公路沥青路面质量检测评价及渗水分析

摘要：沥青路面的早期破坏很大程度上是由其渗水引起的，沥青路面在通车后的第一个雨季容易出现不同程度的车辙、表面松散、坑洞等损坏，在多雨地区尤其明显。本文从沥青路面的渗水性能分析入手，通过对沥青路面的透水形式、渗水病害原因以及渗水系数的控制指标的研究，阐述沥青路面渗水性检测方法，并对高速公路沥青路面渗水系数进行测试，并初步提出高速公路施工中质量控制的建议值。

关键词：沥青路面；渗水；施工控制；

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

沥青路面水损坏是沥青路面早期破坏的重要原因，在不少多雨地区及季节性冰冻地区，路面混合料透水和蓄水的情况相当普遍，雨季或春融季节路面唧浆、松散、坑槽成为最严重的破坏形式[1]。因此，对沥青路面进行渗水试验研究影响沥青路面渗水性能的各项因素，制定合适的控制标准，改善施工控制手段，可以解决水损坏问题，保证沥青路面质量，对延长沥青路面的使用寿命具有重要的意义。

1 沥青路面水损害的成因及透水原因分析

1.1 沥青路面水损害的成因

沥青路面水损害的形成有两个必要的条件:(1)水积聚在沥青路面内部，不能被及时地排出，使沥青混合料处在一定的水饱和状态下;(2)由于沥青混合料内部构造特征、外界荷载作用和温度变化影响形成了孔隙水压力。这两个条件缺一不可，只有水没有压力或只有压力而没有水都不会造成水损害[2]。当孔隙水压力积聚到一定程度，就会出现沥青结合料的剥离和沥青混合料松散现象，继而使沥青路面产生坑洞。在半刚性基层沥青路面中，由于半刚性基层的致密不透水，水会滞留在半刚性基层顶面，在压力的作用下，基层与沥青面层的界面条件不能处于完全连续的受力状态，从而降低了路面结构的承载能力，在荷载作用下，路面底部的拉应力超过抗拉强度而开裂，灰浆从裂缝中挤出成为卿浆，最后松散成为坑槽等破坏。水分可以通过上、下两条途径进人沥青路面内部:(1)上面，通过路面表面的孔隙、裂缝;(2)下面，通过高水位水源渗透、下层水分的毛细作用和蒸发作用进人路面内部。

1.2 沥青路面透水原因分析

路面渗水问题是个综合问题，涉及到配合比设计、施工摊铺、碾压和路面厚度等多方面的因素，单一从某个方面着手很难得到理想的效果，但沥青路面配合比设计是沥青路面施工的基础，也是解决路面渗水问题的首要问题。我国沥青路面配合比设计中，通过采用4.75 mm 以上粒径的粗集料为混合料的骨架，在粗集料骨架之间填充沥青及添加剂，通过合理的压实功保证混合料具有适当的空隙率。沥青混合料的空隙率太小容易导致路面的抗滑性能不足，而空隙率太大则容易造成路面渗水，两者均会影响沥青路面的使用[3]。因此，路面渗水问题首先应该从配合比设计入手，确定沥青混合料合理的空隙率。此外，沥青路面的矿料间隙率对关系到沥青的填充效果，对渗水性能和整个混合料的耐久性能更是至关重要。相同级配的混合料，沥青含量偏高的可能就不透水，而含量偏低的则可能透水严重。因此，在保证不发生析漏的情况下尽量提高沥青的用量不失为解决渗水问题的一种有效方法。

2 沥青路面的渗水性测试方法

2.1 沥青路面渗水测试的常用方法

渗水性沥青路面雨水排水是横向排水，日本对不同渗水分析渗透系数的比较结果认为：水平方向的渗透系数比垂直方向约大2～3倍，这说明垂直方向渗透下落的水在水平方向是能很快排走的，故关键在于垂直方向的渗透能力。

