沥青路面水破坏成因与防治探究
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摘要：沥青路面早期水破坏现象是一种多发、常见的路面病害，本文针对水破坏的表现形式，分析了沥青路面产生水破坏的原因，探讨了防治水破坏的优化设计和措施。
关键词：水破坏设计排水压实
所谓水破坏即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象，它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水对路基路面的作用主要来自大气的降水和蒸发、地面水的渗透以及地下水的影响。当路基内出现温度差异时，在温差作用下水还会以液态或气态的方式从热处向冷处移动和积聚，从而改变路基的湿度状态。水的作用加剧了路基和路面结构的损坏，加快了路面使用性能的变坏，缩短了它们的使用寿命。
一、水破坏的表现形式
（一）坑洞
坑洞是最典型的水破坏现象。当自由水侵入并滞留在沥青混凝土的孔隙中，不管是普通沥青混凝土还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA，在行车作用下，特别是在降雨过程中和雨后行车道上的局部网裂会逐渐松散，松散的石料被车轮甩出而形成坑洞。由于沥青混凝土的不均匀性，坑洞总是首先在局部混凝土孔隙率较大处产生，因此，它是随机分布的一个个孤立的坑洞。
（二）唧浆、网裂
水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量高速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表面的细料，形成灰白色浆。灰浆又被行车压唧，通过各种形状不一和宽窄不一的裂缝（横缝、纵缝、斜缝、网裂）到路面，灰浆还可能通过水渗入沥青混凝土的局部小面积或个别通道被压唧到路表面，使路面产生网裂和变形。
二、沥青路面产生水破坏的原因
沥青路面产生水破坏的外因是降水量、交通量和交通组成，以及行车速度。通常降水量大的多雨潮湿地区，水破坏现象较降水量小的半干旱地区严重。交通量大和载重车辆多的高速公路较交通量小和载重车辆少的高速公路更为严重。
沥青路面产生水破坏的内因：第一是II型沥青混凝土的空隙率较大和I型沥青混凝土的压实度偏小，现场实际空隙率较大，以及沥青混凝土不均匀造成的局部空隙率更大；第二是沥青与碎石的粘结力不足；第三是我国的路面设计方法习惯上不考虑路面结构层排水和不设置有效防水层。
水破坏的数量和速度与下列因素有关：沥青混凝土是密实式（I型）或是半开式（II型）及空隙率大小、沥青和碎石的粘结力大小或有无抗剥落剂、交通量的大小和重载车辆的多少、公路沿线降雨量大小。
三、设计探讨
（一）做好中央分隔带的排水，避免雨水及绿化浇水横向渗入路基。在中央分隔带内填土前采取复合土工膜铺地隔水；超高路段应采取设置中央集水井或将中央分隔带开口的设计方案。
（二）保证路面排水顺畅，在公路全线通设拦水带或只在较高填土路段设拦水带，根据实际情况选择。
（三）挖方路段的排水尤其要注意边沟的深度，不但要排路表水，还应能让路面内部的水渗入边沟，作者建议最好采用浆砌边沟而不是混凝土边沟。
（四）增加路面防水层设计。在沥青面层结构组合设计中，至少两层按密级配沥青混凝土设计或设置必要的隔水层，以减少面层渗水。
（五）下面层与基层之间必须浇洒透层油，沥青面层之间需涂粘层油，护肩、路缘石与沥青混凝土接触面之间也应涂粘层油。透层沥青宜采用经试验确定具有渗透性强、防水性好的煤沥青。粘层的沥青材料一并采用洒布型乳化沥青或采用快、中凝液体石油沥青。同时要求做好施工管理。
（六）为了防治由基层引起的反射裂缝，减少水破坏。采用提高基层抗拉强度，在面层与基层结合部位铺设土工布等以缓减半刚性基层材料的收缩应力。建议采取规则切缝，缝内灌填沥青等适宜材料，缝上铺土工材料，然后再洒布透层油或做下封层。
四、防治措施
（一）选择合适的混凝土类型
