沥青路面水损害的影响因素及防治措施探讨Word格式.docx

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　　1　概述

　　针对近年来沥青面层发生的大面积水损害破坏，仔细分析这些损坏情况，可总结出以下特点：

　　。

（1）水损害破坏发生在雨季，也可能是黄梅季节，也可能是冰雪融化的季节，有时一场大雨就导致路面大面积严重破坏。

（2）行车道破坏严重，超车道一般没有破坏，显然破坏与荷载有关，尤其与重车、超载交通有关。

　　（3）路面破坏之初一般都先有小块网裂、冒白泡，然后松散成坑槽。

　　（4）发生水损害破坏严重的地方一般是透水较严重且排水又不畅的部位，如挖开可见下面有积水或浮浆；

一般不会全路同时破坏，显然与沥青混合料不均匀或离析有关；

有些不均匀严重的路段可能是泛油与水损害同时发生。

　　2　沥青路面水损害机理与原因

　　沥青路面的水损害破坏是指沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度胀缩的反复作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，易引起沥青和石料界面粘附性降低；

另一方面由于水分的浸泡或动水压力等的作用，沥青膜渐渐从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力损失而发生的路面破坏过程。

　　沥青路面的强度来自沥青本身的粘结力，集料之间的嵌锁作用、内摩擦力以及沥青与集料的粘附作用，粘附作用是保证前两个因素发挥强度作用的条件。

沥青路面水损害，一般认为与两种作用过程有关，一是粘附性不足：

由于集料对水分的吸引力比沥青大，水分可进入沥青与集料之间，沥青与集料表面的接触角减小，粘结力降低，从而导致沥青薄膜剥落，使集料裸露而破坏。

二是沥青与集料的粘聚力减弱：

由于水分浸入路面，使沥青变软，粘度降低，导致沥青路面的整体强度减小。

这两种作用过程往往是同时存在又相互影响。

　　由上述沥青路面水损害概念和机理分析可知；

水的存在是沥青路面水损害的内因和先决条件，交通荷载是其损害的外部条件。

在工程实践中，沥青路面产生水损害的原因可以从以下方面来分析：

　　从设计角度，发生沥青路面水损害的原因主要有以下方面：

（1）防排水设计。

不重视防排水设计，是设计中最薄弱环节之一；

路面结构层排水不畅；

中央分隔带向路面体渗水；

路表面及边沟排水不畅，路面积水；

挖方段路基渗水，排水一般采用堵的方式，盲沟效果不好。

（2）结构设计。

沥青路面的结构形式单一；

未考虑沥青路面自身排水；

半刚性基层过于致密，排水性差，缺乏基层排水性能指标；

路面薄，受离析影响大；

路面过早开裂，有半刚性基层开裂的反射缝和温缩裂缝；

各层结构组合不当，沥青渗水。

　　（3）材料及配合比设计。

沥青混合料水稳定性不足，采用抗剥落剂，没达到目的；

沥青混合料矿料级配不合理、空隙率过大；

路面密水性差；

混合料水稳定性不足。

　　从施工角度，发生沥青路面水损害原因主要有以下方面：

沥青路面的离析严重，混合料施工性差；

沥青路面的密水性差；

施工压实不足，不敢放开碾压，压实度数据弄虚作假；

施工污染严重，层间粘结不成整体。

　　从养护角度，仍延续中低级公路的养护模式和养护习惯，不变采用抢救养护方式，即安排养护从申请计划到批准实施的周期太长。

不能及时封缝、灌浆；

超载车使动水压力增大。

　　3　沥青路面水损害防治措施

　　沥青路面水损害是当前道路界一项技术难题，其产生原因是复杂多样的，无法通过单一技术途径轻易解决；

因而，必须做好病害前“防”，同时做好病害发生后的“治”，从各个方面采取综合治理措施，将病害发生的可能降低到最小程度。

　　3.1　采用合格的路用材料

（1）尽可能选择与沥青粘附性好的集料，但不要迷信玄武岩；

石屑的质量必须符合新修订的规范要求，减小含泥量，积极使用机制砂；

矿粉必须是石灰岩矿粉，不使用酸性石料的石屑。

（2）采用酸值较小的沥青，采用改性沥青，加强与集料的粘结；

采用针人度较小的沥青。

　　（3）推广掺加消石灰或具有长期有效的抗剥落剂。

　　3.2　采用合理的配合比设计

（1）采用新规范的配合比设计方法，停止使用Ⅱ型及B型抗滑表层级配，采用粗型S型矿料级配。

