浅谈市政道路沥青混凝土路面渗水破坏——形成原因及防治对策

朱 渊

(1.资阳市临空经济区管理委员会，四川 资阳 641300； 2.资阳空港投资有限责任公司，四川 资阳 641300)

0 前 言

随着我国国民经济及生产力水平的提高，促使着交通运输业飞速发展，对道路质量的要求也越来越高。市政道路以及高速公路开始大规模采用沥青混凝土来进行路面铺设，已建成道路的水泥混凝土路面也在加快推进白改黑工程，用沥青进行替代。沥青混凝土路面具有施工工艺简单、力学强度高、路面平整度好、耐久性强、弹性(减震性)优良、施工维护方便等优势，能够有效地提高驾乘的舒适性，保证车辆行驶安全平稳且大幅减小交通噪音。但相关实例表明，很多沥青混凝土路面在建成通车后不久都会受到渗水破坏的影响，路基和路面也会受到不同程度的损坏，尤其是在多雨潮湿地区，渗水破坏现象更为突出。

虽然沥青混凝土路面具有上述许多优点，但在使用过程中出现的渗水破坏问题却不容忽视。路面出现坑洞、裂纹、堆挤变形等病害，致使路基承载力下降，路面也变得凹凸不平[1]，这将严重影响公路的使用寿命和使用性能，威胁行车安全，增加维修及养护成本，造成很大的经济损失。我国现行的公路有关质量标准及验收规范采用了渗水系数作为一般项目指标，对沥青混凝土路面抗渗透性能进行检测以此来评估其抵抗渗水破坏的能力。但该指标参数在市政道路有关质量标准及验收规范中却并未明确。因此，在市政道路工程路面设计、日常施工、质量控制及监督管理中往往会忽视对沥青混凝土路面渗水系数的控制与检测，这就导致市政道路在竣工交付使用后更容易出现沥青混凝土路面渗水破坏的情况。

1 沥青混凝土路面渗水破坏的形成机理

沥青混凝土路面是指用沥青混凝土作面层的路面，将经人工选配具有一定级配组成的矿料(碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等)与路用沥青材料混合，在严格控制条件下采用一定比例拌制，通过压实作用使其紧密粘合。沥青混凝土路面的渗透破坏是一系列物理、化学反应结果，是一个长期的综合过程。沥青混凝土路面早期的破坏主要表现在三个方面：①沥青粘结力下降；②沥青与集料的分离；③动水压力作用。集料在压实作用下，利用沥青较强的粘结性紧紧粘结在一起而保持足够的强度。水侵入到沥青混凝土内部，会使沥青逐渐软化从而导致黏结力下降，路面整体强度降低。沥青软化后的路面在重载车辆反复作用下容易发生车辙、沉陷等变形。此外，水侵入到集料与沥青之间，由于集料对水分的吸附力大于沥青，可使两者的粘结力下降进而发生分离，导致沥青薄膜的剥落而使集料裸露。裸露的集料在车辆荷载及摩擦作用下将遭到破坏，产生松散、掉粒、坑槽、麻面等病害。水下渗到基层后如果基层结构透水性较低而无法短时间渗出，将长期浸泡和冲刷基层材料。基层中的灰浆逐渐被挤压出路面形成唧泥现象，强度及稳定性将会被削弱。面层结构中的渗入水在重车作用下会形成超孔隙水压力，沥青面层中的混合料在超孔隙水压力的冲刷作用下，会使原有裂隙宽度逐渐扩张，长度逐渐延伸，从而交错形成各种形状的裂缝网络，使得沥青路面结构的整体强度降低，从而导致破坏的发生。

通过分析可知，水的渗透侵蚀是沥青混凝土路面渗透破坏的根本原因。环境温度和湿度决定了水的粘滞性，对水的下渗也具有一定影响，车辆的高速重载也会加速这一破坏过程。在交通量大的地区，如果气候炎热、降水丰富，那么路面渗水破坏问题将更为严重。

2 沥青混凝土路面渗水的原因

若沥青混凝土路面渗水的根本原因在于路面结构形成了贯通缝隙，而贯通缝隙包括水平向和竖向，其相互连接形成一个类似网状的连通器，水从一个缝隙进去，可以从其他很多的缝隙中出来。沥青混凝土路面结构缝隙产生的原因主要有以下三个方面。

2.1 材 料

若沥青混合料中沥青性能指标不好、粗细集料品质和表面洁净程度较差会影响沥青与粗细集料之间的粘附性，导致粗骨料容易从沥青混凝土面层中剥落出来,由于粗骨料的剥落，失去骨架约束的细集料从沥青膜上脱落。随着破坏过程循环往复，最后形成坑槽为水渗透进路面结构提供通道。此外，材料本身的渗水系数、集料化学性质、矿粉选用不当也是影响路面结构渗水能力的重要因素。

