淺析瀝青混凝土路面水損害成因及防治措施

武 杰

(太原市市政公共設(shè)施管理處道橋排水修建一隊(duì)，山西 太原 030024)

0 引言

近年來(lái)，隨著對(duì)瀝青混凝土路面病害現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)與分析的不斷進(jìn)行，結(jié)果表明，瀝青混凝土路面的病害很大概率上與水有關(guān)。有的是直接因?yàn)樗l(fā)病害，有的則是由水間接引發(fā)的病害。為此，瀝青混凝土路面的水損害成為了各國(guó)道路工作者研究的重點(diǎn)問(wèn)題。在我國(guó)，無(wú)論是南方濕潤(rùn)地區(qū)，還是北方干旱地區(qū)，都不同程度地存在著水對(duì)瀝青混凝土路面的病害問(wèn)題。瀝青混凝土路面水損害已經(jīng)成為影響道路路面使用壽命，威脅人們交通安全的首要因素。為此，需要深入分析瀝青混凝土路面損害的成因，制定出有針對(duì)性的防治措施，切實(shí)提高瀝青混凝土路面水損害的防護(hù)能力。

1 瀝青路面的水損害概述

當(dāng)前，世界各地的瀝青混凝土路面都不同程度地受到水損害的破壞。水損害的具體表現(xiàn)形式是多種多樣的，但經(jīng)過(guò)對(duì)大量瀝青混凝土路面損害進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)瀝青混凝土路面水損害主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：首先，瀝青混凝土路面出現(xiàn)剝離、掉粒、麻面等現(xiàn)象。其次，瀝青混凝土路面由于卿泥而出現(xiàn)網(wǎng)裂或龜裂。再次，瀝青混凝土路肩出現(xiàn)坍塌。最后，瀝青混凝土路基出現(xiàn)沉降變形。通常情況下，在瀝青混凝土路面出現(xiàn)水損害的初期，水分會(huì)入侵瀝青與集料界面，此時(shí)水分主要是以水汽的形式存在于瀝青混凝土路面中。然后，隨著瀝青混凝土路面上的車(chē)輛載荷不斷作用，由于粘附性降低而出現(xiàn)瀝青與集料的剝離問(wèn)題，此時(shí)水分就會(huì)以自由水形式存在于瀝青混凝土路面中。最后，水損害就會(huì)發(fā)展為對(duì)瀝青混凝土路面破壞性較大的唧泥、網(wǎng)裂、龜裂、松散，此時(shí)水分就很有可能已經(jīng)變成了流動(dòng)水了。

1.1 網(wǎng)裂和形變

當(dāng)外界的自由水侵入到瀝青混凝土路面的空隙中，并且沒(méi)有及時(shí)被排除，就會(huì)導(dǎo)致水分滲透至瀝青與集料的交界面上。隨后，長(zhǎng)時(shí)間的載荷作用，會(huì)加速水分滲透，最終導(dǎo)致瀝青從地面開(kāi)始向上逐漸出現(xiàn)剝離。出現(xiàn)剝離后，瀝青混凝土的路面強(qiáng)度就會(huì)嚴(yán)重不足，在車(chē)輛載荷的繼續(xù)碾壓下，瀝青混凝土路面就會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)裂和形變。

1.2 坑洞

在降水過(guò)程中，如果瀝青混凝土路面的表層和中間層空隙較大，特別是當(dāng)瀝青混凝土路面的底層空隙小時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致降水滲入并留存在中間層和表層之內(nèi)。長(zhǎng)此以往，滯留的水分就會(huì)透入到中面層中。然后，大量路面上快速行駛的汽車(chē)載荷，表層和中間層的瀝青混凝土中就會(huì)出現(xiàn)瀝青剝離問(wèn)題，接下來(lái)就會(huì)造成大規(guī)模的形變，進(jìn)而誘發(fā)路面坑洞，影響行車(chē)安全。

