高速公路沥青路面水损坏成因分析及对策措施

高速公路沥青路面水损坏成因分析及对策措施摘要:水损坏是沥青路面最为常见的病害之一，如处理不当，则会对高速公路的安全运行构成极大的威胁。

为提高沥青路面的抗水损坏能力，本文结合多年沥青路面的工程实践经验，介绍了沥青路面水损坏的特点，重点就沥青路面水损坏的成因进行分析，并提出合理科学的对策措施。

供施工人员参考与借鉴。

关键词:沥青路面；水损坏；成因分析；特点；对策措施
中图分类号：u416.217文献标识码： a 文章编号：
随着我国社会经济建设步伐的不断加快，交通行业得到进一步的发展。

沥青路面面层具有耐久性、抗高温裂缝性、低噪音和便于维修等优点，在城市道路建设中得到广泛的应用。

但是，沥青路面在运行过程中时常会出现水损坏的现象，导致一系列诸如裂缝、唧浆、松散、坑槽等多种形式的破坏，不仅影响沥青路面的功能和使用寿命，而且会给国家造成重大的经济损失。

因此，有必要对沥青路面水损坏的成因进行研究，寻找有效的应对措施，从而减少和防治水损坏的发生与发展。

1 高速公路沥青路面水损坏分析
水是沥青路面早期破坏的主要原因之一，也是沥青混凝土路面病害诱发的主要原因。

沥青混凝土路面所出现的各种病害，如坑槽、松散、剥落、龟裂、下陷等无一不与水的侵蚀有关。

根据水分渗入的形式特点可以把沥青路面水损坏分为自上而下的表层水损坏和自下而上的水损坏。

1.1 自上而下的表面型水损坏
自上而下的表面型水损坏的主要表现为水使沥青膜从集料表面脱落,失去附着力的过程。

并且由于汽车荷载的压应力和高速行驶产生真空吸力和剪应力的反复泵吸作用，使沥青膜从剥离发展到松散、掉粒、坑槽。

这种泵吸作用形成的水损坏主要是表层坑槽。

表层坑槽的形成和路面沥青混凝料的空隙率有关,目前大多数路面沥青混合料设计空隙率为3%～5%，施工完毕后，大多数要求最大压实度达到93%，即空隙率为7%。

2～3天后，可以认为是达到了设计空隙率。

若路面没有压好，空隙率大于7%，就容易渗水。

空隙率在7%～12%之间的路面是水损害的高发区。

另外沥青混合料的离析也会导致表层坑槽的形成。

粗、细集料和沥青含量的不均匀会导致路面局部密实度差，空隙率高，容易在路面形成积水，而坑槽总是首先在局部沥青混凝土空隙率较大处产生。

施工过程中表面层与中面层之间有严重的层间污染也会导致发生表层坑槽。

层间污染对路面的寿命有直接的影响，界面上的泥在遇到水后成为泥浆，界面条件就由设计时的假定的连续变成半连续，甚至滑动，有相当一部分坑槽，是因为某个地方进水，成为滑动的界面条件，在表面层独立的承受交通荷载的作用下，表面层底部就出现大的弯拉应力。

