沥青路面水损害分析及排水处治

1概述

近几年来，随着高等沥青路面广泛使用，路面都出现了不同程序的早期破坏现象。通过调查发现，沥青路面的早期破坏或多或少，或直接或间接的都与水有关，即水的破坏是关键因素之一。

2沥青路面损害分析

2.1沥青路面水损害类型

沥青路面水损害按照水对路面损害的部位可以分为：路表水对路面的损害和进入路面结构内的水对路面的损害破坏可分为以下几类：

⑴降低路面材料和路基土的强度；

⑵长时间的浸水作用，易造成沥青混合料中沥青与石料的剥落；

⑶造成路面裂缝处唧泥和路肩的损坏；

⑷在动荷载作用下形成很高的动水压力，唧泥处极易造成局部承载能力的大幅度下降。

2.2沥青路面水损害原因

产生水破坏的内因主要有：一方面是Ⅱ型沥青混凝土的空气率较大和Ⅰ型沥青混凝土的压实度偏小，现场实际空气率较大，以及沥青混凝土不均匀造成的局部空气率更大；其次是沥青与碎石的粘结力不足。

2.3沥青路面水损害机理

水对沥青路面的破坏作用要体现在以下两个方面。

2.3.1水对沥青路面材料的侵蚀作用

沥青混合料在水作用下，沥青与集料之间的粘附性能和粘结强度受影响。这是因为一方面水介入沥青与集料的接触面之间，使“结构沥青膜”联结作用降低，从而导致沥青薄膜过早剥落；另一方面水浸入沥青混合料中，使软化而导致强度、劲度减小。这就产生了所谓的沥青混合料水稳定性问题。加上国产石油沥青的性能来就差，沥青与集料之间的粘附性能差、点结强底低，沥青路面易发生早期破坏，严重影响了路面的使用。

2.3.2路面层内滞水压力对沥青混合料的剥蚀作用

根据部分路况调查，路面渗水主要途径有以下几个方面：

⑴路面接缝，包括施工接缝、窨井等设施接缝朦胧主新旧路面的接缝；

⑵路面材料使用过程中出现的松散；

⑶原先面层较大的孔隙等；

⑷作用过程中出现的各种裂缝，尤其以周围施工产生的张拉裂缝最为严重。

3沥青路面水损害防治措施

水进入沥青面层后会引起各类早期水破坏现象。南方多雨地区，水侵入路面次数多、量较大。水侵入沥青面层后，在行车造成的动水压力作用下，容易产生沥青剥落并导致路面产生严重早期水破坏现象。北方冰冻地区虽然雨水较少，但当水侵入时，也同样会产生破坏，尤其在冬季春季节，降雨和降水可能渗入路面结构层，夜间结冰，白天化冻，如此反复作用水破更加严重。

沥青混合料的压实度不够，使原本空洞隙率较大的Ⅱ型沥青混凝土的现场空隙率更大，也使Ⅰ型沥青混凝土的空隙率偏大，其结果是水容易进入路面层。沥青混凝土矿料颗粒组成过大的变异性以及混合料的离析，都会竣工后沥青混凝土的密实度、空隙率和沥青用量变异性大。沥青混凝土的这种不均匀性在面上形成许多小面积的孤立水容易侵入的通道。

3.1沥青面层的各层都用空隙率不大于5%的密实沥青混凝土

工程实践表明，沥青面层结构中只设一层密实式Ⅰ型沥青混凝土或仅设一层沥青砂来防水破坏是远远不够的，实际情况是沥青面层中的哪一层空气率大，一旦水进去，那一层就会产生水破坏。某高速公路沥青面层中的表层和中层都是密实Ⅰ型沥青混凝土，但底面层是空气率较大的Ⅱ型沥青混凝土，开放交通后不久，在某些路段上产生了早期纵向裂缝。雨水从纵向裂缝进入并滞留在底面层，使沥青混凝土的强度著减弱。虽然初期沥青面层没有产生其他明显的水破坏现象，但随着开放交通时间增长，路面逐渐产生网裂变形。

3.2提高沥青与矿料的粘结力要求

水一旦进入沥青混合料中，在快速重载车辆作用下容易产生沥青剥落现象。为了减轻沥青的剥落，改善沥青混凝土的水稳定性和耐久性，需要增强沥青与矿料的粘结力。因此，建议对用做中面层和底面层的沥青混凝土，要求沥青与矿料的粘结力不小于4级；对于用做表面的沥青混凝土，要求沥青与矿料的粘结力不小于5级。

3.3提高压实度指标，增加现场空气率指标

为了尽可能提高沥青混凝土面层的不透水性，完全有必要提高沥青面层的压实度。有学者建议，表面层的压实度为不小于98%，中面层和底面层不小于97%。当按马歇尔的空气率4%确定沥青混凝土的沥青用量。在98%和97%压实度时，现场空气率约为6%和7%，此时的面层的透水性就会大大减小。

沥青混凝土压实后，其体积由矿料体积、沥青体积和空气体积三部分组成。现场空气率是指面层碾压结束和冷却后沥青混凝土内部空气所占的体积百分率。用现场空气率可以更确切地反映沥青混凝土的压实结果。

3.4优化路面结构排水设计

路面结构排水不但要求有完善的路界、路基排水系统，更强调应有一个合理的路面结构排水体系。因为仅靠提高路面结构自身的水稳定性能远远不够。

3.4.1路表排水

要求路表水能迅速排除，而不滞留。同时路表抗透水性能要好，特别是在路肩边缘处，尤其要处理好。路表坡面排水的方法主要是通过路表的横坡和路线纵坡使水流向路肩，然后采用集中排水和分散排水方法通过路基边坡和排水边沟进行排除。其中分散排水方法主要适用于路基填方高度不大，并且边坡坡面不会受到水冲刷的情况；对于路基边坡坡面存在可能被水冲刷的情况，采用集中排水方法。

3.4.2中央分隔带排水

中央分隔带排水是高速公路排水的一项重要内容，因为水很容易通过此处进入到路基、路面结构中去。其排水方式主要是根据表面处理情况来确定，而表面处理方式主要有铺面封闭和无铺面封闭两种。对于铺面封闭的中央分隔带侧重表在排水，而对于铺面未封闭的中央分隔带则侧重中央分隔带的地下排水。

3.4.3路面结构层内部排水及边缘排水

如果下层结构的抗透水性能足够好的话，层内自由水将无法继续下渗，在重力作用下，水会沿横向渗透。为此，要减少水的下渗量，就要提高面层沥青混合为的密实程度。并做好各层间的封闭工作。但只凭面层来横向排出所有的水是不现实的。因而，必须在面层下设置排水基层或排水垫层，同时配以合理的边缘排水系统。

参考文献

[1]沈金安，沥青及沥青混合料路用性能，北京：人民交通出版社，2001，2-8

[ [4]常创新，高等级公路沥青面层结构及特点，河南交通科技1999，45-68

[5]姚祖康，道路路基和路面工程，上海：同济大学出版社，1993，175-178

[6]中华人民共和国行业标准，公路沥青路面设计规范（JTJ014-97），北京：人民交通出版社，2001，16-17

[7]中华人民共和国行业标准，公路沥青路面施工技术规范（JTJ032-94），北京：人民交通出版社，2002，6-9