1.3 唧漿

如果瀝青混凝土路面存在早起損害，且沒(méi)有及時(shí)處理。出現(xiàn)降水后，水分就非常容易進(jìn)入瀝青混凝土路面的路基，路基遇水后強(qiáng)度迅速下降。在動(dòng)水壓力和車(chē)輛載荷的雙重作用下，路面的性能?chē)?yán)重下降。此時(shí)，如果瀝青混凝土路面的施工質(zhì)量較差，這種破壞的演進(jìn)過(guò)程會(huì)得到加速。當(dāng)路基被長(zhǎng)時(shí)間擠壓，瀝青混合料的空隙就會(huì)上流動(dòng)形成唧泥，甚至是出現(xiàn)對(duì)路面破壞極大，對(duì)交通安全影響嚴(yán)重的連續(xù)唧漿損害。

2 瀝青路面水損害原因分析

瀝青混凝土路面的成因主要來(lái)自于兩方面，一方面是當(dāng)瀝青路面被滲入水分后，在溫度升降與車(chē)輛載荷的不斷作用之下，水分不斷入侵到瀝青與集料的界面之間，誘發(fā)瀝青的粘附性嚴(yán)重下降，另一方面是同樣是在水分、溫度變化和車(chē)輛載荷作用下，瀝青出現(xiàn)從集料剝離的問(wèn)題，誘發(fā)路面被破壞。

2.1 水降低了瀝青和集料之間的粘附力

在廣泛分析各種瀝青混凝土路面損害原因的基礎(chǔ)上，得出的結(jié)論是瀝青混凝土路面損害的本質(zhì)原因就是由于水分而間接導(dǎo)致的瀝青與集料之間的粘附力與粘結(jié)力下降。其中，粘附力的下降通常是由于水分進(jìn)入瀝青與集料之間后，瀝青出現(xiàn)剝離現(xiàn)象，因而粘附力降低。而粘結(jié)力下降則是因?yàn)樗诌M(jìn)入后，瀝青混凝土內(nèi)部的瀝青軟化，導(dǎo)致瀝青與礦料之間的粘結(jié)力降低。瀝青與集料之間粘附力下降的過(guò)程可以簡(jiǎn)要描述為：首先，降水接觸瀝青，水分侵入瀝青表面，瀝青混合料的強(qiáng)度降低；然后，水分逐漸侵入到瀝青與集料之間，隔離了瀝青與集料的粘結(jié)性，這是因?yàn)榧蠈?duì)水的粘結(jié)性大于對(duì)瀝青的粘結(jié)性；最后，瀝青混凝土路面中紋理較少集料表面瀝青就會(huì)出現(xiàn)剝離。

2.2 車(chē)輛荷載對(duì)瀝青混凝土路面的水損害

目前，瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中均會(huì)充分考慮到水損害的影響問(wèn)題。因此，當(dāng)降水發(fā)生后，路面的絕大部分雨水均會(huì)被路面設(shè)計(jì)的各種排水結(jié)構(gòu)排除出去。但是，即使已經(jīng)設(shè)計(jì)了良好的排水結(jié)構(gòu)，仍然會(huì)有一部分水會(huì)通過(guò)瀝青混凝土路面的裂縫、空隙等狹小空間滲入路面結(jié)構(gòu)中。如果路基下層的透水性較差，進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的少量雨水就難以排出，最終形成瀝青混凝土路面滯留水。這些存在于瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)中的滯留水，在路面上方車(chē)輛載荷的反復(fù)碾壓下，瀝青與礦料之間以及礦料與礦料之間都會(huì)出現(xiàn)在剪切作用下，出現(xiàn)破壞，加速了水分的侵入，造成集料與瀝青的粘結(jié)力快速喪失。

2.3 動(dòng)水壓力的作用

當(dāng)水分長(zhǎng)時(shí)間存在于瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)中，無(wú)法順利排出，就會(huì)在路基中形成動(dòng)水。動(dòng)水對(duì)瀝青混凝土路面的破壞是十分嚴(yán)重的。當(dāng)前，我國(guó)的公路等級(jí)普遍得到了提高，車(chē)速也隨之變快，這就更加劇了瀝青混凝土路面動(dòng)水的破壞能力。隨著瀝青混凝土路面上車(chē)輛的高速駛過(guò)，輪胎與路面之間的水不斷地被高速運(yùn)轉(zhuǎn)的輪胎所擠壓，動(dòng)水壓力隨之出現(xiàn)。動(dòng)水壓力會(huì)急劇加速瀝青與集料之間的剪切破壞程度，導(dǎo)致路面出現(xiàn)松散、掉粒，甚至是唧漿和坑洞。為此，一定要防止瀝青混凝土路面中的動(dòng)水病害。

