瀝青路面水損壞的成因及預(yù)防

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　　摘要：高等級瀝青路面水穩(wěn)性不足，在行車特別是超重車的作用下易破壞層間穩(wěn)定性和路面結(jié)構(gòu)，影響路面的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度，降低路面的耐久性。為此，文章圍繞瀝青路面水損壞的特性及成因進(jìn)行了探討，并結(jié)合時間工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了水損壞的預(yù)防措施。

　　關(guān)鍵詞：瀝青路面；水損壞；預(yù)防；隔帶排水

　　引言

　　瀝青路面水損壞是一個普遍存在的問題，也決不是一個過時的話題，特別是在中國南方地區(qū)。瀝青路面水損壞問題的本質(zhì)是瀝青與集料在靜、動水壓力作用下的持續(xù)粘附能力，這也是該問題的核心。

　　1.瀝青路面水損壞的特性

　　瀝青混合料水損壞的作用機(jī)理，主要依據(jù)是瀝青對集料的粘附理論，包括力學(xué)理論、化學(xué)反應(yīng)理論、表面能理論和分子定向理論。

　　1.1瀝青特性瀝青一般帶負(fù)電荷，由于含有少量羧酸和亞楓而呈弱酸性；而集料的巖性決定了集料表面電荷的性質(zhì)和酸堿特性。所以，按照化學(xué)反應(yīng)理論，瀝青對集料的粘附性決定于集料的巖性。

　　1.2集料特性某些集料過分堅(jiān)硬致密，破碎后表面光滑不利于瀝青粘附。潮濕的集料與瀝青的粘附性大大降低。滯留在混合料內(nèi)部的水分夏季遇高溫會變?yōu)樗羝篂r青膜從集料表面撐開。而有些吸水率稍大的集料，只要施工時徹底干燥，瀝青將會被吸入集料內(nèi)部一部分，反而有良好的水穩(wěn)定性。集料中含有泥土對瀝青混合料得水穩(wěn)定性的影響很大，土壤都帶有負(fù)電荷，它是強(qiáng)親水物質(zhì)。單從材料本身的角度而言，水滲入路面中的途徑還是很多的。

　　因此，在改善瀝青對集料粘附性的同時，對路面結(jié)構(gòu)和排水進(jìn)行研究改善顯然是十分必要的，國內(nèi)、外對透水基層、抗滑密實(shí)的上封層和排水設(shè)施等進(jìn)行了研究與應(yīng)用，這是疏導(dǎo)的方法。

　　2.影響瀝青路面水損壞的路面結(jié)構(gòu)因素分析

　　路面結(jié)構(gòu)組合和路面排水設(shè)計(jì)合理時，路面排水通暢，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部基本無積水或不至于產(chǎn)生動水壓力，有利于瀝青混合料的水穩(wěn)定性，反之則不利于瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

　　2.1路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

　　2.1.1材料——瀝青混合料類型。瀝青混合料為全開式結(jié)構(gòu)或密實(shí)式結(jié)構(gòu)時，路面不易發(fā)生水損壞；瀝青混合料為半開式結(jié)構(gòu)時，路面易發(fā)生水損壞。隨著公稱最大粒徑的增大，滲水系數(shù)將增加，所以為了做到密水，減小公稱最大粒徑是有效的。

　　施工失敗時以上關(guān)于瀝青混合料類型對路面水損壞的影響的分析不適用。瀝青路面密實(shí)度小，則孔隙率大，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部積水，在車輛荷載作用下易產(chǎn)生動水壓力。

　　2.1.2結(jié)構(gòu)組合。路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)包括給路面不同層位選擇恰當(dāng)?shù)牟牧项愋?，保證路面結(jié)構(gòu)的整體承載力和水穩(wěn)定性。這包括選擇密實(shí)而具有良好骨架結(jié)構(gòu)的瀝青混合料，使得路面不至于發(fā)生表面型水損壞；選擇良好的透層和粘層材料，使得路面整體強(qiáng)度足夠，不至于發(fā)生內(nèi)部型水損壞；處理好接縫，避免縫邊級配離析和壓實(shí)不足。

　　2.2路面排水設(shè)計(jì)路面排水設(shè)計(jì)與瀝青路面水損壞密切相關(guān)，適當(dāng)?shù)穆访媾潘O(shè)計(jì)與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)組合可以極大地減緩路面水損壞。路面排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循幾個原則，使得路面降水盡快通過路表逕流排走，進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水以盡量快的速度通過路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)排走。

　　2.2.1中央分隔帶排水。在我國，中央分隔帶植樹防眩而不加封閉帶來的水損壞現(xiàn)象一直以來沒有得到改善，但近年來，一些公路特別是改擴(kuò)建的公路開始將植樹以外的面積采用漿砌片石等措施進(jìn)行封閉。遭受抱怨的還有反濾土工布被立柱打穿，造成中央分隔帶滲水，但可從設(shè)計(jì)上檢查立柱尺寸是否足以穿透土工布。

　　2.2.2硬路肩排水。擋水式的路緣石使路面表面排水滯留在路面上成為水坑，也妨礙了具有一定透水能力的表面層的內(nèi)部積水從硬路肩排出。近年來較多采用了平放的路緣石，不至于使水滯留在路面上。