（2）严格控制设计空隙率，统一空隙率计算方法。

　　（3）在规范中增补渗水系数指标。

　　（4）确保水稳定性检验指标合格。

　　3.3　加强路面施工质置的管理

（1）采取措施，加强路面基层质量，减少基层开裂，并对裂缝封闭处理，减少因此而引起的沥青面层反射裂缝，对面层反射裂缝必须封闭处理，防止水进入面层结构。

（2）控制沥青混合料施工各环节的温度，满足运输、摊铺、碾压的要求，保证面层密实、平整、不离析且满足横向排水要求。

　　（3）不宜采用强振方式，为避免由于骨料被压碎而产生的不利影响，应采用重型轮胎压路机进行搓揉碾压，即保证了骨料不被压碎，又能保证密实度。

　　3.4　沥青路面的结构形式设计

（1）积极采用柔性基层或组合式基层的沥青路面结构。

　　采用柔性基层沥青路面后，水可以从级配碎石基层中排走，同时由于沥青层自身较厚，进入路面的水路径加长，进入基层的水量也大为减少。

这样将有效地防止自下而上的水损害发生。

即使它不能防止自上而下的水损害，维修养护也会简单的多。

（2）设置级配碎石过滤层作为排水层。

　　在半刚性基层沥青路面的沥青层下设置级配碎石过渡层可以有效地改善沥青路面的水损害。

过渡层有两个作用：

首先是排水，经过沥青层的水分在达到半刚性基层前先进入级配碎石层，它可以横向排走，不会损伤半刚性基层表面，产生浮浆；

其次是隔断半刚性基层收缩开裂引起反射裂缝。

　　（3）采用合理的公称最大集料粒径与沥青面层压实厚度相匹配。

　　（4）适当调整半刚性基层的矿料级配和对设计强度的要求。

　　半刚性基层过分致密、强度过大、刚度过大，是造成沥青路面水损害的重要原因。

适当调整无机结合料稳定集料的矿料级配，使其粗集料的比例进一步增加，适当减少水泥、石灰、粉煤灰剂量，降低其强度和刚度是必要的。

按目前认识，以控制水泥稳定碎石的7d抗压强度在3Mpa～4Mpa为好，即下限不低于3Mpa，上限不高于4Mpa。

半刚性基层的强度越高越好的看法不正确。

改变目前只控制下限不控制上限的情况。

　　3.5　加强预防性养护

（1）采用热拌沥青混合料或冷补材料及时补坑。

由于修补坑槽使用的混合料量少，可常备一些冷补材料。

此材料即使在雨天也不妨碍修补，且能立即开放交通。

（2）采用专门的施工机械进行扩缝、清缝、补缝、灌缝作业。

美国SHRP计划除Superpave外，还有一个课题就是裂缝的修补，可见对其的重视程度。

由于缝细不好灌缝，有时需要适当扩宽。

灌缝的材料需要有较高要求，通车后不被挤出，不被带走。

（3）对渗水严重的路段立即采用微表处全面封水。

微表处是目前国际上使用最广泛的封水方式，其他可以采用的还有喷涂表面复苏剂。

沥青路面水损害及其治理措施2008-12-1912:

32所谓沥青路面水损害，是指沥青路面在有孔隙水的工作条件下，由于交通动荷载和温湿胀缩的反复作用，进入路面孔隙的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的循环作用，致使水分逐渐侵入沥青与集料的界面，造成沥青膜从集料表面剥落、沥青混合料内部逐渐丧失粘结力、路面结构使用性能下降，并伴随麻面、松散、掉粒、坑洞或唧浆、网裂、辙槽等病害发生，同时诱发其他路面病害的损坏现象。

　　针对水损害这个世界性难题，国内外道路科研工作者对其形成机理、影响因素，评价水损害的试验方法、指标及水损害的控制、防治等各个方面都进行过系统研究。

　　一、水损坏现象的类型及其作用机理沥青路面较为普遍的水损害现象有麻面、松散、掉粒、坑洞、唧浆、网裂、辙槽等。

　　1.松散类：

路表麻面、松散、掉粒、坑洞沥青面层在孔隙水压力的反复作用下，使沥青膜从集料表面剥落、混合料中的集料相互之间丧失粘结力而逐渐变软直至松垮，导致麻面、松散现象；

在局部松散处，松散的集料颗粒逐渐掉粒、流失进而形成大小不一的坑洞。

　　2.裂缝类：

唧浆、网裂、坑洞半刚性基层基顶结合料与从路表连通孔隙及裂缝处下渗的水混合，在行车荷载的反复作用下，产生的高速动水压力冲刷基顶形成灰浆并从裂缝中被挤压而出形成了唧浆现象；

随着基层结合料的逐渐流失，面层也随着底部脱空现象的产生而形成沉陷、网裂，进而发展成坑洞。

　　3.变形类：

辙槽在行车荷载作用下，滞留在面层内的水使集料特别是粗集料表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，沥青混合料强度不断损失直至完全松散。

