關于瀝青路面損害的探討

尤富春

(石家莊市公路橋梁建設集團)

1 概述

瀝青路面鋪筑的其中一個基本點是瀝青層能夠基本上封閉雨水下滲，即路面必須是具有良好的防滲水性。如果路面滲水嚴重，則瀝青混合料和路面的耐久性將大幅降低。這些年由于交通量的不斷增長，重車增多，大型貨車超載嚴重和渠化行車的作用，給路面帶來了明顯的早期破壞逐漸增多。瀝青路面的破壞形式主要表現為車轍、低溫開裂和疲勞開裂，這些年幾乎大多數與瀝青路面研究有關的課題也集中在這三大破壞形式上。近年來，另外兩種破壞形式——水損害和反射裂縫也逐漸引起人們的注意，也已形成世界性范圍的問題。我國在這方面的研究還很少，還沒有引起人們足夠的重視。直至最近，一些高等級公路發生了較為嚴重的水損害問題，也到了重視水損害問題的時候了。

我部門所施工的高速公路有些路段出現了水損害現象。由上面層滲入的水，無法從碎石盲溝排出，而長期滯留在路面中(天晴后數日，仍可看到在車輪的作用下，從路面縫中冒出水)或通過中、下面層空隙以及裂縫滲到中、下面層。在車輪荷載作用下，部分路面水變成有壓水，特別在夏季，溫水加劇了集料上瀝青膜的剝離，造成路面松散脫落。還有泛油的現象，開始時顏色較淺，并拌有輕微沉陷。隨著時間的推移，特別是長期下雨后，路面的顏色愈來愈黑，并出現輪跡處路面向兩邊推擠而隆起，輪跡處繼續沉陷，再發展，靠近輪跡的隆起部分破損，很快就出現松散、坑洞。松散的集料表面光溜溜的，瀝青膜已剝落貽盡。這是典型水損害現象。

通常水損害產生的原因有下列幾種:

(1)路面排水系統不健全，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。

(2)路面壓實度不足。壓實度不足是早期水損害最普遍的原因。研究表明，熱拌瀝青混合料4％～5％的空隙率就認為是不透水的，也就是說與水損害無關。大多數瀝青混合料設計空隙率為3％～5％，當施工完畢，大多數要求達到92％的最大理論密度，也就是說，空隙率為8％，2～3年后，可以認為是達到了設計空隙率。路面沒有壓好，空隙率高于8％，就易滲水，就會引起路面松散。研究表明:空隙率在8％～12％之間的路面是水損害最容易發生的區域，小于8％水不容易進去，而大于12％水很容易流走，但必須要設置排水的結構層。

(3)路面離析。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。

(4)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。

2 我國現行規范關于瀝青混合料水損害的技術指標

(1)按水煮法試驗所有的集料與瀝青的粘附性都大于4級;

(2)按馬歇爾試驗所有的瀝青混合料殘留穩定度均大于80％。

為什么都滿足了交通部技術規范，仍發生了水損害，除了上面論述的一些原因之外，還有一個原因是規范本身的關于粘附性指標以及混合料殘留馬歇爾穩定度的指標，與路面水損害并沒有建立起很好的關系。

對于集料與瀝青的粘附性指標來說，這個指標存在著三個致命的缺陷:

(1)是否有不同粘附性等級與路面水損害關系的長期性能觀測資料，這些資料是否已表明粘附性大于等于4級就不會產生水損害，事實上這種關系沒有建立。

(2)水煮法只使用了9.5～13.2的粗集料，事實上，部分細集料為砂，與瀝青粘附性較差，但并沒有評價。

美國材料與試驗協會ASTMD3625-96“水煮法評定水對瀝青裹復集料影響的標準實踐”是一個值得推薦的方法，ASTMD3625-91名稱為“水煮法評定水對瀝青裹復集料影響的標準試驗方法”，而ASTMD3625-96則改成“水煮法評定水對瀝青裹復集料影響的標準實踐”。這里有重要差別，試驗方法是對一種材料、一個產品、一個體系或一種服務的一個或多個性質、特征的確認、測量與評價，會產生試驗結果。而實踐就不同了，它是對一種操作、一種功能給出一種明確的方法，并不產生試驗結果。從標準試驗方法改變成標準實踐，對水煮法的作用也更明確了，它不產生定量試驗結果，ASTMD3625-91“水煮法評定水對瀝青裹復集料影響的標準試驗方法”，將裹復程度與標準剝落率相比較分為0～100％等，業主們有的將95％、有的將90％作為接收標準，新版方法已去掉這些敘述。因而也不能作為拒絕或接收混合料的標準。

美國ASTMD3625-95水煮法用廠拌混合料，進行煮沸用于現場肉眼判斷兩種集料與瀝青的粘附性。D3625-95并不是一種試驗方法，而是一種標準實踐，它本身并不產生試驗結果，D3625明確表明，水煮法與路面現場水損害的關系尚未建立。

再拿瀝青混合料殘留浸水馬歇爾穩定度技術指標來說，也存在著致命的弱點。

75次馬歇爾擊實儀雙面擊實，試件空隙率已達到設計空隙率為3％～5％，水很難浸入，也更難浸入瀝青膜與集料之間，沒有足夠的水，談何水損害?如果要用殘留馬歇爾穩定度技術指標，也得讓空隙率接近現場空隙率，也就是說試件空隙率應在6％～8％之間。

最近，在“公路瀝青路面設計規范”(JTJ014-97)中已增加了使用簡化的洛特曼試驗方法作為瀝青混合料水穩定性指標。

3 結論

(1)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，這些因素主要是:路面排水系統不健全，路面壓實度不足，路面離析以及集料表面粉塵太多等。

(2)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TSR≥70％，存在一些缺陷，還控制不了水損害。

(3)AASHTO T283利用空隙率為7％的試件來進行試驗，模擬剛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。

(4)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。

(5)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。

[1] 公路瀝青路面施工技術規范(JTGF40-2004)[S].北京:人民交通出版社，1994.