摘要：瀝青路面的水損壞是目前國內外普通存在的路面破壞形式，成為困擾公路工程質量的世界性難題。文中分析了瀝青路面水損壞的主要現象及其發生機理與相關因素，提出了預防瀝青路面水損壞的對策。
　　關鍵詞：瀝青路面；水損壞；預防對策
　　
　　通過對路面早期破壞現象廣泛調查，各國道路科研工作者發現，瀝青路面的早期破壞現象或多或少，或直接或間接的都與水有關，即水的破壞作用是關鍵因素之一。因而探究瀝青路面水損害的原因及其水損害的防護措施就顯的尤為重要！
　　瀝青路面水損害早期損壞一般有這樣幾種現象:1.路面產生坑洞2.局部表面產生網裂和形變3.唧漿4.水損壞導致松散剝落5.轍槽6.泛油
　　調查表明，造成瀝青路面早期水損害破壞的原因非常復雜，可以歸結為瀝青混合料空隙率過大、路面滲水、排水設施不完善、壓實度不足、瀝青混合料抗水損害能力不足、厚度偏薄等原因。
　　1 關于表面層的空隙率與級配
　　認真選擇表面層礦料級配非常重要，最主要的指標是混合料的設計空隙率和路面的實際空隙率。據研究，瀝青路面的空隙率在8%(相當于設計空隙率4%壓實度96%時)以下時，瀝青層中的水在荷載作用下一般不會產生動水壓力，不容易造成水損害破壞。排水性混合料的路面空隙率大于15%時，一般都采用改性瀝青，且水能夠在空隙中自由流動，也不容易造成水損害破壞。而當路面實際空隙率在8%～15%的范圍內時，水容易進入混合料內部，且在荷載作用下易產生較大的毛細壓力成為動力水，造成瀝青混合料的水損害破壞。
　　我國早期修建的高速公路大都采用I型密實瀝青混凝土，路面深水很少，較少產生損壞。但構造深度較小，擔心抗滑不利，后來設計規范對構造深度提高了要求。漸漸產生了AK-13，AK-16等磨耗層。隨著構造深度的增大，空隙率也跟著增大，設計空隙率往往在6%以上，路面空隙率一般在10%以上，成為滲水嚴重的半開結構。雖然后來對級配作過各種調整，有些間斷級配混合料盡管理論上有許多優點，但施工難度較大，受級配和油石比的波動影響比較敏感，極易造成混合料不均勻，致使路面不是泛油就是透水，實際效果并不理想。
　　為了解決空隙率與構造深度的矛盾，既提高耐久性又使路面具有較好的表面功能，采用瀝青碎石瑪蹄脂混合料(SMA)或同時改性瀝青是比較理想的，它對解決水損害將會有良好的效果。但SMA必然要增加相對的成本，除了少數重要的工程和交通量特別大的工程外，它不可能成為普遍采用的結構。
　　為此，我們主要還是應該在普通的密級配瀝青混合料的礦料級配上下功夫。對現行規范的表面層級配進行認真的對比，并充分參考美國Superpave的研究成果，是目前許多工程采用的技術途徑。確定一個級配范圍的標準是很嚴肅的工作。隨隨便便定一個級配就在工程上大規模使用是不合適的。建議有志試用的工程先鋪筑試驗路，以確認是否可行。同時，作為抗滑表層的馬歇爾設計指標應改為規范的I型標準，擊實75次，空隙率控制在4%左右。
　　在修訂表面層級配時，肯定會遇到與現行規范構造深度之間的矛盾，建議在調整高速公路瀝青面層抗滑指標時重點保證表面層集料的磨光值，并以鋪筑后行車過程中的摩擦系數作為綜合指標，這就足夠了。對構造深度的要求要適度，過大的構造深度勢必使空隙率跟著變大，并以犧牲耐久性為代價。
　　2 加強壓實，減小空隙率
　　我國目前高速公路瀝青路面施工存在一種現象就是只注重路面平整度。由于平整度是竣工驗收的一項硬指標，因而施工單位非常重視，片面強調平整度。一些工程擔心振動壓路機碾壓影響平整度，而采用噸位偏輕的輪胎壓路機，使得最終成形的瀝青混合料壓實度稍差，空隙率偏大，影響了瀝青路面的水穩定性。