行车轮迹带下不仅出现了压缩变形现象，而且产生了严重的剪切破坏现象，轮下松散的沥青混合料向两侧挤出并鼓起，在轮迹带下形成车辙。

辙槽内有时还伴随着唧浆和网裂现象。

　　4.冻融循环破坏在冰冻地区或季节性冰冻地区，由于水凝聚结冰时体积增大，在沥青混合料内部会产生很大的膨胀力，致使混合料内部粘结力下降；

而当其融化时，又滞留于路面层内，在行车荷载作用下加速沥青膜的剥落。

在路表，冰雪融水进入沥青混合料内部，在行车荷载和冻融循环的反复作用下产生破坏。

而在下面层，当基础有较多的细粒土和孔隙时，冬季特有的毛细水使水分逐渐积聚在基层顶面，春融期过饱和的水进入下面层孔隙，在荷载反复作用下产生剥落现象和基顶冲刷。

　　总的来说，水损害的根本原因在于水的作用致使沥青对集料的粘附性能丧失，沥青膜从矿料表面脱落，而造成这种结果的两个关键性因素是水和外力的作用。

　　二、水损坏产生的原因及影响沥青路面水稳定性的因素导致沥青膜剥落产生水损坏的原因可从以下几方面进行分析。

　　1.沥青与集料的粘附性能沥青与集料的粘附性主要受自身性质的影响。

如沥青与矿料的化学成分，沥青与矿料表面的界在张力，沥青的粘性，矿料的空隙率，矿料的含水量和含泥量等。

研究表明，若粘附性不足4级以上，沥青膜容易脱离，造成路面水损害。

　　2.沥青路面施工时的孔隙率美国Zube对密级配沥青混合料孔隙率与透水性的研究以及Brown和Collins等在乔治亚州对离析混合料的研究表明，当沥青路面的孔隙率在8％（相当于设计孔隙率为4％而压实度为96％的情况）以下时，混合料的透水性很小，几乎不透水。

　　而在我国，高等级沥青路面施工时普遍存在以下问题：

现场孔隙率普遍偏大，多分布在8％～15％的范围内；

路面压实不足，孔隙率加大；

沥青混合料离析导致路面局部压实不均匀，即细集料集中的部位往往沥青含量偏多，孔隙率过小，而粗集料集中的部位则孔隙率过大。

这都为水的渗入提供了条件。

　　3.沥青路面结构层内部排水在道路工程中，人们比较重视路基和路界地表范围内的排水，采取的措施也很多。

但是对于路面结构层内部的排水则重视不够，甚至基本没有考虑。

我国高等级公路普遍采用半刚性基层，路面设计时一般不考虑路面结构层内部排水，普遍设计了埋置式路缘石、砌筑式路肩、浆砌挡墙，这些都妨碍了由各种途径侵入路面结构内部的水分排出。

　　4.评价沥青路面水损害指标不合理

（1）用水煮法试验评价集料与沥青之间的粘附性存在不合理现象。

一方面，集料与沥青的粘附性等级与路面水损害之间的关系没有建立，水煮法试验结果受人为主观因素影响很大；

另一方面水煮法只使用了9.5～13.2mm的粗集料。

事实上，部分细集料为砂，与沥青粘附性较差，没有得到评价。

（2）沥青混合料残留浸水马歇尔稳定度也存在致命的弱点。

经过75次马歇尔击实，试件孔隙率已达到设计的3％～5％，水很难进入，没有足够的水，检验不出沥青混合料的实际耐久性。

　　5.其它方面的原因路面开裂、老化加速水损害的发生，并形成恶性循环；

道路交通超载严重；

温度变化时产生的冻融循环作用；

酸雨、车辆渗油对路面的腐蚀；

在冬季、雨季气候条件下施工。

　　从以上分析可看出，影响沥青路面水稳定性的因素有：

（1）沥青混合料的性质：

包括集料性质与沥青性质。

（2）沥青混合料类型：

密级配沥青混合料结构密实、空隙率小，矿粉及沥青用量较大，沥青膜较厚，一般水损害较小。

断级配和开级配沥青混合料粗颗粒较多，沥青用量较少。

　　（3）施工条件：

沥青混凝土路面在施工时，如天气寒冷潮湿，建成的路面就易发生水损害；

另外如压实不充分或压实不及时，成型的路面内部存在较多的孔隙，水分易浸入沥青路面结构而导致水损害。

　　（4）施工后的环境条件：

施工后的环境条件包括气候及交通荷载情况，温度、降雨量、冻融及干湿循环等，都将影响水损害；

其它条件相同时，交通荷载繁重可加速水损害的发生和发展。

　　（5）路面下的排水情况：

路面下排水状况不良，进入路面的水不能及时排除，也将加速路面水损害的发生和发展。

　　三、沥青路面抗水损害技术措施

　　1.路面结构层均采用水稳定性好的密实型沥青混凝土实践证明，沥青路面结构层中仅有一层是密实型（I型）的沥青混凝土或仅设一层沥青砂来防止水损害远不能满足要求。

一旦水通过各种途径进入到空隙率较大的结构层中，便会滞留于其中，使强度显著降低，并随着交通量的增加，出现水损害现象。

　　2.改善沥青与矿料之间的粘附性为了减轻沥青路面的水损害，改善与提高沥青混合料的水稳定性与耐久性，需要增加沥青与矿料之间的粘附性。

经验证明，我国目前所使用的表面层石料与沥青的粘附性都比较差，不能满足技术要求，必须采取抗剥落措施，以改善矿料与沥青之间的粘附性。

目前我国常用的抗剥离措施主要是添加抗剥落剂。

　　3.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。

　　4.设置路面结构内部排水系统设置良好的路面结构内部排水系统，迅速排除渗入路面结构内的水分，避免自由水在路面结构层中积滞的时间过长，从而改善路面的使用性能的措施能够从根本上解决沥青路面的水损害问题。