武鐵雷，佟艷芳

(1.黑龍江省哈伊高速公路管理處;2.黑龍江龍捷市政軌道交通工程有限公司)

1 瀝青混凝土路面水損壞的破壞原理及其影響因素

1.1 瀝青混凝土路面水損壞的破壞原理

(1)水降低瀝青和集料之間的粘附力。

瀝青混凝土的水損壞主要是粘附性損壞，即水切入瀝青與骨料之間，使瀝青薄膜剝離、骨料裸露而導(dǎo)致?lián)p壞。水介入瀝青與各集料之間，在車輪作用下產(chǎn)生動壓力水流，長時(shí)間反復(fù)作用導(dǎo)致瀝青膜從集料上脫落;而且，由于下滲水反復(fù)侵蝕，瀝青與集料之間的粘結(jié)力降低，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變小，瀝青混合料逐漸松散，路面出現(xiàn)坑槽。

(2)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部動力水壓的沖刷破壞。

如果路面結(jié)構(gòu)下層為透水性較低的路面結(jié)構(gòu)，滲水無法短時(shí)間滲出，它長期浸泡和沖刷基層材料，逐漸形成灰漿而被擠壓出路面，形成唧泥，瀝青路面基層的強(qiáng)度及穩(wěn)定性被削弱。另外，滲入水在重車作用下，形成超孔隙水壓力，對周圍的瀝青混合料施加沖刷壓力，裂隙寬度被擴(kuò)張，長度被延伸，降低了瀝青路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，隨后就產(chǎn)生多種破壞。

1.2 引起瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)水破壞的因素

(1)路面設(shè)計(jì)和施工因素。

①瀝青與集料的粘附性不足:根據(jù)國家規(guī)范，瀝青和集料粘附性應(yīng)該不小于4級，否則瀝青膜容易從集料表面脫離，形成路面破壞。②瀝青混合料級配和空隙率:瀝青混合料級配出現(xiàn)間斷，就會出現(xiàn)較大空隙率，外界自由水分容易侵入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，降低了瀝青路面的耐久性。③瀝青混合料抵抗水浸蝕能力較差，水浸入的情況下，二者更容易產(chǎn)生剝離。④瀝青混合料離析:集料自身級配不佳是離析的最主要原因;運(yùn)輸過程、瀝青混合料的溫度變化、運(yùn)輸攤鋪過程也會對離析產(chǎn)生重要影響。

(2)外部環(huán)境因素。

①沒有足夠的排水設(shè)施:路面排水不暢通，降水在路面停留時(shí)間過長，導(dǎo)致路面積水滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部;滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水分又不能很快排出，從而破壞、侵蝕路面結(jié)構(gòu)，這是水破壞的重要原因。②超速超限車輛及交通量激增:重車數(shù)量激增使得路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部動水壓力成倍增長，造成自由水對瀝青和集料的剝離作用增強(qiáng)。③溫度變化的影響:初春季節(jié)，北方季凍區(qū)路面結(jié)構(gòu)中存在負(fù)溫區(qū)，由于水分積聚，路面結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生凍脹與翻漿;而夏季高溫時(shí)，瀝青混凝土勁度模量變小，強(qiáng)度降低。

2 瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)水損壞原因分析

2.1 路面材料的選用

(1)集料的選用。

①盡可能選用與瀝青粘附性較好的集料

②選用合乎規(guī)范要求的石料，主要指標(biāo)是級配、表面粗糙程度、棱角性能、石料的針片狀顆粒含量、石料的破碎面、含泥量(泥塊含量)等。

(2)瀝青的選用。

瀝青混凝土路面不得不采用酸性石料時(shí)，在瀝青中摻加長效抗剝落劑或消石灰。

2.2 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

(1)采用合理的S型礦料級配。

隨著對道路的平整度和抗滑性能要求越來越高，高等級公路面層較多采用了抗滑表面層級配，這種混合料設(shè)計(jì)空隙率在6%左右，路面殘留空隙率可能超過8%，使透水病害很易發(fā)生。AK－13A型在各地在使用時(shí)，大部分按中值配置，效果較好，有關(guān)單位在此基礎(chǔ)上又對它進(jìn)行了改進(jìn)，把集料級配調(diào)整成S型級配，使空隙率明顯減小，效果良好。

