公路瀝青路面發生水損害的原因和預防措施

馮　偉

摘要：由于近年來高速公路路面出現水損害頻繁，嚴重影響行車的安全，因此，如何采取有效措施減輕并徹底解決水損害問題已擺在我們面前，本文著重從路面水損害破壞原因入手，提出解決和預防措施，以供大家日后借鑒。

關鍵詞：公路；瀝青混合料；水損害；破壞

１公路瀝青路面發生水損害的原因

瀝青路面的水損害是瀝青路面存在水分的條件下，經受荷載和溫度的反復作用，使瀝青膜逐漸從集料表面剝離，并導致集料之問的粘結力喪失，而發生路面逐漸出現麻面、松散、坑槽等病害。這些損壞有以下特點：

1.1 破壞發生在雨季，有時一場大雨就導致嚴重破壞；

1.2 破壞之前一般先有小塊的網裂，出現唧漿，然后松散形成坑槽；

1.3 發生水損害的地方一般是透水或排水不暢通的部位，挖開可以看見下面有積水或浮漿；

1.4 行車道破壞比較嚴重，超車道一般沒有破壞，這與交通量、重載和超載交通有關；

1.5 一般不會整個路面同時破壞，這顯然是由于瀝青混合料的離析造成粗集料集中，形成局部區域空隙率過大，使路面滲水。

瀝青路面產生水損害現象既有內因也有外因。外因主要與降水量、交通量、交通組成和行車速度有關。通常降水量大的多雨潮濕地區，水損害現象較為嚴重。交通量大，超載車輛多，并且行車速度快的高速公路水損害現象非常突出。水損害的內因首先是由于瀝青混凝土的空隙率較大以及壓實度偏小，現場實際空隙率大，由于混凝土不均勻造成的局部空隙率更大。另外，瀝青與碎石的粘結力不足也是重要原因。還有，路面設計時未考慮路面結構層排水，沒有設置有效的防水層，不能很好的阻止水侵入結構內部，對于進入內部的水又不能很快的排出，這樣就為水損害的形成提供了有利條件。

對于采用密實的I型級配路面結構，由于空隙率很小，理論上是不應該產生明顯的水損害現象，但實際卻不是這樣。在調查分析中可以發現，水損害經常是一個個孤立的隨機分布的小坑洞，有的路段數量較多，有的路段數量較少。事實上，鋪成的瀝青混凝土常是不均勻的。水損害常發生在瀝青混凝土層空隙率較大和自由水容易透人的位置。當結構層不均勻性愈大時，空隙率較大的位置愈多，水損害現象也就愈嚴重。導致瀝青混凝土不均勻性大的主要原因包括：礦料顆粒組成的變化，瀝青混合料拌和不均勻(拌和時間不足)，現場瀝青混合料離析，瀝青混合料溫度不一致(攤鋪機后面不同位置瀝青混合料的實際溫度常有明顯差別，甚至高達40℃左右)。可見，瀝青混凝土的不均勻性是造成密實的I型級配路面產生水損害的原因。

2 公路瀝青路面水損害的預防措施

調查表明，造成瀝青路面水損害破壞的非常復雜，可以歸結為瀝青混合料空隙率過大、壓實度不足、路面滲水、路面厚度偏薄、瀝青混合料抗水損害能力不足、排水設施不完善等。水損害的預防和治理是一項非常復雜的工作，它涉及到材料的級配，結構層的設計，施工的工藝水平以及通車后的長期養護。因此，必須從設計、施工和養護三方面綜合考慮采取多種措施，才能有效預防水損害現象的產生。具體如下：

2.1應該考慮如何使水不容易侵人路面結構層:例如，防止中央分隔帶植草植樹后水侵人路面，有的高速公路將中央分隔帶封閉后，在其上擺大盆栽樹是一種值得提倡的措施；防止凸型中央分隔帶兩側緣石與面層瀝青混凝土連接處粘結不好而透水，如京津唐高速公路那樣不作凸型中央分隔帶并取消路緣石，消除水透入面層的這一途徑。此外，當出現縱向和橫向裂縫時應該及時封閉，防止水沿裂縫侵人結構層。為較好的防止水侵人，可以使面層的各層都采用空隙率不大于5％的密實瀝青混凝土。實踐表明，瀝青面層中那一層空隙率大，一旦水進人，那一層就會產生水損害。某高速公路瀝青面層的表層和中層都是密實的I型瀝青混凝土，但底面層是空隙率較大的Ⅱ型瀝青混凝土，開放交通不久，在某些路段上產生了早期縱向裂縫。雨水從縱向裂縫進人并滯留在底面層，使瀝青混凝土的強度顯著減弱。雖然初期瀝青面層尚未產生其他明顯的水損害現象，但隨著開放交通時間增長，路面逐漸產生了網裂等表面破損。因此，在保證面層混合料高溫穩定性、低溫抗裂性和抗滑性的基礎上，應該盡量減小各層混合料的空隙率，最好全部面層結構都采用空隙率不大于5％的密實瀝青混凝土。

