浅谈沥青路面的水损坏

刮俊

摘要：沥青路面的水破坏现象非常普遍，是造成沥青混凝土路面早期破坏的主要原因之一。本文介绍了水破坏的现象和成因，并提出了预防措施。

关键词：沥青路面；水破坏；预防措施

前 言

近年来，由于国民经济的发展带来交通量迅速膨胀、车辆大型化、渠化交通以及我国南北冬夏温差大，气候多变等因素，全国各地都不同程度地存在着路面过早损坏问题。其中，高速公路沥青路面早期破损问题，己成为影响我国公路健康发展的突出矛盾。

一、沥青路面水损坏的类型

所谓沥青路面水破坏，主要是指渗透入沥青路面的自由水份在温度变化及车载负荷的作用下，逐步浸入沥青与集料的界面上，导致沥青膜从集料表面剥离以及集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏的过程。

1.路表产生坑洞

由于沥青混凝土的不均匀性，坑洞总是在局部沥青混凝土空隙率较大处首先产生。无论表面层沥青混凝土是密实式的还是半开式的，都曾产生过这类表面层水破坏—坑洞。这种破坏现象几乎每条高速公路都有，只是单位面积内产生坑洞的个数和面积有明显差别。

2.路面表面层和中面层产生网裂

当表面层和中面层都是空隙率较大的半开级配沥青混凝土、而底面层为空隙率较小的密实沥青混凝土时，自由水较易渗入并滞留在表面层和中面层内。当表面层是半开级配、中面层为密实式沥青混凝土时，自由水透入表面层后有较长时间从中面层的薄弱处透入中面层，并滞留在表面层和中面层内。大量快速行车使此两层内沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生网裂、形变（下降）和向外侧推挤，或产生坑洞。这种破坏现象也相当普遍。

3.坑洞周围出现叨浆现象

水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量快速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料，形成灰白色浆。灰浆通过各种形状的裂缝被行车压卿到路表面。在灰浆数量大的情况下，可能立即产生坑洞。在数量小的情况下，可使路面网裂或变形。

4.其它水破坏现象

自由水进入沥青面层后，使沥青面层产生坑洞或卿浆、形变、网裂。坑洞是典型的最严重水破坏现象；另一类水破坏现象常表现为严重的辙槽。自由水侵入沥青面层后，使沥青与碎石的粘结力减弱。在行车荷载作用下，滞留在面层下部的水使矿料、特别是粗粒矿料表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，使沥青混凝土的强度逐渐损失，直到完全松散。

二、沥青路面水损坏的的原因

1.沥青路发生水损坏的直接原因

水份通过空隙（或其它途径）进入沥青路而结构层内，并浸入矿质集料内，山于表而张力（和其它化学力）的作用，使沥青与石料间的联结被削弱或完全剥离，汽车轮胎对路而的挤压搓揉作用及与路而间的真空吸附作用加速了剥离的进程，致使路而很快损坏。

2.沥青路发生水损坏的间接原因

2.1面层沥青混凝土的空隙率过大

沥青混凝土的空隙率最重要的影响因素是沥青混凝土类型，Ⅰ型沥青混凝土的空隙率为3%～6% ，而Ⅱ型沥青混凝土的空隙率为6%～10%，可见两者的空隙率差别较大。实际上，由于温度应力、不均匀沉降等多种原因，沥青混凝土路面会出现一些裂缝，例如横向的温度裂缝在沥青混凝土路面中就非常普遍。水从这些裂缝渗入，滞留于这些孔隙率比较大的结构层中，水破坏首先从这些结构层开始。

2.2压实度不足

沥青混凝土孔隙率的大小与压实度有密切关系。配合比设计时孔隙率4%的同一种沥青混凝土，在不同压实度下的现场孔隙率有明显的差别。在压实度为96%时，现场孔隙率接近8%；在压实度为98%时，现场孔隙率接近6%。可见，在铺沥青混凝土路面时如果片面追求平整度，而忽视了压实度的话，就给路面的水破坏留下了重要的隐患。