3 瀝青混凝土路面水損害防治措施

3.1 完善路面防排水系統(tǒng)

瀝青混凝土路面水損害的主要水的來(lái)源就是降水，如果能夠及時(shí)將瀝青混凝土路面的水排出，就可以從根本上防治瀝青混凝土路面出現(xiàn)水損害。為了有效防治瀝青混凝土路面的水損害，筆者結(jié)合自身工作實(shí)踐，認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)瀝青混凝土路面的排水能力：第一，在瀝青混凝土路面不設(shè)置路緣石，改變傳統(tǒng)的排水方式，采用排水更為通常的集水槽，并且輔以硬化土作為路肩，這樣就會(huì)顯著增強(qiáng)瀝青混凝土路面的排水能力，防治瀝青混凝土路面出現(xiàn)水損害。第二，用開(kāi)級(jí)配瀝青處治碎石作為排水基層材料。相比傳統(tǒng)的碎石材料，雖然路面的路用性和耐久性很強(qiáng)，但是它的縫隙較大，十分不利于降水后的排水。第三，科學(xué)合理地設(shè)置防水層的層位。為了加強(qiáng)瀝青混凝土路面的防水性能，可以采用厚瀝青處理瀝青混凝土路面表層。這樣既可以增加路面的抗磨損程度，又可以有效防止水分進(jìn)入瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)中，杜絕瀝青混凝土路面水損害。

3.2 采用微表處技術(shù)

為了有效減少降水進(jìn)入瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，可以對(duì)瀝青混凝土路面進(jìn)行表層處理。現(xiàn)階段，廣泛應(yīng)用于瀝青混凝土路面表層處理的就是微表處理技術(shù)，即對(duì)路面進(jìn)行技術(shù)封面。這樣可以有效降低降水進(jìn)入瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的概率，還可以強(qiáng)化路面結(jié)構(gòu)，減少路面車(chē)轍。目前，應(yīng)用于微表處理的材料主要是粗級(jí)配料，其抗水損害能力不高。為此，可以采用性能更為優(yōu)良的石灰石作為微表處理的材料。采用石灰石微表處理后，還可以有效防止路面的瀝青的剝離問(wèn)題。但是，值得注意的是為了使微表處理更有效果，必須保證微表厚度大于1 cm。

3.3 材料選擇

材料選擇是防治瀝青混凝土路面水損害的關(guān)鍵所在。瀝青混凝土路面的原材料主要指瀝青和集料。首先，對(duì)于集料的選擇，要注意集料與瀝青之間的粘結(jié)力，選擇粘結(jié)力大的材料，可以有效防治瀝青混凝土路面的水損害。為此，要準(zhǔn)確選擇合適的瀝青，增加瀝青與集料之間的粘結(jié)力，增強(qiáng)路面抗水損害能力。其次，對(duì)于集料的選擇，要選擇吸水能力強(qiáng)的集料。目前，瀝青混凝土路面主要應(yīng)用的酸性集料，集料與瀝青之間的粘附力較低，很容易造成病害。為此，需要采用優(yōu)質(zhì)材料(例如玄武巖)，以增加瀝青混凝土路面的抗水性能。

4 結(jié)語(yǔ)

本文研究了瀝青混凝土路面水損害的誘因和防治問(wèn)題?，F(xiàn)階段，我國(guó)瀝青混凝土路面的水損害較為嚴(yán)重。為此，文中分析了瀝青混凝土路面水損害出現(xiàn)的原因。并且，根據(jù)瀝青混凝土路面的成因特點(diǎn)，提出了有針對(duì)性的防治措施。盡管如此，在實(shí)際施工與養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，必須要根據(jù)實(shí)際的道路環(huán)境，從道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料選擇以及排水系統(tǒng)施工等方面，綜合防治瀝青混凝土路面水損害。