沥青路面水损害原因及防治

浅析沥青路面水损害原因及防治

摘要：本文对沥青路面水损害的形成原因进行了分析，指出沥青里面水损害是来源于沥青膜从集料表面的剥离，其条件是水分介入沥青与集料界面上，改变了沥青、集料与水分的关系。它的破坏机理是在水动力的作用下，沥青膜逐渐从集料表面剥离，导致集料之间粘结力丧失。在此基础上，提出三种防治途径。

关键词：水损坏；剥离；sma

近几年来，许多高速公路、一级公路建成不久，沥青路面的早期破坏便时有发生。这些损害主要表现在：里面混合料透水和蓄水的情况相当普遍，在不少地区的雨季或春融季节，路面唧浆、松散、坑槽成为严重的破坏形式。因此有效的分析并制订措施防治水损害，具有重要意义。

一、原因分析

所谓沥青路面的水损害，是指沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载的反复作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用，沥青膜渐渐从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而使路面破坏。由于在沥青路面的材料选择上，一般选择坚硬的优质石料，采用较粗的途径，适当减少沥青用量等措施，带来了某些隐患，造成沥青路面的水稳定性不足，在春融季节及雨季，路面逐渐出现麻面、松散乃至坑槽。沥青路面水损害的机理和特征，可以从破坏的发展历程上看出：水损害有可能是从沥青面层的下面层开始的。由于水分进入沥青路面，滞留在基层

上面，沥青面层的下面层又往往是空隙率较大的沥青碎石或ⅱ型沥青混合料，空隙中充满着水分，给沥青路面水损害造成了潜在的威胁。所以在集料与沥青膜剥离、发生松散后，沥青混合料不再成一个整体，集料在荷载作用下对基层表面产生撞击，基层的粉质部分如水泥、石灰、粉煤灰以及土质部分便成为稀浆，通过路面的缝隙向上挤出，在沥青路面上可以看到白色的唧浆，面层可见局部的龟甲状裂缝，这是沥青路面水损害最明显的标志。

二、防治途径

如上所述，沥青路面的水损害是来源于沥青膜从集料表面的剥离，其条件是水分介入到沥青与集料界面上，改变了沥青、集料与水分的关系所造成的。预防水损害的关键是要通过三个途径来解决：①防止或减少水分进入沥青混合料内部，不致侵入到沥青与集料的界面中去；②提高沥青与集料的粘结力；③防止路面开裂，水分下渗。

1.针对第一途径，沥青混合料的级配是最主要的因素，尤其是减小空隙率。对普通的密级配沥青混合料来说，粗集料基本上是悬浮在沥青砂浆中的，空隙率小于检限率（一般为2%—4%）时，沥青在夏季受热膨胀时无适当的空隙可去，便容易上浮（泛油），混合料产生推拥、车辙等流动性变形。

现在的问题是沥青混合料的空隙往往较大，提供了水分得以在沥青混合料内部存在的地方。就我国目前大部分高速公路、一级路面的沥青路面而言，空隙率大的有两个层次：1、首先是抗滑表层，

为了抗滑对表面结构深度的需要，不得不将空隙率增大到4%—8%，不管下多大雨，沥青混合料内部总是被水浸泡着，这是现在抗滑表层级配的致命缺点。解决抗滑性能要求与水稳定性矛盾的一个方法是，采用沥青玛蹄脂碎石混合料（sma）结构，sma是有沥青玛蹄脂充填间断级配的碎石骨架在表面形成大的空隙，结构深度大，有良好的抗滑性能。同时由于沥青玛蹄脂的充分填充，沥青混合料内部的空隙率又很小（2%—4%）。同样的问题还发生在底面层，现在普遍将下面层设计为空隙率较大的ⅱ型沥青混合料，如ac—25或ac —30ⅱ型是目前较多采用的结构。中面层则多为ⅰ型密级配沥青混合料，尽管水分较难从上面层进入路面，但实际上总有少量渗入，有时路面有了裂缝，进水就不可避免。ⅱ型沥青混合料的孔隙水在长期的交通荷载作用下，动水压力对沥青膜与集料的粘附性是一个非常大的威胁。所以，实际上沥青路面的水损害破坏很多是从下面层破坏开始的。

2.另一方面，沥青路面对集料的要求越来越高，石灰岩等碱性石料与沥青的粘附性很好，但耐磨性能很差不能适应沥青路面表面层抗滑又耐磨耗的需要。采用石灰岩石料铺筑的沥青玛蹄脂碎石混合料（sma）路面，所期望的石料之间的嵌挤能力不能很好地形成。所以，现行规范明确规定了地表层粗集料的磨光值、压碎值的要求；相反，花岗岩、砂岩、石英岩等酸性岩石，石质坚硬、致密、耐磨性强，能充分发挥集料之间的嵌挤作用。但它与沥青的粘附性能却不好，容易在水分的作用下造成沥青膜剥落，很快导致沥青路面的

掉粒、松散、坑槽等水损害破坏。

3.沥青路面在使用期开裂是普遍存在的问题。这些裂缝主要发生在急剧降温的过程中首当其冲的沥青面层要发生很大的温度应力，它是造成开裂的一个直接的、主要的原因。另一方面，如果沥青路面建筑在柔性基层上，或者下边有级配碎石过渡层，仅靠沥青面层的温度应力还不一定达到开裂的程度。但如果下面是半刚性基层，则其本身也将产生较大的收缩、干缩与冷缩的叠加，它将使沥青面层的收缩应力增大，从而造成开裂。如果半刚性基层上原先已经有了裂缝，沥青面层在裂缝部位或其附近首先开裂。路面开裂后水分从裂缝中不断进入，使基层甚至软化，导致路面承载力下降，产生唧浆、台阶、网裂，加速路面破坏。

针对沥青面层低温收缩开裂问题，下面方法较为适宜：首先是严格控制沥青用量。一般认为在最佳沥青用量0ac的±0.5%范围内变动对开裂率无明显影响。而且，沥青用量增加使混合料应力松弛性能提高的同时，也使收缩性能变大，二者互有抵消。其次，在气候因素方面，低端最低温度、降温速度、升温降温循环次数等是影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。因此，沥青面层的施工安排，应放在有利的季节施工。

为了解决水损问题，公路施工部门作了许多努力，尤其是“sma 混合料新型级配”的应用。嵌挤型间断级配沥青砼，因而与其他沥青路面相比，具有抗车辙、抗裂、抗滑、泌水及耐久的有点。但采用sma比传统沥青混合料费用要增加，但耐久性可延长。

三、结束语

采用sma这样的高薪技术，不仅有一定的风险，而且还增加公路建设成本。按照我国的经济实力和目前的技术水平，只在气候条件恶劣、交通量特别繁重等特别重要的路段上优先考虑采用这种技术。但是随着科学技术的发展，以sma混合新型级配为主的沥青面材料一定会占主导地位。