瀝青路面水損害及其預防

袁 蕾

（江蘇省大豐市公路管理站，江蘇 大豐 224100）

0 引言

目前，我國國省干線的面層90%以上采用的是瀝青路面。隨著交通流量的增加、超限超載問題日益嚴重、行車速度提高等，瀝青路面損毀問題日漸突出。瀝青路面的損毀可分結構性破壞和功能性破壞。功能性破壞一般出現在早期，主要是由水損害引起的。水損害伴隨著麻面、松散、坑槽、轍槽等一系列病害的產生（如圖1所示）。瀝青路面的水損害不僅嚴重影響道路的使用性能，同時也需要巨額資金的投入，造成很大的社會經濟負擔。近百年來，國內外學者對水損害問題不斷研究，并取得了一定成果。本文分析了瀝青路面水損害的原因，從路面的設計、施工、養護等方面提出了有效的預防措施，為今后的道路施工和養護提供了理論依據。

圖1 瀝青路面的幾種水損害形式

1 瀝青路面水損害的原因

關于水損害的內因可主要基于粘附理論進行研究。影響瀝青與集料層之間粘結應力的主要因素有拌合溫度、表面結構、空隙率、清潔度、濕度等。水損害的外因主要是降水量、交通流量、超限超載等。

1.1 水損害的內因

研究表明，瀝青路面的現場空隙率小于7%時，基本不會產生動水壓力，即不透水；當瀝青路面的現場空隙率大于15%時，工程上一般使用改性瀝青，水能在改性瀝青中自由流動，因此不易透水[1]。但我國瀝青路面施工時的現場空隙率大多在8%～15%之間，水易進入混料層并導致水損害[2]。我國瀝青路面現場空隙率過大的主要原因有：a）選取的瀝青混合料類型不科學；b）路面壓實不足；c）混合料面層離析導致路面不均勻壓實。

混合料面層壓實不足，空隙率增大，造成水損害的可能性增大。施工工藝不當也會造成瀝青混合料的離析，為后期的水損害埋下隱患。造成離析的原因主要有：拌合過程及材料自身的不均勻；運輸過程導致的集料層溫度離析；攤鋪過程的離析。

造成路面水損害的原因還有表面剝落，即使瀝青路面現場空隙率小于7%，少量的水仍會浸入面層，在往來車輛的重力作用下，對粘附在石料表面的瀝青產生沖刷，使其剝落，造成瀝青路面的水損害。在這種情況下，瀝青和石料之間的粘附性起著關鍵作用。而目前普遍認為瀝青與石料之間的粘附機理有瀝青與集料的潤濕粘附、瀝青與集料的酸堿性吸附。

路面排水系統的完善程度也是一個重要指標。水透過面層進入瀝青路面內部后，不良的路面內部排水致使相當一部分水不能及時排出，滯留在瀝青面層與基層的交界處，一旦基層中的水達到最大滯留量，在往來車輛的重力作用下，水會產生很大的循環應力沖刷基層和瀝青層。單次沖刷影響不大，但國省干線車流量很大，多次沖刷會使瀝青面層出現網裂、塌陷，造成瀝青路面的水損害。

1.2 水損害的外因

水損害的外因主要是降水量、交通流量、超限超載等，在降水較多的南方地區或超限超載現象非常嚴重的地區水損害較為嚴重。由于經濟的快速發展，國省干線上交通流量日益增加，各種車輛所占比重也有所變化。在一些偏遠地區，治超工作做得不是很到位，超載現象仍很嚴重，貨車軸載在160～180kN之間，有的甚至達到250kN以上[3]，其輪胎充氣壓力也在0.8～1.0MPa之間，有的甚至達到1.4MPa。在路面使用階段，如果不能進行有效管理，造成交通量過大或超載現象嚴重，也會帶來嚴重的路面水損害。