沥青面层各层应尽量使用空隙率≯5%的密实型沥青混凝土。从当前的技术水平看，密实式粗集料断级配沥青混凝土既具有良好的不透水性，又具有明显优于连续级配沥青混凝土（如AC―16Ⅰ、AC―20Ⅰ、AC―25Ⅰ）的高温抗永久形变能力，用前者作为表面层时，还具有良好的抗滑性能。
（二）使用优质沥青及抗剥落剂以增强沥青与碎石的粘附性
一般情况下，酸性石料（花岗岩、玄武岩等）与沥青的粘附性较差，所以在高等级公路中，宜使用针入度较小的沥青并采用抗剥落剂。严格控制细集料含泥量也是提高沥青与碎石的粘附性的有力措施。
（三）提高沥青混凝土压实度标准，增加现场空隙率指标
国内外大量研究表明，7%的现场空隙率是沥青路面是否产生早期水损害的分水岭，美国SHRP研究成果也提出4%的设计空隙率是最佳的选择。若仍按96%的压实度予以控制，其现场空隙率将达到8%，无法满足水稳定性的要求，应提高压实度标准；而且在提高压实度标准的同时，增设现场空隙率作为施工的控制指标。
（四）路面结构中设排水层或防水层
为了尽可能减少水渗入和透过沥青面层以及提高沥青混凝土的多个力学强度，减少水进入沥青混凝土内部后沥青剥落的可能性，还应在路面结构中设置排水层，使水进得去也出得来；或者在基层顶面或面层结构中设置防水层（前者是为了防止水冲刷基层，后者是为了防止水透入中下面层）。
1.排水层
水进入路面结构层后，最好的办法是在面层底部（或底面层）设置多孔隙沥青混合料排水层，使水能尽快排出路外。排水层宜直接铺到边坡面，必要时在处于土路肩内的排水层顶面用土工布保护，防止土颗粒渗入排水层内部。
2.防水层
为防止进入沥青表面层的水继续下渗到面层的下层及到达并滞留在基层顶面，可设置防水层，避免因水所引起的冲刷、唧浆和路面坑洞等水破坏。防水层设在厚沥青面层下面，只能保护基层不受冲刷等水的侵害，不能保护其上各个沥青层不受水侵害。为了防止水渗入下层造成水破坏，可考虑将防水层设在表面层下面。
（五）严格控制沥青混凝土的施工匀质性
保证沥青的粘度、延度、针入度等各项指标符合要求，对每批集料进场都要严格进行抽检、筛分。保证每批进场材料符合规格要求，坚决杜绝不合格材料进场，充分保证沥青混和料的粘结性能，提高沥青集料的粘结力，降低水对沥青路面的破坏能力。要控制好沥青混凝土的施工匀质性，防止沥青面层发生局部施工质量性病害。应严格施工质量管理，从基层准备、材料使用、配合比设计，到混凝土拌制、运输、摊铺，直至最终碾压成型，沥青混凝土的各个施工阶段和环节，都应严格实行标准化、规范化和程序化管理，采取强而有力、切实有效的技术保证措施。
（六）加强公路养护管理
公路建成后,养护是关键。要延长沥青路面的使用寿命，必须加强路面的养护管理。雨后要及时补洞，补洞要规范、整齐，严格按照《沥青公路养护技术规范》要求及操作规程进行养护，把沥青路面的病害消灭在萌芽状态，避免雨水从病害处渗入，造成路基弹簧路面大面积破坏。
（七）加强反超限运输管理
近几年，公路发展迅速，交通量日益增长，超限超载车辆非常严重，直接影响到公路的使用年限。因此，应该严格按照《公路法》、《超限运输车辆行驶公路管理规定》要求，加强反超限运输管理执法力度。在重要路口设点检查，强行卸载，减少超限超载运输车辆对公路造成的损坏，延长公路使用年限。
总之，造成沥青混凝土路面早期病害的产生有多方面的因素，水破坏只是其中之一，但不可忽视，每到雨季我们可以发现水破坏在公路中非常严重，给养护工作带来很大的负担，这就说明无论在设计方面、还是施工方面都存在一些问题。鉴于目前沥青混凝土路面病害早期化的特点，在优化设计的同时，更为重要的是应该加强施工管理、提高现场施工质量，规范施工。尽量在提高沥青路面使用性能的同时，延长使用寿命，提高其投资效益。
参考文献：
1. 林雪松、吴洁：《浅谈水对沥青路面造成的破坏及预防》，《科技信息》，2011年第13期。
2. 王保生：《论水对沥青砼路面的破坏和防治》，《科学之友》，2009年第23期。
3. 陈波：《沥青混凝土路面水破坏的探讨与防治》，《中南公路工程》，2004年第1期。
4. 李新川、刘伟超：《浅谈沥青路面水破坏的成因及预防措施》，《科技风》，2009年第14期。
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