2.2應該提高瀝青與礦料的粘結力。當水進人瀝青混合料后，在快速重載車輛作用下容易產生瀝青剝落現象。為減輕瀝青剝落，改善瀝青混凝土的水穩定性和耐久性，需要增強瀝青與礦料的粘結力。有關研究建議，為加強粘結力應該保證中面層和底面層的粘結力不小于4級，表面層的粘結力不小于5級。

2.3應該提高混合料壓實標準，瀝青混凝土的壓實度不僅對瀝青混凝土的物理力學性質有著重要的影響，而且是決定現場空隙率的主要因素。對于配合比設計空隙率為4％ 的同一種瀝青混凝土，在不同壓實度下的現場空隙率有明顯差別。在壓實度為96％時，現場空隙率接近8％ ；在壓實度為98％時，現場空隙率接近6％ ，前者的滲透系數明顯大于后者。所以在實際施工中，要嚴格保證壓實度達到設計標準，表面層壓實度不小于98％ ，中面層和底面層不小于97％。

2.4應該在路面結構層中設置排水層和防水層。從我國瀝青路面的早期破壞來看，往往表面水還沒有滲透到中面層或下面層，表面層或中面層就已經開始破壞。鑒于當前我國高速公路建設中，很多人擔心瀝青面層薄了容易破壞，愿意用厚的瀝青面層。在這種情況下，為了防止水滲人到面層下部造成破壞，可考慮將防水層設在表面層下面。同時，應該在基層頂面設置多孔隙瀝青混合料排水層，使水能盡快排出路面結構層。

結語

瀝青混合料和瀝青路面施工質量及一些外部因素可能會導致瀝青路面剝落，主要是：路面排水系統不健全，路面壓實度不足，混合料離析以及集料表面粉塵太多等。現行瀝青路面施工技術規范關于水損害的三個指標，即粘附性大于4級強度、浸水馬歇爾穩定度大于80％，以及簡化洛特曼法間接抗拉強度比TSRI≥70％，存在一些缺陷，還控制不了水損害。AASHTO T283利用空隙率為7％的試件來進行試驗，模擬施工好的路面空隙率，更為科學合理，真空飽水條件更為嚴密，加上凍融循環，適合作為南方多雨有冰凍地區抗水損害的指標。添加抗剝落劑能改善和提高瀝青混合料抗水損害能力，但抗剝落劑(液體和石灰添加劑)對集料和瀝青有選擇性。因此，不能輕易得出某種抗剝落劑不好或是劣質產品的結論，應通過周密的試驗設計來進行篩選。石灰是一種很有效的抗剝落劑，但使用比較困難。即使通過了AASHTO T283的TSR≥80％的要求，也只表明這種混合料水損害潛在的危險較小，還要有健全的排水系統、通過良好的壓實等其它措施來保證。

參考文獻

[1]劉大梁,劉小燕; 環氧瀝青混凝土性能試驗研究 [J];公路交通科技; 2005年04期

[2]麻旭榮,李立寒; 瀝青混合料級配離析判別指標的探討 [J];公路交通科技; 2006年02期

[3]張琳琳,年大武; 瀝青混合料離析問題探討 [J];黑龍江科技信息; 2007年18期; 234

[4]周驪巍; 瀝青混合料水穩性研究 [D];河北工業大學; 2005年

[5]彭余華; 瀝青混合料離析特征判別與控制方法的研究 [D];長安大學; 2006年

[6]趙可,史炳中,盧永貴; 瀝青混合料的力學特性與強度機理 [A];天津市市政（公路）工程研究院院慶五十五周年論文選集（1950～2005）下冊 [C]; 2005年

[7]陳濤 通訊員 陳長吉; 信譽不良者不得再承擔建設任務 [N];中國交通報; 2007年

作者簡介：馮偉 男1974年10月生、畢業于華中科技大學土木工程專業，本科學歷，參加工作以來，一直從事公路行業的路橋施工技術管理、公路養護技術管理、道路勘測設計、工可編寫等工程領域的專業技術工作并有較深的研究。