摘要：從高速公路路面水損害的表面現(xiàn)象出發(fā)，分析其產(chǎn)生的機(jī)理，針對其破壞的機(jī)理提出如何防治，從而減少路面水損害的發(fā)生。

　　關(guān)鍵詞：瀝青路面,水損害,治理措施

　　瀝青路面的水損害是瀝青路面存在水分的條件下，經(jīng)受荷載和溫度的反復(fù)作用，使瀝青膜逐漸從集料表面剝離，并導(dǎo)致集料之問的粘結(jié)力喪失，而發(fā)生路面逐漸出現(xiàn)麻面、松散、坑槽等病害。

　　在我國南方多雨地區(qū)，水侵入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的機(jī)會較多，行車造成的動水壓力和抽吸力會使瀝青薄膜剝落，并導(dǎo)致路面產(chǎn)生嚴(yán)重的水損害。北方冰凍地區(qū)，雖然降雨量小，但凍脹和翻漿同樣會對路面造成嚴(yán)重破壞。特別在冬春季節(jié)，降雪和降水頻繁，水滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部后，夜間結(jié)凍，第二天白天化凍，夜間又結(jié)凍。這種連續(xù)的凍融循環(huán)不斷加劇路面的破壞。因此，采取有效措施減輕并徹底解決水損害現(xiàn)象，是當(dāng)前高速公路瀝青路面早期病害研究所面臨的主要問題。

　　一、水損壞現(xiàn)象的類型及其作用機(jī)理

　　瀝青路面較為普遍的水損害現(xiàn)象有麻面、松散、掉粒、坑洞、唧漿、網(wǎng)裂、轍槽等。

　　1.松散類：路表麻面、松散、掉粒、坑洞瀝青面層在孔隙水壓力的反復(fù)作用下，使瀝青膜從集料表面剝落、混合料中的集料相互之間喪失粘結(jié)力而逐漸變軟直至松垮，導(dǎo)致麻面、松散現(xiàn)象;在局部松散處，松散的集料顆粒逐漸掉粒、流失進(jìn)而形成大小不一的坑洞。

　　2.裂縫類：唧漿、網(wǎng)裂、坑洞半剛性基層基頂結(jié)合料與從路表連通孔隙及裂縫處下滲的水混合，在行車荷載的反復(fù)作用下，產(chǎn)生的高速動水壓力沖刷基頂形成灰漿并從裂縫中被擠壓而出形成了唧漿現(xiàn)象;隨著基層結(jié)合料的逐漸流失，面層也隨著底部脫空現(xiàn)象的產(chǎn)生而形成沉陷、網(wǎng)裂，進(jìn)而發(fā)展成坑洞。

　　3.變形類：轍槽在行車荷載作用下，滯留在面層內(nèi)的水使集料特別是粗集料表面裹覆的瀝青膜逐漸剝落，瀝青混合料強(qiáng)度不斷損失直至完全松散。行車輪跡帶下不僅出現(xiàn)了壓縮變形現(xiàn)象，而且產(chǎn)生了嚴(yán)重的剪切破壞現(xiàn)象，輪下松散的瀝青混合料向兩側(cè)擠出并鼓起，在輪跡帶下形成車轍。轍槽內(nèi)有時還伴隨著唧漿和網(wǎng)裂現(xiàn)象。

　　4.凍融循環(huán)破壞在冰凍地區(qū)或季節(jié)性冰凍地區(qū)，由于水凝聚結(jié)冰時體積增大，在瀝青混合料內(nèi)部會產(chǎn)生很大的膨脹力，致使混合料內(nèi)部粘結(jié)力下降;而當(dāng)其融化時，又滯留于路面層內(nèi)，在行車荷載作用下加速瀝青膜的剝落。在路表，冰雪融水進(jìn)入瀝青混合料內(nèi)部，在行車荷載和凍融循環(huán)的反復(fù)作用下產(chǎn)生破壞。而在下面層，當(dāng)基礎(chǔ)有較多的細(xì)粒土和孔隙時，冬季特有的毛細(xì)水使水分逐漸積聚在基層頂面，春融期過飽和的水進(jìn)入下面層孔隙，在荷載反復(fù)作用下產(chǎn)生剝落現(xiàn)象和基頂沖刷。

　　總的來說，水損害的根本原因在于水的作用致使瀝青對集料的粘附性能喪失，瀝青膜從礦料表面脫落，而造成這種結(jié)果的兩個關(guān)鍵性因素是水和外力的作用。

　　3、水損害的預(yù)防

　　調(diào)查表明，造成瀝青路面水損害破壞的非常復(fù)雜，可以歸結(jié)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(shè)施不完善等。水損害的預(yù)防和治理是一項非常復(fù)雜的工作，它涉及到材料的級配，結(jié)構(gòu)層的設(shè)計，施工的工藝水平以及通車后的長期養(yǎng)護(hù)。因此，必須從設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)三方面綜合考慮采取多種措施，才能有效預(yù)防水損害現(xiàn)象的產(chǎn)生。具體如下：