2.2 道路结构设计

目前我国道路结构设计中，通常采用水泥稳定碎石这类半刚性基层，该结构可以有效地减少路基不均匀沉降，具有承载能力好、整体性强、水稳性好。由于水稳层以水泥作为骨料间的胶结材料，水泥添加量的多少将会影响水稳层结构。水泥在胶结过程中会产生大量的水化热，若未控制好水泥剂量，则会导致水稳层在养护过程中失水，产生相应的干缩裂缝，水稳层受内外温差的影响产生温缩裂缝的情况也较为显著。若不及时处理，当裂缝大于一定宽度后，将会反射到沥青面层结构中成为水的通道[2]。如果在施工过程中，混合料质量控制不严格，导致含泥量及含水量偏大、级配不良等，也会导致裂缝的产生。

大多数路面结构，因为多种因素影响造成其沥青面层孔隙率过大，而在沥青路面设计时往往忽略了结构层内部排水设置，只考虑利用路拱横坡进行排水。中央分隔带、绿化带、路缘石等附属结构的设置，在增加水来源的同时也阻碍了水的排出，致使水长时间滞留结构层表面和在内部造成破坏。

2.3 施 工

1)混合料拌和不均匀，施工过程中产生离析。在生产过程中，沥青混合料因拌和、运输等原因将会出现一定离析，在沥青摊铺机收斗停机处、两台布料机的衔接段，若现场管理人员施工不到位，沥青混合料摊铺不均匀，也容易产生混合料离析，导致摊铺压实后的路面沥青层级配不良且孔隙率较大，压实度不能满足要求。水经过孔隙渗透进入路面结构层，离析位置的石子在长时间的冲刷浸泡和行车荷载的摩擦冲击作用下容易被剥落，产生严重的坑槽破坏，从而影响路面的舒适性及使用寿命。

2)施工过程中压实度不足，碾压不到位。如果摊铺过程中混合料出料温度过低、运输距离过长且覆盖保温不到位，摊铺机械熨平板加热温度不足，碾压时压路机未紧跟摊铺机，都会导致混合料温度丧失过多，碾压时温度偏低，从而导致沥青路面压实度不足和结构孔隙率偏大。水通过孔隙之间的贯通回路进入路面结构层,将致使沥青混凝土路面发生破坏[3]。

3)施工季节选择不当，成品保护不到位。沥青混合料在不合适的季节施工，将导致施工质量严重下降。因为沥青混合料在气温低、湿度大的季节时铺筑，集料和沥青之间粘结性不好，水稳定性较差。季节性冻土地区的沥青混合料路面受冻融循环作用水稳定性会更低。此外，道路水稳基层到沥青面层可能并不是流水线施工。为了保障施工车辆和社会车辆通行，往往在水稳基层养护结束后便临时开放交通，导致基层表面污染，基层与面层之间粘结性大幅降低。而且，中央分隔带、路肩、绿化、埋设电缆等后续专业施工都可能造成沥青面层的污染，削弱沥青混凝土路面抗渗水破坏的能力。

3 沥青混凝土路面渗水破坏防治措施

造成沥青混凝土路面渗水破坏的原因复杂，应采取针对性措施解决压实度不足、混合料孔隙率过大、排水设施不完善等问题，从结构设计、材料控制、施工管理和维修养护等多方面出发，同时考虑对路面结构设计进行优化。

3.1 选择良好的原材料

选用孔隙率小、表面粗糙的碱性石料，以保证沥青与集料间具有良好的粘附性，不使用颜色浅、石质轻的酸性石料。当只能采用酸性石料时，应在沥青中掺加长效抗剥落剂或消石灰进行处理。集料应具有表面干净粗糙、集配均匀、强度高、高温压碎值好的特征，其棱角性能、针片状颗粒含量、破碎面、含泥量等应符合规范要求。选用高黏度、高软化点、低针入度的优质沥青，严格控制沥青的三大指标和抗疲劳特性。适当增加矿粉用量、添加改性剂等提高强沥青和集料的粘结力，以增强路面抗渗水破坏的能力。不得使用含蜡量高的沥青。