2.3重载、大交通量，特别是超载车的作用

观察沥青路面水损害破坏发生的区域可以发现，水损害破坏均发生在高速公路重车方向行车道上。且同一方向行车道严重破坏，而超车道完好如初。这就不难看出：显然沥青路面水损害破坏与车轮荷载的作用有关。通常认为，汽车轮胎对路面的挤压搓揉作用以及轮胎与路面间的真空吸附作用加速了沥青膜从集料颗粒表面剥离的进程，并使自由沥青迁移到路表面，引起路表面泛油和推移变形。

2.4排水设计不好

这里包括两方面的含义：路线排水设计和路面结构排水设计。路线排水可通过选用合适的纵坡、横坡度等，使雨水通过表面径流迅速流离道路表面，并通过排水沟等排水设施，不让雨水在低填和路堑段滞留。路面结构排水设计是通过排水结构层的设置使渗入路面的水能迅速排出，但现在路线排水考虑得比较多，而路面结构排水考虑得比较少。

三、沥青路面水损坏的措施

1.严格控制道路各结构层的空隙率

由于空隙率和渗透之间并不是直接关系，当混合料的空隙率小于8%时，混合料中的水在荷载作用下一般不會产生动水压力，混合料几乎不透水，不会造成水损害；而当混合料中的空隙率大于15%时，水能够在空隙中自由流动，混合料持水的时间不长，也不会造成水损害；但是当混合料的空隙率为8%～15%的范围内时，水容易进入混合料内部，而且不易自动排出。为此，我们要尽可能选择良好的混合料级配，在施工时控制好压实度，减少混合料的离析，以此控制结构层的空隙率。

2.掺加外掺剂以提高沥青与石料的粘附性

当沥青与集料之间的粘附性不合格或沥青混合料的水稳定性达不到要求时，掺加外掺剂以提高沥青与石料的粘附性。外掺剂多数是活性大的试剂，它的作用是使沥青表面的张力减小，因而促使集料表面更加湿润，使沥青与集料之间的粘性增加。

3.设置排水系统

水是水损害之源，而水的来源无非是雨水、地下水和毛细水。设置良好的排水系统可以消除引起集料剥落的水分，即可以使路面水很快排除，防止水分从基层、垫层进入混合料，侵蚀沥青与集料的联结。

4.施工工艺中应采取的措施

减少沥青路面的水破坏现象要从施工工艺的配合上重点进行控制，特别是混合料的摊铺及碾压工艺要与混合料的组成结构相协调。

首先，要保证混合料摊铺后仍保持均匀。拌和均匀的混合料经运输、摊铺后，往往出现离析现象，造成不均匀。摊铺时要用2台同型号摊铺机一前一后间距6～8 m并铺，摊铺速度一般不应大于3m/min。摊铺机应保持连续、均匀、缓慢、不间断摊铺，并使混合料在摊铺机布料槽中的高度保持在中轴以上（约为叶轮直径2/3处）。

其次，调整碾压工艺。碾压试验证明：对于密实式Ⅰ型沥青混凝土，宜使用振动碾压与轮胎碾压交叉作业，先用振动碾压后用轮胎碾压，再重复一次。振压采用双轮驱动振动压路机为佳。碾压曲线说明振动碾压对提高压实度较为显著，轮胎碾压所起的搓揉作用有利于颗粒就位，对压实度的增大效果不一定明显。压实时要少量喷水，保持高温，梯形重叠，分段碾压。

四、结束语

水损害造成沥青混合料路面破坏的原因非常复杂，经过多年的经验和实践，人们对这个问题有了一定的认识，并有相应的防范措施。但是，人们对此还缺乏系统的定量的研究，致使目前的防范措施应用到实际工程中还不能完全杜绝水损害对沥青路面的破坏。因此，我们一方面要继续进行水损害的研究；另一方面我们在进行公路设计、施工和维护中要考虑到水损害的各种因素，尽可能减少水损害对公路造成的破坏。