(2)采用合理的空隙率。

瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)最重要的指標(biāo)是空隙率，很多國家是規(guī)定一個(gè)范圍3%～6%?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為，交通荷載增大，壓路機(jī)也在加重，瀝青用量也應(yīng)隨著變化瀝青用量也該隨著氣候、交通條件變化，《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40－2004)對設(shè)計(jì)空隙率調(diào)整為一般為3%～5%，重載交通是4%～6%。

2.3 加強(qiáng)瀝青路面的壓實(shí)，防治水損壞

(1)加強(qiáng)瀝青路面的壓實(shí)度控制。

壓實(shí)不足直接導(dǎo)致路面空隙率過大，路面發(fā)生透水大部分是因?yàn)檫@個(gè)原因。熱拌瀝青混合料具有4%～5%的空隙率可認(rèn)為是不透水的。有的施工單位對壓實(shí)度的重要性認(rèn)識不足，刻意追求平整度，并且部分類型混合料如果趁熱認(rèn)真碾壓，構(gòu)造深度指標(biāo)可能達(dá)不到，因此不敢放手認(rèn)真碾壓。

(2)做好施工接縫，防治接縫離析。

施工接縫附近的瀝青混合料常會產(chǎn)生離析，是路面表面裂縫高發(fā)區(qū)，冷接縫表現(xiàn)更為明顯。工程上有時(shí)采用切割機(jī)切割縱縫，這樣做肯定出現(xiàn)接縫開裂。高速公路的路面一般不允許有冷接縫，熱接縫只要充分重視，可以避免橫向接縫開裂。

(3)減少瀝青混合料的離析。

(4)增強(qiáng)瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層層間粘結(jié)，減少層間污染。

2.4 瀝青混凝土路面采取良好的防排水措施

(1)保證路面排水暢通。

道路在施工時(shí)，路線的縱坡和道路橫坡沒有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值或者坡面不平順，再加上高等級公路常常會設(shè)置路緣石或攔水帶。路緣石、攔水帶會使路面水滯留在路面邊緣的低凹處，形成水坑。這樣的水坑，在陰雨季節(jié)可能長時(shí)間不干，路面如同泡在水里，大量水分下滲。建議取消攔水帶，讓水漫流到路外，但路肩和邊坡要經(jīng)得起沖刷。邊坡可以種植高質(zhì)量的草皮，或者用漿砌塊石或混凝土做成排水溝形式。

(2)中央分隔帶封閉防水措施。

我國道路的中央分隔帶形式，大部分利用種植樹木花草分隔雙向的交通;造價(jià)低、景觀好，缺點(diǎn)是干旱季節(jié)植物需要澆水，部分水分會滲入路基路面?？蓪⒅醒敕指魩ё龀煞忾]式的:綠化帶改為水泥混凝土或?yàn)r青封層，只留很小的地方澆水，中央分隔帶的其他地方全部封閉，滲水情況會得到改善。

(3)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的防排水措施。

降水通過路面滲入路面內(nèi)部是難以避免的，進(jìn)入路面的水必須盡快流出路面。最簡單的方法是瀝青層外的路肩外側(cè)不設(shè)任何阻擋，直接是碎石和土路肩。排水、支擋結(jié)構(gòu)物不能封死，坡面上適當(dāng)留下排水孔，讓道路內(nèi)部的水分盡快排出去。瀝青混凝土路面的基層上噴灑透層油后再做下封層，在瀝青結(jié)構(gòu)層之間，或者瀝青層與水泥混凝土之間，噴灑粘層油，對水進(jìn)行封堵和排除。

2.5 瀝青混凝土路面的結(jié)構(gòu)組合形式

(1)瀝青路面結(jié)構(gòu)采用柔性基層或組合式基層。

高等級公路的半剛性基層一般達(dá)不到設(shè)計(jì)年限，即使達(dá)到設(shè)計(jì)年限，由于反復(fù)荷載作用、干濕凍融循環(huán)的影響，強(qiáng)度不斷衰減，強(qiáng)度已接近極限。

