沥青路面水稳定性机理及其防治措施

沥青路面水稳定性机理及其防治措施
摘要：现如今我国经济快速发展，对公路网的依赖越来越大。

路面运营一段时
间后，由于工程本身存在缺陷或者车辆超负荷运营，路面会出现各种损害，其中
水损害的出现会大大降低路面工程质量，对车辆通行也带来不利影响。

导致各类
病害出现，影响结构的稳定性与可靠性。

针对沥青路面水损害问题是公路工程的
通病之一，从水损害产生的原因入手，对沥青路面水损害产生机理进行了较详细
的分析，并针对性地提出了预防水损害出现的相应措施，从而减小沥青路面的损害。

关键词：沥青路面，水损害，预防措施
引言
随着城市化建设的发展，我国建筑行业取得了巨大的进步。

而路面水稳基层
施工作为建筑工作的基础，在建筑工作中发挥着重要作用。

并且，随着现代技术
的进步，路面水稳基层的施工的技术要求越来越高，逐步朝着规范化和现代化方
向发展。

然而，由于水泥稳定施工基层的特点，施工过程中需要做好施工准备，
选择科学的施工方法并采取合适的施工技术措施。

研究路面水稳基层施工方法不
仅能够确保施工质量，而且对施工技术的进步有着深刻意义。

1水损害产生机理
一般认为沥青混凝土面层水损害的原因是粘附力的损失和粘结力的损失造成的。

粘附力损失是指水进人沥青和矿料之间的界面上使沥青膜脱落（造成沥青剥落）。

粘结力损失是指沥青混凝土内部的水使沥青软化和沥青与矿料之间的粘结
力减弱。

这两种现象往往是同时存在和相互影响的。

沥青与矿料表面的粘附及剥
落机理的分析有多种理论，其中极性理论已为大多数沥青研究者所接受。

极性理
论认为表面活性物质的分子是由极性基和非极性基组成的不对称结构。

极性基带
有偶极矩，故能表现出力场。

沥青可被看作是表面活性物质在非极性碳氢化合物
中的溶液。

随所含表面活性物质数量的不同，沥青具有不同的特性。

沥青粘附于
石料表面后，在石料表面首先发生极性分子定向而形成吸附层。

同时，在极性力
场中的非极性分子由于得到极性的感应而获得额外的定向能力，从而构成致密的
表面吸附层。

沥青在矿料表面的吸附可以分为物理吸附、化学吸附和选择性扩散
吸附。

由于水是极性分子，且有氢键，因此水对石料的吸附力很强。

如果石油沥
青是低极性的，它与亲水性石料粘附时基本上只有物理吸附，故沥青易被水所剥落。

含极性物质的石油沥青与憎水性石料粘附时，不仅有物理吸附，同时还有化
学吸附，故沥青不易被水所剥落。

2造成沥青路面水损害的原因
2.1路面材料性质
众所周知，碱性石料与沥青的粘附性好，酸性石料与沥青的粘附性不好，遇
水极易剥落。

目前以岩石中SiO2的含量来区分碱性矿料和酸性矿料。

SiO2含量
高于65%的矿料称酸性矿料，如石英岩和花岗岩等。

SiO2含量小于52%的矿料称
碱性矿料，如石灰岩。

Si02含量介于52%～65%之间的岩石为中性矿料，如安山岩。

研究表明，石灰岩碎石沥青混凝土的水稳定性最好，片麻岩居中，花岗岩沥
青混凝土的水稳定性差。

不同品种的沥青对沥青混凝土的水稳定性也有明显影响。

而且沥青与石料的粘附性愈差，沥青品种的影响愈大。

2.2空隙率
研究表明，热拌沥青混合料4%～5%的空隙率就认为是不透水的，也就是说
与水损害无关。

大多数沥青混合料设计空隙率为3%～5%，当施工完毕，大多数
要求达到94%的最大理论密度，也就是说，空隙率为6%，2～3a后，可以认为是
达到了设计空隙率。

路面没有压好，空隙率高于6%，就易渗水，就会引起路面
松散。

根据调查表明，表面空隙率在6%～13%之间时，是发生水损害最危险的空
隙率：因为空隙率大于13%时，水很容易流走，空隙率小于6%时，水不容易流
进去，而在这一范围的空隙率是水容易进而不容易出的状态，在行车作用下路面
逐步压实，原来联通的空隙不联通了，这些空隙中的水在行车作用下产生空隙水
压力，重车和超载车，使空隙水压力更大，从而更容易产生水损害，这也是一些
高速公路在建好不久后就出现水损害的原因。