2 水損害的防治措施

2.1 采取合理的結構層厚度

我國建成的高速公路瀝青混凝土路面，多數采用三層，少數采用兩層，從減少水損害的角度來說，應使水不進入或最大限度少進入路面結構層內部[4]。我國瀝青路面由上至下各結構層的厚度逐漸遞增，混合料粒徑也逐漸遞增。各層均具有較為固定的厚度，如配20混合料的結構層厚度約為5.5～6.5cm。根據我國實際情況，首先，施工技術規范中應明確集料的最大半徑；其次，最大粒徑所對應的結構層應該再厚一些。

2.2 完善路面排水系統

為避免水在結構層停留時間過長，減少行車荷載在路面結構中產生的空隙水壓力以及水流對混合料的剪切和沖刷作用，應采取完善的瀝青路面表層排水系統，改善路面的使用性能，從根本上解決瀝青路面的水損壞問題。在中間綠化帶上還應該設立隔水帶，防止綠化用水滲入路基。如果是路緣石的原因使水滯留在路面上，可以把路緣石設計成微傾斜的，使路面不易積水。

2.3 提高壓實程度并防止離析

溫度離析一般發生在車廂混合料表層和攤鋪機受料斗兩側余料上[5]。這兩部分混合料攤到路面后，溫度往往低于120℃，達不到壓路機初壓時的溫度要求，無法充分壓實，致使空隙率過大，容易造成水損壞。防治措施是加強車廂的保溫工作，如加蓋蓬布并綁扎牢固，另外在攤鋪機前使用瀝青轉運車。轉運車的運作工藝如圖2所示。

圖2 轉運車的運行工藝圖

面層采用的瀝青混凝土其壓實度是相對于室內馬歇爾試驗試件標準密度而言的，最終反映路面瀝青混凝土密實程度的指標是現場空隙率。在施工現場，應嚴格控制壓實標準，采用正確的施工工藝，切不可片面追求平整度而忽略壓實度，同時增設現場空隙率作為施工控制指標。

2.4 使用抗剝落添加劑

抗剝落添加劑是一種高分子化學物質，其極性端可與集料層接觸，增強吸附力。不同集料層的極性不相同，抗剝落添加劑也有多種。對于帶負電的集料層，應使用陽離子型抗剝落添加劑；對于帶正電的集料層，應使用陰離子型抗剝落添加劑。多數情況下，吸附力較差的集料層為酸性集料層，即帶負電。抗剝落添加劑一般都是陽離子型的化學物質，大多為胺類物質。但是，普通的胺類物質加熱時易分解，會大大降低抗剝落能力，所以，是最理想的抗剝落添加劑是高溫下穩定、難分解的胺類。因此，抗剝落添加劑能減少瀝青路面的水損害。

2.5 加強公路的養護

在道路使用過程中，多種因素影響著瀝青路面的抗水損害能力，如氣候條件、交通荷載等，瀝青路面在這些因素的作用下逐漸出現掉粒、松散、車轍等病害，如果不及時加以合理的養護，必然會誘發更多損害形式，導致水損害加劇，路面性能惡化，嚴重危及道路交通行車安全，大幅度增大后期養護費用。因此，應高度重視公路養護，嚴格控制超載超限車輛，及時做好預防性養護措施。

3 結語

瀝青路面的水損害是瀝青路面的主要病害之一，它嚴重影響了路面的使用壽命和服務質量。進行瀝青混合料水損害的研究，具有十分重要的現實意義。本文從水損害的原因和養護管理的角度提出了瀝青路面水損害的防治對策，包括采取合理的結構層厚度、完善路面排水系統、提高壓實程度并防止離析、使用抗剝落添加劑、加強公路的養護，希望對今后瀝青路面的施工和養護提供幫助。

[1]問秀榮.淺談瀝青路面水損壞及防治措施[J].山西交通科技，2007，（1）：33-35.

[2]張倩.水對瀝青混合料影響的機理分析[D].西安：長安大學，2007.

[3]廖公云.高速公路瀝青路面基層類型選擇與性能優化研究[D].南京：東南大學，2004.

[4]王治坤.半剛性瀝青路面的水損害原因及其防治措施[J].交通科技與經濟，2006，（4）：27-28.

[5]李青.瀝青混合料的離析分析與預防控制措施[J].黑龍江交通科技，2011，（8）：109-110.