采用柔性基層瀝青路面后，水可以從級配碎石基層排走，同時(shí)由于瀝青層較厚，進(jìn)入路面的水路徑加長，進(jìn)入基層的水量減少，這樣將有效防止自下而上的水損壞。

(2)設(shè)置排水層，控制集料粒徑和瀝青層厚的關(guān)系。

瀝青層下有排水式的瀝青碎石或者級配碎石時(shí)，一般都具有較好的排水性能，進(jìn)入路面的水能很快排走。當(dāng)瀝青層直接鋪筑在半剛性基層上時(shí)，排水就比較困難，這種情況下路面邊緣的排水就非常重要。盲溝中的填料可是單一粒徑的碎石，也可采用多孔混凝土或砂濾層。

面層瀝青混凝土集料粒徑與瀝青面層厚度的比值偏大，容易引起集料的離析，影響壓實(shí)質(zhì)量。并且瀝青混凝土空隙率過大，路面水分容易下滲，道路設(shè)計(jì)時(shí)中可適當(dāng)加大層厚和粒料粒徑的比值。

(3)適當(dāng)調(diào)整礦料級配和對強(qiáng)度的要求。

我國瀝青路面結(jié)構(gòu)半剛性基層過分致密、強(qiáng)度過高、剛度過大是造成瀝青路面結(jié)構(gòu)水損壞的重要原因。可以適當(dāng)減少穩(wěn)定類基層結(jié)合料水泥、石灰、粉煤灰的劑量，降低基層強(qiáng)度和剛度，另外還可以調(diào)整半剛性基層集料的礦料級配，提高粗集料的比例，使粗集料在混合料中形成骨架。根據(jù)實(shí)踐:水泥穩(wěn)定碎石的7d抗壓強(qiáng)度在3～4MPa為好，半剛性基層的強(qiáng)度越高越好的看法并不正確。因此，控制基層強(qiáng)度和水泥劑量，調(diào)整半剛性基層級配，減少細(xì)料，對減輕半剛性基層開裂，提高其排水能力和抗沖刷能力，減少瀝青路面的水損壞是有好處的。

2.6 防治結(jié)合，防重于治，加強(qiáng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理，加強(qiáng)交通治理

(1)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理。

瀝青路面的水損害發(fā)生是有一個(gè)過程的，開始的時(shí)候只是局部，如不及時(shí)處理就會迅速發(fā)展。

現(xiàn)在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的各項(xiàng)技術(shù)措施相當(dāng)成熟，最重要的是要早發(fā)現(xiàn)問題，早解決，加強(qiáng)日常巡視，把問題消滅在萌芽，不能等到問題嚴(yán)重了才去治理。

(2)加強(qiáng)超載超限車輛的治理。

瀝青膜從集料表面剝落，一個(gè)主要原因是空隙中的水在車輛荷載作用下產(chǎn)生的動水壓力。車輛荷載和車速對動水壓力的大小起決定作用。瀝青混凝土路面空隙中水的最大動水壓力隨車速的增加呈幾何級數(shù)增長，超載和高速行車對道路水病害的發(fā)生有很大的推動作用。控制超載超限車輛，主要是按照相關(guān)法律、法規(guī)，加強(qiáng)高速公路入口的檢查力度嚴(yán)格限制超載超限車輛上路。

3 結(jié)論

瀝青混凝土路面發(fā)生早期水損害是一個(gè)復(fù)雜的過程，有很多影響因素，防治瀝青混凝土路面早期水損害應(yīng)全面考慮各方因素，采取綜合防治措施，這樣才能收到良好的防治效果。

［1］ 朱洪洲，李麗明，韓均，等.瀝青穩(wěn)定碎石基層水穩(wěn)定性試驗(yàn)研究［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，(1).

［2］ 李麗民，周術(shù)明.瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料設(shè)計(jì)方法的研究［J］.中外公路，2008，(2).

［3］ 賈渝，張全庚.瀝青路面水損害的研究［J］.石油瀝青，1999，(1).