浅谈沥青路面水损害机理及其防治措施

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作者简介：耿豪（1990-），男，汉族，河南信阳人，郑州大学，水利与环境学院，道路桥梁与渡河工程

曾冬雷（1995-），男，汉族，河南信阳人，郑州大学，水利与环境学院，道路桥梁与渡河工程

摘 要：我国公路建设日新月异，但水损害现象频繁发生，严重削弱了沥青路面的使用性能。为了避免或减轻沥青混凝土路面的水损害，面对我国对路面水损害研究还比较落后的现实情况，我们应深入研究沥青路面水损害的原因，有针对性地采取相应的防治措施。

关键词：沥青路面；水损害；机理；防治措施

随着我国公路建设的快速发展，由于沥青路面具有稳定耐久、行车安全舒适等优点，公路沥青路面越来越受到广泛使用。但由于我国公路建设起步晚，技术力量储备少，道路结构的不合理设计，车辆超载日益严重，不少沥青路面在通车短短几年内，甚至半年，便出现了严重的早期破坏，如唧浆、车辙、泛油等水损害现象，不仅严重削弱了沥青路面的使用性能，降低了道路的使用寿命，而且导致公路服务水平下降，严重影响了行车的舒适性，甚至危及驾乘人员的安全，造成较大的经济损失。因此，研究如何解决和防止沥青路面的水损害对保证道路畅通和节约公路维护成本具有显著的经济效益和重大的社会效益。

一、沥青路面水损害表现形式

水损害是多种因素综合作用的结果，沥青路面在有孔隙水的条件下，由于交通动荷载和温湿胀缩的反复作用，产生动水压力的循环作用，造成水分逐渐侵入沥青与集料的界面，出现沥青膜从集料表面剥落、沥青混合料内部逐渐丧失粘结力，导致路面结构的使用性能下降，水损害后得不到及时修复，渗水进一步造成基层损坏，进而产生侵蚀麻面、松散、掉粒、、唧浆、龟裂、网裂、形变和坑槽、辙槽、泛油、坑洞等病害的发生。

二、沥青路面水损害成因与机理分析

1、水损害特点

公路水损害具有以下特点：（1）损害发生在雨季，特别是梅雨季节；（2）行车道尤其是重车道破坏严重；（3）发生水损害的地方一般透水较为严重；（4）破坏之初一般先有小块的网裂，冒白浆，然后松散成坑洞。

2、水损害原因

（1）沥青混合料压实度不足。压实达不到压实度要求，会导致混合料的空隙过大，提供了水分渗入并得以在沥青混合料内部积聚机会，通常沥青路面的空隙率在8%-15%之间时，雨水则更容易进入面层混合料内部，且在荷载作用下易产生较大的动水作用进而造成沥青混合料的水损害。

（2）路面排水系统不完善。雨水会通过路面裂缝或面层空隙下渗到路面结构内部，当地下水位高时，地下水也会通过毛细管上升进入路面结构下部。一旦路面排水系统不完善，滞留在路面内的水分则会浸湿路面结构层料，使无机稳定粒料层以及土基的强度降低。

（3）外界水分介入使沥青路面集料与沥青的粘附性不强。这一问题的存在容易造成因滞留水的动水压力反复作用，水进入沥青和矿料之间的界面上导致沥青脱落，这是由于雨水与沥青接触之际，水能将浸入沥青中导致沥青的粘附力不断减小，因此将造成混合料的强度不断减小。同时由于水进入到沥青薄膜和集料之间后，将阻断沥青和集料的相互粘结，导致沥青与集料表面的接触面不断减少，最后导致沥青从集料中剥落。

（4）交通载荷作用

雨水降落到路面后，其中的大部分将经过路拱横坡、纵坡及内部排水构造物而排走，但仍有一部分雨水没有排走，而是经过路面的空隙、接缝或裂缝直接进入路面结构之中，当渗入路面结构内部的自由水将无法渗出时形成滞留水，滞留水与交通荷载反复作用，在沥青与矿料间的界面上将会发生一种剪切作用，而界面一旦产生剪切破坏，就会造成水分的快速浸入，使粘结力丧失而产生水损害。

3、水损害机理

目前认为路面水损害的机理是沥青路面在含有水分的条件下，以水膜或水气形式存在的水分改变了与沥青、集料的关系，在经受交通荷载的反复作用后，水分逐步浸入到沥青与集料的界面上，导致水进入沥青与集料界面使粘结力丧失，使沥青膜从集料表面脱落，沥青混合料不再是一个整体。

三、防治沥青路面水损害的措施

1、健全道路排水系统，完善下封层设计。

影响路基路面的水流可分为地面水和地下水，故在路基路面排水设计中应从以下几方面加强排水设计：①地面排水，包括路基路面排水、中央分隔带排水坡面排水；②地下排水，如盲沟、渗沟等。通过排水系统的建设，把降落在路界范围内表面水有效地汇集并迅速排出路界，以减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全的不利。与此同时，多雨地区基层顶面必须设计下封层，下封层的形式应综合考虑基层的材料和施工工艺情况，确保下封层有效防水。

2、提高压实标准，有效控制沥青路面空隙

根据有关研究资料表明，若路面实际空隙率为7%-14%时，地表水就很容易渗入沥青混合料内部与行车荷载共同作用而产生较大毛细压力形成动力水，这是发生水损害的最危险孔隙率。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。碾压密实后，使沥青膜上撤的白碎石全部变成沥青碎石，并嵌入面层底部形成一个整体，确保沥青混凝土的压实度在95%以上，现场空隙率接近8%，可以有效防止沥青膜与集料的剥离。

3、提高沥青混合料水稳定性

为了满足面层性能对集料质量的要求，在提高沥青混合料的水稳定性方面，一般有这样几个选择：①使用空隙率小于5%的粗糙、洁净集料；②适量采用碱性集料和粘附性高的沥青，而不使用对水感的集料和沥青；③对沥青用量进行控制，努力在集料表面形成一层均匀的沥青薄膜；④在沥青中掺加抗剥离剂。

4、切实控制施工质量

沥青混凝土施工质量的好坏是防止或减少沥青路面出现水害的重要因素。施工过程中应加强现场对沥青混合料孔隙率的监测，确保混合料的压实度。在施工前，对原材料的选用必须坚持规格、均匀，配合比设计要严密，并严格注意防止集料的污染。同时，还要尽量通过使用高效配套的碾压设备、增加碾压遍数等措施，不断提高压实度以减小空隙率。

5、加强道路养护

道路养护部门要制定适应条件下的管理措施：一是加强精细化养护，完善排水系统。根据季节特点，积极做好及时修补路面坑槽、裂缝，对原有排水设施进行完善，确保路基排水顺畅；二是科学地确定预防养护时机，延长路面使用寿命，预防路面坑槽、裂缝和车辙等病害的产生；三是加大日常养护力度。坚持“有缝就灌、有坑就补”的工作理念，做到“早发现问题、早进行维修”，有效遏制病害发展。

四、结语

沥青路面的水损害是目前道路路面主要的破坏形式之一，而导致沥青路面水损害的原因多而复杂。近几年，随着我国经济的高速发展，公路运输在整个国民经济中发挥的作用越来越重要，这就要求我们必须建造一流的公路来满足社会的需求。因此，在公路建设中要全面的把先进的施工经验与先进的技术相结合，促进施工企业稳定健康的发展，对于有效防治病害的发生，节省公路养护费用，延长道路使用寿命具有深远的实际意义。（作者单位：郑州大学水利与环境学院）

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