　　2.2.3路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水。挖方路段的排水往往是薄弱環(huán)節(jié)，尤其要注意邊溝的深度，不僅能排路表水，還應(yīng)能排結(jié)構(gòu)層的水，使路面內(nèi)部的水能排入邊溝。路基中有地下水或裂隙水冒出時，將使路基含水量過大，承載能力嚴(yán)重降低，所以挖方路段的縱向排水盲溝也是很重要的。

　　2.3施工質(zhì)量和工藝施工質(zhì)量和工藝的可靠、合理是一切設(shè)計(jì)得到體現(xiàn)的保證，是工程建設(shè)的生命。沒有施工質(zhì)量和合理的工藝作保障，任何完美的設(shè)計(jì)都只是一紙空文。

　　3.水損的防治

　　水是水損害之源，對付水損害可采取封（堵）排的方法，防治水損主要從設(shè)計(jì)和施工兩方面入手：

　　3.1設(shè)計(jì)方面為防止瀝青路面因水而引發(fā)的早期破壞，除要求路基、路面必須具備足夠的穩(wěn)定性和強(qiáng)度外，路面必須具有良好的排水功能。為此，路面排水設(shè)計(jì)應(yīng)成為路面設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。

　　3.1.1路面結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)瀝青混合料粒料公稱最大直徑確定合理的面層厚度，防止離析，以減少路面滲水。此外，應(yīng)盡可能采用有利于減輕瀝青路面裂縫的設(shè)計(jì)方案。

　　3.1.2路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計(jì)路面排水可分為路表排水和結(jié)構(gòu)排水。路表排水是指水沿路面橫坡和路線縱坡所合成的坡度流至路基邊坡直至邊溝，排出路基之外，這點(diǎn)在路面排水設(shè)計(jì)中已考慮到，而路面結(jié)構(gòu)排水考慮的還不夠充分，是導(dǎo)致水損的重要原因?？梢圆扇∫韵麓胧?/p>

　?、僭O(shè)置瀝青下封層。一方面將基層封閉起來，避免直接受到水的沖刷，另一方面形成一個光滑的界面，以利基層表面水的排泄。

　?、谟猜芳绲慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮將路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水迅速引向路基之外?？刹捎迷O(shè)置碎（礫）石墊層或外包土工布的縱橫向盲溝等措施。

　?、墼O(shè)置中央分隔帶時，同樣也應(yīng)考慮沿界面水的排出通道，如彎道處的中央分隔帶必須設(shè)置縱向排水溝，然后通過集水井、橫向排水等設(shè)施，既排路表水，又排下滲水。另外，填土的分隔帶頂部做成拋物線拱起，并大面積種植草皮封蓋，盡可能減少雨水下滲。

　?、艿靥庈浲恋鼗蚋咛钔谅坊穆访?，由于路基沉降作用，隨著時間的推移，路在橫坡度逐漸變小，嚴(yán)重時會出現(xiàn)平坡甚至倒坡現(xiàn)象。因此，建議路面橫坡度的設(shè)計(jì)值，在規(guī)范值的基礎(chǔ)上增加0.5％-1％的預(yù)拱度，以抵消路面橫坡度的損失，使?jié)B入面層的水能沿著基層較大的橫坡向外排泄。

　?、菰O(shè)置內(nèi)部排水層。將積滯在路面結(jié)構(gòu)在內(nèi)的水份及時排至路面和路基結(jié)構(gòu)外，將有利于改善路面的使用性能，大大提高路面的使用壽命。

　?、薜叵滤惠^高路段，可設(shè)置墊層以隔斷毛細(xì)水，墊層應(yīng)具有排除上下兩方面來水的作用。

　　3.2施工方面

　　3.2.1確保面層質(zhì)量注重混合料、攤鋪及碾壓質(zhì)量，切實(shí)提高瀝青和礦粉的粘結(jié)力、路面壓實(shí)度與平整度，努力降低不均勻性和滲水率。

　　3.2.2控制基層質(zhì)量攤鋪基層過程中，嚴(yán)禁出現(xiàn)明顯的離析現(xiàn)象，尤真在主車道位置上。防止出現(xiàn)薄弱夾層，找平過程中“寧高勿低”，嚴(yán)禁“薄層貼補(bǔ)”，并要加強(qiáng)養(yǎng)生期的養(yǎng)護(hù)，以防養(yǎng)護(hù)不到位裂縫增多。

　　3.2.3增強(qiáng)層間粘結(jié)瀝青下封層施工前，必須將基層表面的浮灰全部清除干凈。

　　瀝青路面水損壞涉及設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)等眾多環(huán)節(jié)，而路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響尤其重要。針對瀝青路面水損壞的現(xiàn)狀，顯然應(yīng)該從設(shè)計(jì)的角度下更多的功夫，要想在短時間內(nèi)解決路面設(shè)計(jì)方法體系顯然是有不小困難的，然而，從材料的角度對瀝青路面水損壞的室內(nèi)、外試驗(yàn)研究也還很不夠，特別是沒有從理論上很好地解決瀝青混合料水穩(wěn)定性的原理，這也是瀝青混合料水穩(wěn)定性設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)的難題所在。