　　(1)應(yīng)該考慮如何使水不容易侵人路面結(jié)構(gòu)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(cè)緣石與面層瀝青混凝土連接處粘結(jié)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，消除水透人面層的這一途徑。此外，當(dāng)出現(xiàn)縱向和橫向裂縫時應(yīng)該及時封閉，防止水沿裂縫侵人結(jié)構(gòu)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(jìn)人，那一層就會產(chǎn)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(chǎn)生了早期縱向裂縫。雨水從縱向裂縫進(jìn)人并滯留在底面層，使瀝青混凝土的強(qiáng)度顯著減弱。雖然初期瀝青面層尚未產(chǎn)生其他明顯的水損害現(xiàn)象，但隨著開放交通時間增長，路面逐漸產(chǎn)生了網(wǎng)裂等表面破損。因此，在保證面層混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗滑性的基礎(chǔ)上，應(yīng)該盡量減小各層混合料的空隙率，最好全部面層結(jié)構(gòu)都采用空隙率不大于5%的密實瀝青混凝土。

　　(2)應(yīng)該提高瀝青與礦料的粘結(jié)力。當(dāng)水進(jìn)人瀝青混合料后，在快速重載車輛作用下容易產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象。為減輕瀝青剝落，改善瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和耐久性，需要增強(qiáng)瀝青與礦料的粘結(jié)力。有關(guān)研究建議，為加強(qiáng)粘結(jié)力應(yīng)該保證中面層和在快速重載車輛作用下容易產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象。為減輕瀝青剝落，改善瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和耐久性，需要增強(qiáng)瀝青與礦料的粘結(jié)力。有關(guān)研究建議，為加強(qiáng)粘結(jié)力應(yīng)該保證中面層和底面層的粘結(jié)力不小于4級，表面層的粘結(jié)力不小于5級。

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

　　(4)應(yīng)該在路面結(jié)構(gòu)層中設(shè)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(jīng)開始破壞。鑒于當(dāng)前我國高速公路建設(shè)中，很多人擔(dān)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(shè)在表面層下面。同時，應(yīng)該在基層頂面設(shè)置多孔隙瀝青混合料排水層，使水能盡快排出路面結(jié)構(gòu)層。

　　三、瀝青路面抗水損害技術(shù)措施

　　1.路面結(jié)構(gòu)層均采用水穩(wěn)定性好的密實型瀝青混凝土

　　實踐證明，瀝青路面結(jié)構(gòu)層中僅有一層是密實型(I型)的瀝青混凝土或僅設(shè)一層瀝青砂來防止水損害遠(yuǎn)不能滿足要求。一旦水通過各種途徑進(jìn)入到空隙率較大的結(jié)構(gòu)層中，便會滯留于其中，使強(qiáng)度顯著降低，并隨著交通量的增加，出現(xiàn)水損害現(xiàn)象。

　　2.改善瀝青與礦料之間的粘附性

　　為了減輕瀝青路面的水損害，改善與提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性與耐久性，需要增加瀝青與礦料之間的粘附性。經(jīng)驗證明，我國目前所使用的表面層石料與瀝青的粘附性都比較差，不能滿足技術(shù)要求，必須采取抗剝落措施，以改善礦料與瀝青之間的粘附性。目前我國常用的抗剝離措施主要是添加抗剝落劑。

　　3.提高瀝青混凝土壓實度標(biāo)準(zhǔn)，增加現(xiàn)場空隙率指標(biāo)

　　國內(nèi)外大量研究表明，7%的現(xiàn)場空隙率是瀝青路面是否產(chǎn)生早期水損害的分水嶺，美國SHRP研究成果也提出4%的設(shè)計空隙率是最佳的選擇。若仍按96%的壓實度予以控制，其現(xiàn)場空隙率將達(dá)到8%，無法滿足水穩(wěn)定性的要求，應(yīng)提高壓實度標(biāo)準(zhǔn);而且在提高壓實度標(biāo)準(zhǔn)的同時，增設(shè)現(xiàn)場空隙率作為施工的控制指標(biāo)。

　　4.設(shè)置路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)

　　設(shè)置良好的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)，迅速排除滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分，避免自由水在路面結(jié)構(gòu)層中積滯的時間過長，從而改善路面的使用性能的措施能夠從根本上解決瀝青路面的水損害問題。

　　小結(jié)

　　瀝青路面產(chǎn)生水損壞的原因雖然復(fù)雜多樣，但只要加以重視，深入研究、控制好各個環(huán)節(jié)，如結(jié)構(gòu)層的選擇、材料的選用，施工的嚴(yán)格控制等，做到精心設(shè)計、嚴(yán)格施工、勤于管理，水損壞是可以減少和防治的。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1、 沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防.北京：人民交通出版社.2001.