表面型坑槽容易修补，但是如果维修不及时，损坏面积的扩散会很快。

所以要尽快维修，以尽量减小对路面的损坏。

1.2 自下而上的水损坏
当半刚性基层沥青路面的沥青层较薄时，沥青路面的水损坏经常是自下而上发展的。

这种现象发生在地下水位高或者多雨地区。

这类水损坏主要发生在雨季或梅雨季节、季节性冰冻地区的春融季节，有时一场几天雨就导致严重破坏。

并且主要是行车道破坏严重，超车道一般没有破坏，显然与重车、超载有关。

水损坏之初一般都先有小块的网裂、冒白浆，然后松散成坑槽。

其主要过程为:路面表层水从缝隙或空隙大的裂缝进入路面，当沥青路面存在薄弱环节，例如由于离析造成上下有连通的空隙，水能更快的进入路面内部，并很快进入到基层表面。

由于半刚性基层过分致密，不能迅速将水排除时，水便滞留在沥青层和基层界面上。

在汽车荷载作用下，下面层沥青混和料的粗集料对基层造成损伤，并形成灰浆。

如果基层表面存在薄弱环节，如铺筑沥青层前就有浮灰、修补的薄层等，遇水很快就成为灰浆。

灰浆从上下连通的孔隙中被荷载挤出，成为唧浆。

与此同时，沥青层和基层的界面条件恶化，可能很快转变为滑动界面条件，沥青层底部承受很大的拉应力，反复荷载的疲劳作用同时发生，并发生拉应力超过极限而开裂。

下面层的公称最大粒径较大，离析也比较严重，并存在一些孔隙较大的部位。

水在孔隙中承受很大的高速汽车荷载的抽吸作用，孔隙率较大的下面层将很快出现沥青从集料表面剥离，沥青膜逐渐被水乳化而丧失，集料松散，这种情况逐渐向上发展，最后顶破表面，成为坑槽。

2 高速公路沥青路面水损坏成因分析
沥青路面的早期损坏基本上都与水有关，主要表现为在通车后的第一个雨季，沥青路面出现不同程度的车辙、表面松散、坑洞等损坏。

这种现象在南方多雨地区尤其明显，并造成一定的经济损失和社会影响。

沥青路面产生水损坏不是由单一因素引起的，而是多个因素共同作用的结果。

2.1 降雨量
降雨次数多和降雨量大，特别是降水延续时间长，自由水可能进入沥青面层的机会就多，自由水渗透进入沥青面层的量就可能大。

2.2 原材料
高速公路沥青路面原材料的质量对路面的使用性能和使用寿命至关重要。

沥青路面原材料的控制包括对粗集料、集料、沥青、矿粉等的质量管理和检查。

集料的品质差(如棱角性差)、杂质多等以及矿粉的性能、配比和沥青使用性能等都会影响集料与沥青的粘附，而集料与沥青的粘附力下降会导致沥青膜与集料之间丧失粘结力并从集料颗粒表面脱落下来，从而形成渗水缝隙，渗水又加剧破坏沥青膜与集料粘附，从而引起面层剥落和松散，削弱沥青混凝土路面强度和密实性。

2.3 排水设计
不重视路面结构内部的排水设计，路面排水设施设计中多强调
路基范围内水的排泄，而半刚性基层自身过于致密，排水性能差，缺乏基层排水性能指标，容易形成半刚性基层开裂的反射裂缝和温缩裂缝，使路面过早开裂，各层结构组合不当等这些设计原因也造成了渗水，形成了早期沥青路面水损坏。

2.4 施工
沥青混凝土的施工匀质性控制不当，施工质量管理不严，片面追求平整度，放松了对压实度的控制，造成沥青混凝土的压实度偏小，现场实际空隙率偏大，另外沥青混凝土的不均匀造成局部空隙率更大。

另外在施工过程中容易发生原材料污染严重，层间粘结不成整体等现象。

2.5 重载交通
高速公路重型车辆数量显著增多，而且超载现象严重，这些是促使沥青路面产生早期水破坏的重要外因。

高压动水压力对沥青路面的反复冲刷，最终导致路面的水损坏。

3 高速公路沥青路面水损坏机理分析
沥青路面的水损坏主要包括两方面的作用:
首先，水渗入沥青混合料本身存在的孔隙以及路面结构排水不畅产生的内部积水等对沥青产生乳化作用，将沥青的粘附性减小，从而导致沥青膜从集料表面脱落而产生破坏。

其次，当车辆高速通过时，交通荷载作用使得集料之间的剪切力破坏了沥青膜，形成的泵吸作用使得路面结构遭到破坏，从而导致水损坏现象。

4 水损坏对策措施
4.1 设计措施
1）合理设计路面内部与外部排水系统
合理设计中央分隔带的排水设计，避免其横向渗入路基。

保证路面排水通畅，在路面设计中考虑路面内部水和缝隙水的排除问题，在路面结构内设置排水层，通过设置大粒径沥青碎石基层，充分利用其透水性能，将渗入路面结构内水分尽快排出。

2）采用密实沥青混凝土
由于密实沥青混凝土的空隙率不大于5%，具有良好的不透水性能，而且具有良好的高温抗永久形变能力，因此采用密实沥青混凝土对于减少水破坏现象具有重要作用。

3）提高沥青与集料的粘结力。