沥青路面的渗水性常用渗透系数表示，故检测其渗水性实际上就是其渗透系数的测定，但迄今为止，对沥青混合料尚没有一如土壤试验那样的标准试验方法，故各国试验均有不同。日本借用了土壤渗透的试验方法；美国采用了将待测沥青混合料置于密实的混合料上，设置一定的水头，以单位时间内水平降低某一高度所渗透的水量（ml）计；比利时则采用一种流量计，以渗透一定量的水所需的时间表示。

2.2 我国沥青路面渗水测试方法

我国的渗水试验方法采用路面渗水仪（类似于比利时的测定方法）测定碾压成型的沥青混合料试件和路面的渗水系数，以检验沥青混合料的配合比设计和沥青路面的压实情况。当测试路面或试件的表面孔隙率较小时，经常出现液面在0～100m1范围内变化缓慢，这并不是因为不渗水，而是底座空间内的气体未能排出来，试验时可用纫铁丝进行疏通透气，使其在尽量短的时间范围内迅速使水充满渗水仪底座空间，也可以用手轻拍渗水仪上部，让里面的气泡跑出来。

沥青混合料主件的渗水系数按下式计算，计算时以水面从100ml下降至500ml所需的时间为标准，若渗水时间过长，亦可采用3min通过的水量计算。

Cw=6*(V2-V1)/(t2-t1)

式中：Cw——沥青混合料试件的渗水系数，ml/min；V1——第一次读数时的水量（通常为100ml），ml；V2——第二次读数时的水量（通常为500ml），ml；t1——第一次读数时的时间，s；t2——第一次读数时的时间，s。

3 沥青路面渗水性测试结果及分析

本文对江苏地区在建或已建的三条高速公路沥青路面分别进行路面检测和渗水试验。试验中采用随机抽检的方式选取了10个渗水试验测试点，并进行构造深度试验。A路面上面层采用sup-13，中面层采用sup-19，下面层采用sup-25；B路面上面层采用改进型SMA-13，中面层采用改进型AC-20I，下面层采用改进型AC-25I；C路面上面层采用改进型AK-13A，中面层采用改进型AC-20I，下面层采用改进型AC-25I。

表1 A路面渗水及构造深度试验结果

表2 B路面渗水及构造深度试验结果

表3 C路面渗水及构造深度试验结果

对以上三条高速公路的检测表明，总体上渗水系数随层厚的增加而减小，说明增加厚层路面更容易压实，渗水更少，但渗水系数与层厚间的相关系数不高。沥青混合料的最大粒径对沥青路面的渗水性有着很大的影响，而且呈现出很好的规律性。对密级配沥青混合料而言，渗水系数随着最大粒径的增大而增大。路面渗水试验的测试结果表明，对于某测试点，若基本不渗水，则其渗水系数一般小于40ml/min，若出现渗水现象，则其渗水系数一般在100ml/min以上，处于40-100m1/min之间的数据比较少。同时，根据以上的三条路渗水系数的统计情况，建议SMA-l3、Superpave19、AK-l3A、AC20-I、AC-25I及Superpave25渗水系数的控制指标宜为40m1/min。构造深度的测试结果表明，AC-25的构造深度最大，SUP-25其次，AC-20的构造深度最小，渗水系数与构造深度关系数比较大，渗水系数与构造深度关系明显，随着构造深度的增加，渗水系数也在增大。

4 结论

沥青路面的质量关系到行车安全，而其由渗水引起车辙、表面松散、坑洞等损坏会严重影响到交通安全。沥青路面渗水与层厚、最大粒径、构造深度等密切相关，建议SMA-l3、Superpave19、AK-l3A、AC20-I、AC-25I及Superpave25渗水系数的控制指标宜为40m1/min。

参考文献:

[1] 沈金安,李福普,陈景. 高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[M]. 北京:人民出版社,2004.

[2] 陆兆峰,秦旻. 关于沥青路面渗水问题的分析[J]. 建设机械技术与管理,2006(1):75-77.

[3] 宋应发. 影响沥青路面渗水的因素分析[J]. 公路交通科技应用技术版,2009(4):9-10.