3防治措施
3.1提高认识
交通部已经颁发了《公路排水设计规范》，但相当一部分设计、监理和施工
人员并未对此引起足够的重视，路面排水不良的现象随处可见，如路面无排除渗
入结构层水的设计，路缘石及路肩挡水和阻水，沥青路面下封层施工质量不高，
中央分隔带不做防水层等。

这些都是造成沥青水损害的主要原因，应予以高度重视，从设计、监理和施工方面入手，切实做好路面的防水和排水工作。

3.2提高沥青混合料水稳定性
为保证与沥青的粘附性符合规范要求，应采用下列抗剥离措施。

（1）用干燥的磨细消石灰或生石灰粉、水泥作为填料的一部分，其用量宜为矿料总量的
1%～2%。

（2）在沥青中掺加抗剥离剂。

（3）将粗集料用石灰浆处理后使用。

添加抗剥落剂能改善和提高沥青混合料抗水损害能力，但不能轻易得出某种抗剥
落剂不好或是劣质产品的结论，应通过周密的试验设计来进行筛选。

3.3合理设计
在沥青混合料设计中，采用孔隙率小的密实级配沥青混合料，以减轻水进人
并滞留在沥青混合料中，防止沥青膜与集料的剥离。

沥青路面结构层厚度应与沥
青混合料类型相匹配，通常路面结构层厚度应是集料最大公称尺寸的3倍以上。

在结构设计中还应考虑下列措施：①填土低的潮湿路段，宜设置厚度不小于
15cm的砂砾垫层，或其他材料的隔水层，从而隔断毛细水进人底基层。

多雨地区，基层顶面必须设计下封层，下封层应综合考虑基层的材料和施工工艺等情况，必须确保下封层有效防水；②考虑路面结构层排水，使透过面层达到基层的水排出路外，防止路缘石和路肩阻水，避免产生冲刷呢浆和路面早期损坏现象；③在挖方地段，应十分重视路基两侧有无潜水，调查清楚其水位情况，并采取加深边
沟等有效措施排除和隔离潜水，以防止地下水危害公路。

3.4提高沥青路面基层施工压实度
做好混合料的摊铺工作，摊铺完成后立即进行碾压施工。

通常每层沥青混合
料的松铺系数在20～30cm为宜，一层摊铺完成并且碾压合格之后，才能进入下
一层碾压施工。

碾压应该从边缘向中间进行，并重叠1/3的轮宽，确保碾压缓慢、连续、均匀进行。

速度控制在2～4.5km/h为宜，加强初压、复压、终压每个环
节的质量控制。

在重视路面基层平整度控制的前提下，也要加强路面基层压实度
控制。

一层碾压完成之后，理解进行压实度检测，对不合格部位及时返工，直至
压实度合格为止。

3.5改善并合理设置基层排水系统
合理设置沥青拦水带，将雨水顺利引出，避免雨水下渗至路面基层而影响结
构的稳定性。

可在路边缘中下层留10～20cm宽槽，铺上碎石，做成盲沟，或者
设置排水管，有利于雨水顺利排出。

合理设置路拱，保证路面平整度，将沥青路
面雨水顺利排出，避免下渗至路面基层。

加强中央分隔带排水处理，设置纵向排
水盲沟，将路基的地下水或裂隙水顺利排出，有效预防水损害现象发生。

结语
伴随着超速超载等现象的出现，沥青路面的水损害问题越来越突出，是造成
国内外许多高等级公路破坏的主要原因，严重影响了道路的使用寿命和服务水平，同时带来了巨大的经济损失。

导致沥青路面水损害的原因复杂，影响因素繁多。

因此为了避免或减轻沥青路面的水损害，应认真找出其确切原因，因地制宜地采
取措施，解决水损害问题。

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