3.2 优化道路结构设计

为防止渗透破坏，沥青混凝土面层结构应具有不透水性，应使用连续密级配沥青混凝土AC型或者间断密级配沥青玛蹄脂SMA，减小沥青面层的孔隙率，以降低水渗透的可能性。考虑采用柔性基层或组合式基层，可以有效防止自下而上的渗水破坏。该结构形式道路由于沥青层较厚，进入路面的水的路径加长，进入基层的水量相应减少，且水可以从级配碎石基层中排走。考虑沥青面层结构内部排水，防止水从面层侵入基层结构，使基层软化而降低承载能力，可在基层表面设置不透水的透层和封层，此举也能防止地下水反渗到路面结构中对其造成破坏。通过透层和下封层的叠加作用，提高路面防水效果。在路面横坡符合规范要求的情况下，为减少水在结构内部的滞留时间，把渗入路面结构层内部的水排出路基外，可在边部设置碎石盲沟，降低渗水破坏发生的概率。在路肩和边坡经得起冲刷的条件下，取消道路两侧路缘石或拦水带，让水沿路面横坡能及时流出。可采用水泥混凝土或沥青封层作为绿化带底部，将中央分隔带做成封闭式，减少绿化用水渗透进道路结构的可能性。

3.3 加强施工的精细化管理

1)对基层原材料进行严格控制，优化施工配合比，编制施工作业指导书，强化施工技术交底，加强水稳基层的施工质量。在施工过程中控制好混合料的含水、含泥量，确保压路机碾压效果，使基层达到规范要求的压实度。水稳基层施工完成后采用施工乳化沥青透层及时养护。在早晚温差较大的季节更应重视基层养护工作，减少水稳基层的干缩和温缩裂缝。养护期结束后对基层的表面进行检查，在沥青混凝土面层施工前对裂缝及时灌缝或铺设纤格栅进行修补，降低路面反射裂缝产生的概率[4]。

2)沥青面层结构中有贯通缝隙，这是导致沥青混凝土面层渗水的关键因素。在施工前对沥青混合料进行配合比验证，选择最适宜的施工配合比并在施工过程中进行严格控制。采用最大理论值和试验室击实值双控标准对沥青混合料面层的压实度进行控制，并以最大理论值为主控，对碾压过程进行严格管理，确保其压实度达到规范要求，降低路面贯通缝隙发生的概率。

3)在沥青混合料拌和、运输和摊铺过程中，为保证混合料的均匀性，减少离析，严格把控各道施工工序，使沥青面层摊铺均匀，无粗细骨料离析现象。严格控制生产拌和过程中的搅拌时间，并定期观察混合料的拌和状况，发现问题要及时查明原因并进行整改。合理规划行车路线，减少运输的时间，并控制好混合料的装运过程。为减少混合料的温度散失，在运输过程中对车厢进行篷布遮盖等保温处理。精细化沥青混合料的摊铺过程，控制松铺厚度和平整度，减少热量损失，保证混合料具有很高的初始压实度，从而提高碾压的最终压实度。在施工完成后仍有粗细不均匀现象，应及时进行人工找补。加强已碾压成型的水稳层成品保护，避免基层表面污染。在沥青面层施工作业之前，应对基层表面进行及时清理。沥青面层施工完成后，还要防止后续专业施工对其造成的污损。

3.4 重视预防性养护及维修

沥青路面初始阶段可能只是局部的凹槽和裂纹，如未及时处理便会逐渐发展成坑洞，其渗水破坏是一个渐进的过程。为减少渗水对路面的持续性破坏，恢复沥青路面防水功能和使用功能，可采用坑槽冷补、稀浆封层及微表处或者加铺沥青磨耗层等处治方法对已经发生破坏或者已经出现渗水的沥青路面进行修补[5]。及时清除路面及路边积雪积水，防止其长期积水，必要时可增设横向排水设施，以减少水的下渗。同时，加强对超载超限车辆的治理，严格限制其上路行驶，以减小车辆荷载作用下在沥青混凝土路面孔隙中的水产生动水压力对路面造成的破坏。

4 结 语

沥青混凝土路面是由粗细骨料、填料、添加剂等组成，并以沥青作为主要的胶结材料的混合料，通过摊铺碾压形成的结构层。市政道路的沥青混凝土路面与公路工程的沥青混凝土路面结构设计与施工工艺均相同[6]。受多种因素的影响，沥青混凝土路面易受到渗水破坏，从而影响路面的使用寿命和服务功能。渗水破坏是沥青混凝土路面的主要病害之一，也是一个质量通病。因此，对沥青混凝土路面渗水破坏问题进行分析并采取针对性的防治措施，参照公路有关质量标准及验收规范采用渗水系数作为市政道路沥青混凝土路面控制与检测指标，对于保证市政道路的正常使用和行车安全具有重要意义。

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