浅析沥青路面水稳性影响因素和改善措施

摘 要：本文对影响路面水损的因素进行了分析，介绍了沥青混合料水稳性的评价，详细阐述了减小水损害的措施，以保证沥青路面的质量，从而延长路面的使用寿命，提高经济效益。

关键词：沥青路面；水稳性；混合料；措施

中图分类号： U412.1 文献标识码:A

1 前言

近年来我国公路开始快速发展，城乡公路也逐步开始进行等级路改造或砂改油工程改造，山区公路建设取得了长足进步，沥青路面以其施工及维修方便等显著优点得到广泛应用。近年来，随着交通流量的迅猛增长，特别是在重交通荷载、超载运输以及其他不利自然环境等外部因素的影响下，沥青路面出现了较严重的病害，导致路面使用性能迅速下降，影响了车辆的安全和快捷行驶，养护也面临巨大压力。尤其是山区的沥青路面结构公路，由于地势等环境恶劣，更易遭受水毁损害，既影响了车辆的正常通行，也造成较严重的经济损失。下面对沥青路面水毁病害进行分析总结，并针对各个阶段的情况提出一些防治措施。

2 水破坏的表观特征及破坏形式

从公路水毁调查情况看，在降水过后，因水破坏而带来的病害一目了然，一般有以下几种不同的现象。

2.1 表面产生坑槽

降水过程中，水会进入并滞留在表面层沥青混凝土的孔隙中。在大量高速行车荷载的作用下，一次次的产生动水压力使沥青从碎石表面剥落下来，局部沥青混凝土变得松散，碎石被车轮甩出，路面产生坑槽。水破坏产生的坑槽往往如“雨后春笋”般集中出现，坑槽周边粒料松散，开挖后槽内湿度大。

2.2 表面产生网裂形变

降水过程中，自由水渗入并滞留在表面层和中面层内在外力作用下，使两层内沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生网裂、沉陷和向外侧推挤。此类网裂病害一般自中部向外呈散射状，越向外部裂痕越浅、病害越轻。若病害发展至基层阏裂缝处将有明显灰浆。

2.3 唧浆、网裂、坑槽

若自由水长期滞留在半刚性基层顶面，水会在行车压力的作用下冲刷基层混合料表层的细料，形成灰白色浆，并被行车唧到路表面，在灰浆量大的情况下，可能会产生较深的坑槽，并产生基层松散破坏灰浆数量较少会产生路面网裂或变形。另外，路面横纵缝内受水影响也会出现唧浆并逐渐在缝隙两侧形成网裂沉陷区。

通过对上述三种不同类型的破坏形式钻芯取样检验，第一类病害只出现在沥青混凝土层，网裂沉陷处的取样表明，沥青混凝土表面层完全松散，基层结构完整。但基层与底面层分离裂缝沉陷处的取样则表明，二灰基层已受到破坏，出现断裂、松散现象。

2.4 车辙

自由水侵入沥青面层后，使沥青与碎石的粘结力减弱。在行车荷载作用下滞留在面层下部的水使矿料、特别是粗粒矿料表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，使沥青混凝土的强度逐渐损失，直到完全松散。在行车轮迹下不但产生压缩形变，更严重的产生剪切形变，轮下的沥青混凝土向两侧特别是向外侧挤出使轮迹带下陷。同时其两侧鼓起，形成严重的辙槽，槽深一般达30-40mm，最深可达8-10cm。如不及时处理辙槽，在降水过程中或雨后辙槽就变成积水槽，使水有更长的时间渗入和透过沥青面层，造成更严重的水破坏。

3 改善措施

3.1 提高沥青与集料的粘附性

由沥青与矿料相互作用的基本理论可知，沥青与矿料的粘附性，取决于沥青一矿料一水三相系的平衡。各种改善措施，主要从降低在集料表面水对沥青的置换能力这一概念出发，保证在有水情况下沥青膜不发生收缩、剥离现象，仍能与矿料形成良好的化学吸附作用。例如，用一部分石灰、水泥代替矿粉，或在沥青中添加少量环烷类高分子有机酸、石油沥青与煤沥青混合等都能改善粘附性。石灰和水泥中CaCO3含量高，易形成正的吸附中心，与沥青中带有负电荷的表面活性物质可形成化学吸附层；各种液态抗剥落剂均属于表面活性物质，市场上较多的是胺类表面活性剂，一端是亲水性的胺基，与酸性石料有很强的亲和力，另一端是融于沥青的亲油性的烷基，由于它在沥青一矿料表面的形成这种定向排列可降低沥青一矿料界面张力，故能提高沥青与矿料的粘附性。公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)规定，“当用于高速公路、一级公路的石料为酸性石料时，宜使用针入度小的沥青，并采用下列抗剥离措施，使沥青与矿料的粘附性符合本规范附录c表c．8的要求”。这些措施是：

(1) 用干燥的磨细消石灰粉或生石灰粉、水泥作为填料的一部分，其用量宜为矿料总量的1％ ～2％；(2) 在沥青中掺加抗剥落剂；(3) 将粗集料用石灰浆处理后使用。

3.2 级配选优

沥青混合料的水稳定性在很大程度上取决于空隙率和空隙结构以及沥青膜厚度。根据试验研究和理论计算表明，空隙率在4％～17％之间，水易于渗入而不易自由排出。在配合比设计中级配设计是一个很重要的方面。沥青混合料的级配决定了集料的嵌锁结构及压实特性。各种级配的混合料形成的沥青混凝土的内部结构各不相同，有的是悬浮密实结构，有的是骨架密实结构，不仅空隙总量不同而且空隙的连通性及孔径分布也是有区别的；可压实性不一样导致沥青膜厚度不相同(因为配合比设计时空隙率控制范围相同)，因此抗水渗透和软化能力不同。

3.3 改善路面结构

改进透层油或在沥青面层的下层用沥青含量高的沥青砂作下封层，隔断地下水或毛细水的上升。上基层最好采用水泥稳定碎石，透层油宜采用煤油稀释的中凝液体沥青或非离子型乳化沥青，使透层油能渗入基层。

在沥青层的下面层或联结层使用空隙率大、集料嵌挤良好的沥青碎石或贯入式结构层，为水提供空隙，尽快排出，减小水损。

3.4 其他措施

集料保持干燥和拌和均匀是提高沥青与矿料粘附性的重要措施。对细集料一定要设置篷盖，对于矿料、石灰等粉料应建库存放。材料中带有尘土、杂质必须除去。

碾压时不得过多地向碾轮洒水，否则水被封闭在混合料空隙里，在荷载作用下，导致沥青从石料表面剥离。

施工接缝应平顺，路面开裂应及时填补，以防止加速水损害。

结束语

沥青混台料和沥青路面的设计、施工及一些外部因素可能会导致沥青路面剥落。这些因素主要是路面排水系统不健全，路面压实度不足，集料表面粉尘太多，集料拌和时不够干燥，集料强度低易碎，沥青混台料设计采用透水的开级配类型等。引起沥青路面水损害的原因是多方面的，对水损害的研究已引起世界各国的重视。

参考文献

[1]王端宜，邹桂莲，韩传岱．对沥青路面水损害早期破坏的认识．东北公路，2001，(1)，23-25．

[2]周传林．沥青路面水损害及处理．江苏交通，2002，(7)，22-23．