致路面出现各种形式的水损坏病害，水损坏作为沥青路面早期主要损坏之一。文章分析了沥青路面水损坏的类型、发生特点、形成机理，对路面水损害内外因进行了分析，在此基础上，从不同方面提出了水损害的防治措施。

关 键 词：水损坏；沥青路面；分析；防治措施

0. 引言

当前，公路基础建设事业蓬勃发展，而公路建设中各种病害的防治工作也日益受到工程技术人员的重视，沥青路面的水损坏问题就是其中很值得关注的一个方面。沥青路面的水损害是指沥青路面在水分或冻融循环的条件下，由于交通动载荷和温湿胀缩的反复作用，进入路面孔隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的循环作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，并对沥青起乳化作用，导致沥青混合料强度下降。[1]同时在水动力作用下，沥青膜从集料表面剥离导致集料之间脱落，而形成沥青路面的坑槽、推挤变形等损坏现象。

1. 沥青路面水损坏类型

水损坏发生的一般征兆和顺序为：春融+连续降雨+初夏来临持续高温，雨水沿裂缝或一些微小的裂缝扩展到网裂，局部使得沥青从集料表面剥落下来，局部混合料丧失粘结力，产生松散后，在车辆作用下产生坑洞。水损坏的位置是局部的，多发生在透水较严重且排水又不畅的部位，主要表现为：①路面产生坑洞。②局部表面产生网裂和形变。③唧浆。④松散剥落。

2. 沥青路面水损坏的特点

2.1 自上而下的表面层水损坏

初期的路面水损坏大多是是从上往下发生的，往往局限于在表面层发生松散和坑槽。这种表面型坑槽，它的形成条件是水能够渗入表面层，但继续往下渗比较困难，同时表面有大的孔隙。[2]

2.2 自下而上的水损坏

往往发生在半刚性基层较薄的沥青路面。初期，一般都先有小块的网裂、唧浆，然后在高速荷载的反复抽吸下，沥青层和基层的界面条件恶化，沥青层层底因拉应力超过极限而开裂，同时沥青路面下面层的集料出现剥落、逐渐形成坑槽。

3. 水损坏机理分析

水损害与软化和剥落两种过程有关。首先，水能进入沥青中使沥青粘结力减弱，从而使混合料的强度减小；然后，水能进入沥青膜和集料之间，减弱甚至阻断沥青和集料的相互粘结。由于集料表面对水的吸附力比对沥青的吸附力强，致使沥青与集料表面的接触面减少，结果沥青从集料表面剥落。

3.1 粘附性理论

沥青与集料的粘附和剥落是一个非常复杂和物化过程。通过对粘附力的热力学计算可以看出，集料与沥青的粘附热力值较小，极易被热力值较高的集料与水的粘附所取代；水一旦侵入集料和沥青的界面，结果就是取代沥青而使其发生剥离。

3.2 粘结性理论

在压实的沥青混合料中，粘结力一般表现为沥青混合料在遭受车辆荷载或应力时仍能维持其整体性。通常，通过稳定性试验、回弹模量试验或抗拉强度试验，可以测试混合料的粘结力。粘结力与沥青膜的厚度，沥青种类，集料，及相互之间的理化作用程度等因素有关。水是通过侵入沥青膜或者引起孔隙的膨胀来影响粘结力的。[3]

3.3 水损坏原因分析

目前认为沥青路面的水损坏机理通常有两种：粘附力的损失和粘结力的损失。这种损失的造成既有内部因素，也有外部因素。

3.3.1 水损坏内因

（1）集料性质：亲水性材料对水的吸附能力比沥青大，而憎水性材料恰好相反。另外，集料表面的化学性质、表面积、孔隙大小等均对沥青混合料稳定性有影响。

（2）沥青性质：粘性大的沥青对于抵抗的置换要比粘性小的沥青好，这是由于粘性大的沥青中存在较多的极性物质，并具有良好的湿润性。聚合物改性沥青通常具有良好的抗水性能。

（3）配合比设计：沥青混合料抗水能力的主要指标是其设计孔隙率和实际的孔隙率。由于设计的混合料矿料级配不合理，孔隙率过大，造成路面密水性差，使混合料的稳定性不足。

3.3.2 水损坏外因

毫无疑问，交通荷载和环境这两个外因是不可忽视的。气温低、湿度大甚至有降水时铺筑的沥青混合料路面，其水稳定性较差，因为这种情况下铺筑的沥青混合料中矿料和矿料间不容易形成完美的粘结。

4. 路面水损坏的防治

沥青路面水损坏的根本原因是由于水分侵入沥青与集料界面，水预取代沥青使得沥青膜从集料表面发生剥离，集料发生松散从而散失强度。因此，预防水损坏有两条途径：一是防止或减少水分的进入，切断水损坏的外部条件；二是提高集料间的粘结力和沥青与集料的粘附性，从内部因素上防止水所造成的损坏。[23]

4.1 控制孔隙率

沥青面层的各层都用空隙率不大于5%的密实沥青混凝土。现在普遍将下面层设计为空隙率较大的Ⅱ型沥青混凝土，中间层多为Ⅰ型密实式沥青混凝土，或仅设计一层沥青砂面层，这样用来防止水分的侵入是远远不够的。

4.2 提高沥青与集料的粘附性

粘附性是指沥青对集料表面的附着性能。因此必须提高沥青与集料的粘附性和抗剥离性能。为此可以在沥青中添加抗剥落剂以改善粘结力。

4.3路面结构中设排水层或防水层

沥青路面结构内部排水，主要是通过设置基层排水系统来完成的，它是直接在面层下设置透水性排水基层，在其边缘设置纵向集水沟和排水沟以及横向出水管等，组成排水基层排水系统。

5. 结语

水损坏是沥青路面早期损坏之一，不仅造成了巨大的经济浪费，还严重影响了行车安全性。由于路面结构的原因，施工水平的限制，以及文中谈到的种种问题，要想不发生水损坏不太现实。实际上，各种因素是在一起发生作用的，如水损坏一般都有重载交通作用，有较多的雨雪水，防排水设施不好，材料有缺陷，沥青混合料自身的水稳定性不足，施工離析，压实不足等一系列问题不同程度地存在。因此，局部发生水损坏需从局部上找原因，共同的问题从共性上找原因。

参考文献（References）：

[1] 沈金安，李福普，陈景. 高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[M].北京：人民交通出版社，2004.

Shen Jinan， Li Fupu， Chen Jing. The analysis of early damage of asphalt pavement in Expressway and countermeasures [M]. Beijing： China communications press， 2004.

[2] 王铁. 沥青路面水损坏的原因分析及防治途径 [J]. 交通世界（建养.机械）. 2011 （10） .

Wang Tie. Cause analysis and prevention of water damage of asphalt pavement [J]. Traffic world （built. machinery）. 2011 （10）.

[3] 张洪友. 浅谈高速公路路面水损害的原因与预防措施 [J]. 黑龙江科技信息. 2011 （18） .

Zhang Hongyou. Discussion on reasons and preventive measures for water damage of Expressway pavement [J]. Heilongjiang science and technology information. 2011 （18）.

[4] 王砚. 高等级公路沥青路面常见病害及防治方法研究 [J]. 公路与汽运. 2011 （05） .

Wang Yan. Common diseases of asphalt pavement of high grade Highway and its control method [j]. Highway and motor carriers. 2011 （05）.