　　提高瀝青混合料的壓實度標準對改善其物理力學性質具有重要意義，特別是設計空隙率較大時，有利于減小現場實際空隙率，從而降低滲透系數，達到防水侵入的目的。隨著我國公路施工壓路機械噸位和技術性能的提高，客觀上具備了提高壓實標準的條件，若瀝青面層的壓實度增加到不小于98%～97%，按馬歇爾試件的空隙率4%確定瀝青混凝土的瀝青用量，則現場空隙率約為6%～7%，面層的透水性將會大大減小。為了控制住瀝青混合料的壓實質量，除現場密實度檢測外，應通過現場鉆芯取樣，測定最大理論密度和空隙率。為實現壓實度標準的提高，在施工過程中，宜采用重型振動壓實機械和窄幅階梯攤鋪作業，應在保證瀝青路面壓實要求的前提下，尋求和實施提高平整度、抗滑性能的技術措施。
　　3 采用合理的集料粒徑和適宜的瀝青面層壓實層厚度
　　我國現行路面設計規范沒有明確給出瀝青混合料級配形式與結構厚度的關系，但過去的經驗是結構層厚度為級配中最大集料尺寸的2.5倍。我國常用的AC-16為4.0cm，而按Superpave的規定為4.8cm；AC-13為3cm，按Superpave為3.96cm；AC-20為5cm，按Superpave為5.7cm。由此可以明顯看出我國的經驗得出的結構厚度偏薄。集料粒徑與面層厚度不匹配，集料粒徑顯得過粗，與其相匹配的厚度顯得稍薄，這樣既易使混合料產生離析，又不利于壓實，這是我國瀝青路面水損壞早期破壞的原因之一。瀝青混合料的集料粒徑大造成的離析是普遍存在的問題。當然集料離析還有另一個更重要的原因是施工所使用材料的變異性大，砂石料料場水平低、來源雜、不穩定，使級配經常發生變化，往往不能達到配合比設計的要求。我們應該象重視瀝青質量一樣重視占混合料總量90%以上的砂石材料的質量。
　　還應該根據集料粒徑采用合理的瀝青面層的設計壓實厚度，隨著時代的發展，不能單純過分地追求減薄。如果考慮到壓實效果，設計層厚一般不宜小于公稱最大粒徑的3倍。
　　4 做好排水工作
　　水是水損害之源，對付水的辦法，一是封(堵)，二是排。現在的問題是瀝青面層本身封不住水，基層又不透水，透層油或下封層也封不住水。不要說現在許多表面層本身空隙率甚大，是透水型的；就是很致密的級配，也難免不會局部透水。為此建議從以下幾個方面考慮排水問題：
　　（1）路面排水
　　1）路面結構滲水
　　在高速公路中，面層為了能夠提供較大摩擦力而采用孔隙率較大的中粒式瀝青混凝土，少量的路面雨水不可避免地通過結構孔隙下滲，浸濕路面基層及土基，將導致路面強度降低。為了迅速排除下滲水分，在基層頂面加鋪一層瀝青封層，并延伸至路肩排水相連接。
　　2）路槽排水
　　在路面結構設計時，底基層采用20ｃｍ級配碎石，兼作調平層與排水層。在路兩側土路肩部位(邊溝內側)設置(40×50)ｃｍ碎石盲溝，盲溝沿路肩布置，在填方路段合適的位置通過橫向硬塑料排水管將水排出。路線縱坡較大時，在土石填挖方交界附近應設橫向盲溝，防止水份浸入填方路基。
　　3）超高段路面排水
　　超高路段在超高側的路緣帶范圍內設集水槽，利用超高橫坡將路面雨水排至集水槽內。每150ｍ左右設一集水井，通過橫向排水管、邊坡急流槽將路面水排至路基排水溝內。
　　4）路肩排水
　　為了及時排除春融期間路基中的自由水，可以在路肩上設置橫向盲溝。土路肩下面設置20ｃｍ的縱向碎石盲溝，接觸面上涂抹瀝青并鋪設防滲土工布。在路肩邊緣的石砌鑲邊中，按3～4ｍ的間距橫向埋設直徑5ｃｍ硬塑料排水管，排除路肩部分的碎石盲溝積水。
　　（2）中央分隔帶排水
　　為防止部分水從中央分隔帶滲入路面基層、底基層和土基，在中央分隔帶內的路面兩端部分及中央分隔帶底部用水泥沙漿抹2ｃｍ，然后涂瀝青，再鋪防滲土工布，中央分隔帶底部采用縱向碎石盲溝和設橫向排水管的排水系統。在縱向碎石盲溝內埋設軟式透水管，每隔50～70ｍ設置一個集水槽，再經橫向排水管排出路基外。
