沥青路面水损害机理及其防治方法分析

摘要：沥青混凝土路面与外界自然环境直接接触，受行车荷载及自然降水、地下水、地表径流等作用的直接影响，容易产生因水分进入路面结构内部而造成的破坏即水损害。文章从动-静水压力对沥青面层结构的破坏机理分析入手，指出了常见的水损害病害类型，并进一步阐明了几点能够有效增强路面抵抗水害能力的措施，希望为相关工程建设提供参考。

关键词：沥青路面；水损害；水压力；防治措施

一、沥青路面水损害机理分析

沥青路面的水损害，顾名思义即指的是沥青路面在水分或因水分进入后反复冻融循环条件下，在行车荷载、外部自然温度胀缩的外部作用中逐步产生的沥青结构内部失稳，从而引起的矿料与沥青相剥离、路面松散、麻面、坑槽等损害形式。

水分是沥青路面产生破坏的主导因素，而与路面相直接接触的水主要来自地上即路表径流、自然降水的自然渗入和地下水的渗入侵蚀。水分的进入加速路面结构的破坏，缩短其使用寿命的同时也不利于路面结构正常服务功能的发挥，因此有必要对沥青面层水损害展开进一步的分析讨论。

1.1静水压力作用破坏机理

沥青面层水损害的破坏首先是从水分的进入开始逐步恶化的，一方面水分通过自然压力、外部挤压等作用渗入至沥青结构层的内部并滞留于其中，会导致整体结构的强度下降；另一方面水分滞留于沥青粘膜与矿质集料交汇位置，由于水分和矿料间吸附作用显著大于沥青粘膜，因此会阻碍或破坏沥青粘膜与矿料间的粘接吸附，进而导致沥青从集料表面脱离剥落，从而形成坑洞、麻面、裂缝、啃边等典型病害。

1.2动水压力作用破坏机理

水分在进入沥青结构层中后，并不是完全以静止形式滞留于其中的，而是会以外部带来的压力形式传递以水分子，进而形成高的动水压力加速对沥青混合料的弱化和剥离。从表现形式上来看，水分子在结构空隙中收到外部行车荷载挤压，形成瞬时动水压力，这种带有能量的水分子和集料间粘附能力远大于沥青与集料间的粘附水平。另外，由于结构空隙中多余自由水分的存在，在行车荷载经过的瞬间会使该水分集中区域与周边空隙形成压力差，进而引发水分的穿越渗透，在这一过程中很显然是伴随着对结构产生一定强度的剪力，在往复作用下，结构的强度会产生较大的累积破坏，在局部沥青面层压实功能不足或集料级配不适宜的情况下，会产生较大的位移形变，即产生裂缝、推移、坑槽、网裂等破坏。

1.3冻融循环作用破坏机理

在我国北方的大部分地区都存在季节性冰冻，而冰雪融水或降雨等存在于路面的水分在进入道路结构层中，现阶段我国大多中高等级路面结构层形式采用的都是半刚性基层+沥青面层的形式，而半刚性基层的透水性较差或者说不透水，水分一旦从沥青面层渗入后很难自然排出路基范围。因此如果水分从路表进行并滞留与面层基层之间由于水的冻胀性，会使得道路内部产生额外应力，在反复的冻融循环作用下会导致路面结构发生破坏，在面层上主要表现为自上而下的冲刷破坏、龟裂、辙槽等，而基层表面的一些细微的无机结合粒料在其作用下从原有的沥青表层裂缝中也会逐渐被挤出至路表，形成唧泥、冒浆。随着时间推移，基层的粉质粒料不断被带出流失，在外部荷载作用下进一步挤压沥青混合料使该区域形成沉陷、网裂、搓板等病害。

二、沥青面层水损害主要处治措施

2.1加强路面压实

路面的压实程度很大程度上决定了路面的透水情况，如果路面能够进行有效的压实，可以将沥青膜填满粗细集料间的微小缝隙，避免水分子的渗入，因此有必要提高沥青面层的压实标准。在施工现场完成摊铺工作后，应当及时采取合理的碾压工艺和碾压机械，将沥青面层压实标准控制在97%以上，另外对于边角部位也应当辅以人工机具或小型压路机进行压实，严格控制碾压时路拱横向坡度，保证路面横向排水功能，尽可能减少路面降水在路表的聚集，让水及时排出路面范围。

2.2改善路面结构内外部排水功能

防止沥青面层水损害发生的另一重要前提及减少水和沥青的接触，即使水分尽可能快的排出路面结构范围内或使地表径流尽可能与路面隔离开来。路面结构层的排水应当主要分为三部分即路表排水、中央分隔带排水和路面结构层内部排水，路表排水上文已经谈到，即设置合理的路拱横向坡度，另外在路肩边缘部位一定处理好，在路肩外侧通过边沟及时让路面水分排走，尽可能避免漫坡排水的方式，防止路基边坡受到水的冲刷影响其强度和稳定性。

中央分隔带的排水设计主要考虑到高等级公路中央分隔带的绿化浇水，应当避免其横向渗入路面结构，可以设置边缘沥青封层或水泥混凝土护栏。至于路面结构层内部的排水，如果路面下面层结构的抗水性能较好，层位间自由水分子不能再继续向下流动便在此层间发生横向漫流，因此有必要在路面结构内设置排水基层或砂垫层，利用其透水和渗水能力将竖向流入路面结构层中的水分横向排至透水层中来，再配合边缘排水砂井、排水板等系统将水分汇集并排出路面结构范围内，降低路面结构内部残余水。

2.3控制施工环境

道路工程大多数情况下选择于夏季高温季节施工，需要考虑的是路面摊铺时应当尽可能的避免雨季、潮湿等气候条件下进行，以防沥青材料在摊铺过程中产生强度的先损失和混合料的离析。如果路基施工范围尤其以路堑形式下存在有地表降水积水，一定要先对场地进行清理，施工作业时尽可能的连续中途不停留，对于路面较宽的应当同时采用两台以上摊铺机阶梯作业，对接头位置附以人工检查压实等。

2.4改善路面材料性能

对于一些特殊环境如降水量大、地下水位高、环境潮湿寒冷地区的路段修筑时，应当考虑改善沥青材料的既有性能，采用水敏感度较低的沥青材料或聚合物改性沥青。或在沥青混合料拌和时掺入适当的抗剥落剂，改善沥青材料水稳定性存在的问题。另外对于沥青混合料中的集料应当尽可能选用清洁、表面粗糙、表面积大、弱碱性等条件的集料，强化沥青与集料间的胶结能力和抗剥落能力。

参考文献：

[1]王补全，张东艳.沥青路面水损害机理及预防措施[J].黑龙江科技信息，2012（14）：291.

[2]蘭宏.沥青路面水损害行为及机理研究[D].长安大学，2011.

[3]杨蕾.沥青路面早期水损害机理分析及预防措施[J].公路交通科技（应用技术版），2008（01）：88-91.

作者简介：李平（1969.12）男，民族：汉族，籍贯：浙江省衢州市，职务：总工，职称：高级工程师，学历：本科，单位：浙江衢盛建设有限公司。endprint