　　(3)改進透層油或下封層,使其真正起到作用。
　　在半剛性基層上灑布乳化瀝青透層油時經常透不下去。有些工程設計的下封層只是在噴灑乳化瀝青后撒石屑或砂子，厚度太薄，實際上還是透層油的做法。為了做好透層油，在半剛性基層上一般宜采用煤油稀釋的中凝液體瀝青，為了使透層油好透一些，并減少唧漿，上基層最好采用水泥穩定碎石，少用二灰碎石,要求至少透下去不少于5mm。
　　5加強瀝青層與瀝青層之間的粘結
　　現在許多工程的施工順序安排不當，在瀝青面層鋪筑過程中或鋪筑后，再開挖中央分隔帶、埋設管道、埋設路緣石，挖出的土污染了瀝青面層，即使清掃也掃不干凈，有的甚至不灑粘層油，土影響了上下層的粘結和協同作用。施工規范對粘層油的規定要求不嚴格也是缺陷。以后應該強化施工組織計劃，所有開挖、埋設、綠化等工序應該在基層施工過程中同步完成，最后鋪筑瀝青層。要求合理安排施工順序，嚴格禁止在瀝青面層鋪筑過程中或鋪筑后將挖出的土堆放在瀝青面層上造成污染。北京的做法是只要瀝青層不是在第二天接著鋪，就必須灑粘層油。河北省京秦高速公路在中面層上灑布改性乳化瀝青封層，表面層滲入的水絕對進不了中面層。
　　6提高瀝青混合料的水穩性
　　為了滿足表面層抗滑性能對集料質量的要求，不少地區不得不采用與瀝青粘附性不好的酸性集料(有些玄武巖實際上也偏酸性或中性)，致使瀝青混合料的抗水損害能力嚴重不足。有的即使采用了抗剝落劑，但質量甚差，尤其是許多胺類的抗剝落劑，一般在溫度100℃以上就會遇熱分解、揮發，在拌和、貯存、運輸、鋪筑過程中都在分解，以后使用過程中長期效果不好，致使使用了抗剝落劑的工程照樣發生水損害破壞。國外
　　普遍采用消石灰改善瀝青與石料的粘附性，美國、日本及我國的規范都規定把摻消石灰1%～2%(也用水泥，但效果不如石灰好)作為第一項措施，但由于比抗剝落劑麻煩，我國只有少數工程得到了有效應用。因此以后在采用與瀝青粘附性不好的酸性集料時，首先應考慮采用消石灰作為改善粘附性的措施，如果采用抗剝落劑，必須公開招標，采用已被證明確實有長期效果的抗剝落劑。現瀝青試驗規程已經提出了抗剝落劑性能的評價方法，必須嚴格按新方法進行評價。另外我國規范對瀝青混合料的抗水損害能力的評價方法和指標的規定不盡完善，在設計規范中誤將凍融劈裂試驗僅適用于冰凍地區，是不合適的，實際上它是水穩定性評價方法，同樣適用于南方。而且對瀝青與石料的粘附性、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗應該作為一個整體對待，不要僅僅依據水煮法檢測粘附性合格就認為可以了。
　　（三）結語
　　瀝青路面的水損壞是目前國內外普遍存在的路面破壞形式，甚至在道路使用初期即發生，給公路交通運輸造成極其不利的影響。導致瀝青路面的水損壞的因素復雜繁多，在分析研究瀝青路面水損壞形成機理的基礎上，從瀝青混合料材料組成設計、技術指標的改進與路面結構防排水設施的完善，到工藝過程的嚴格管理與技術措施的采用，提出了對瀝青路面水損壞的多項預防對策，供實際工程應用參考，以期有助于解決公路工程所面臨的瀝青路面水損壞技術難題。
　　
　　參考文獻
　　1. 陳傳德，高速公路瀝青路面水損壞及防治措施，中南公路工程，2002.9
　　2. 張新天，高新歧，瀝青路面的水損壞及其預防對策，北京建筑工程學院學報，2003.9
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