沥青砼路面水损害研究

　　水损害是沥青路面的主要损害之一，常常会影响使用安全以及公路的寿命，本文针对水损害这一问题提出几个应对措施。

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　　一、城市沥青道路水损害的特点分析

　　1.1 水损害的概念

　　所谓水损害，是沥青路面在水或冻融循环作用下，由于汽车动态荷载的作用，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青膜从集料表面剥离，沥青混合料掉粒松散，继而形成路面坑槽、推挤变形等损害现象。

　　1.2 水损害的特点

　　水损害破坏多发生多雨季节或冰雪融化季节，有时甚至一场大雨或一个多雪冬季过后就会导致路面大面积严重破坏;使用期短、裂缝少的沥青路面发生破坏少，一般是裂缝多、透水严重、排水不畅的路段易于发生破坏;一般不会发生全路段同时破坏，施工质量不均匀、 质量差的部位先期破坏;破坏之初先有小块网裂、唧浆，然后松散成坑槽;一般多发生在重超载车辆多、交通流量大的路段。

　　造成沥青路面早期水损害的原因非常复杂，主要有沥青混合料抗水损能力差、路面渗水、路面排水不畅长时积水、施工差异、重载作用、极端气候等，水损害都是发生在上述各种最不利条件的组合情况下。

　　二、水损害对沥青混合料的作用机理

　　2.1 水作用下的沥青剥落机理

　　没有水侵入的情况下，沥青与集料的粘结一般不会出现问题， 出现问题的根源是水， 这是沥青剥落的第一先决条件，沥青混合料长时间处于水的包围之中，由于表面张力理论和表面电位理论，水置换沥青与集料的粘结而导致水损害;第二个先决条件则是外力的存在， 交通荷载的反复作用使沥青与集料间发生剪切破坏，沥青膜剥离寂寥松散形成坑槽。

　　美国沥青协会把沥青剥落机理归纳为撕裂、置换、瞬间乳化、间隙压力、水力冲刷等情况。为了建造稳定耐久的沥青路面，沥青与集料的粘附性与抗剥离性能是防止路面破坏的最基本的条件。

　　2.2 重冰雪地区城市道路水损害的破坏类型

　　冰雪的自然融化形成的水进入沥青混合料内部，持续作用时间长，在汽车荷载和反复冻融作用下产生破坏，也是水损害的常见情况。

　　北方大多城市降雪后，为尽快恢复交通，较多使用氯盐类无机融雪剂，一是与沥青产生化学反应，大幅折减沥青与集料粘附力;二是与集料表面活性发生反应，降低集料与沥青的吸附作用，致使大多沥青老化、裂缝增多。

　　三、提高沥青路面水稳定性、减少水损害的应用技术

　　为了提高沥青路面的水稳定性， 防止水损害早期破坏， 必须从路面各层次的结构设计、 排水设计、沥青混合料组成、材料组成、施工质量、养护管理等各途径考虑。

　　3.1 抗剥落技术应用

　　由沥青粘附—剥落理论可知，沥青与集料的粘附性取决于二者性质，通常选用粘附性好的碱值高的硬质石灰岩石料和粘性大的沥青品种。但碱性高的石料一般耐磨性差，不能适应路面抗滑和耐磨性能。不少城市也选用酸性石料(如玄武岩)，致使抗水损害能力不足，必须采取抗剥离措施，或选用改性沥青。

　　⑴石灰类抗剥离措施

　　用干燥的磨细消石灰或生石灰分作为填料的一部分(矿料总量的 1-2%)或将粗集料用石灰浆处理后使用，其作用是：可以提高沥青粘性，使集料的表面性质得到改善;降低集料表面负电荷，降低表面能，水稳定性好;能使集料表面活化，提高与沥青粘结力;石灰的活性成分能与沥青发生反应，生成具有表面活性剂的钙盐;石灰中的钙离子能置换集料表面的氢、钠、钾等离子，在集料颗粒间形成结晶的石灰石，加强与沥青的粘结，改善酸性集料性质。

　　⑵沥青中掺加液体抗剥落剂

　　随着表面化学的发展，为能使用酸性石料，各种表面活性抗剥落剂应允而生，现在大部分使用的是胺类表面活性剂，其分子一端是亲水性好的胺基，一端是亲油性的烷基，从而起到抗剥离效果。但普通胺类抗剥落剂在高温时易分解，会降低抗剥离效果。掺加抗剥落剂的沥青混合料必须预先对混合料进行短期及长期老化试验，以评定抗剥离剂的高温老化性能，确定品种适用性及浓度。

　　⑶掺干水泥的沥青混合料

　　在沥青混合料中掺一定剂量的干水泥，水泥遇水迅速硬化，水化产生物逐渐增多并相互搭接形成多道由内向外逐渐增强的屏障，阻碍和拦截水分子向界面渗入，避免了部分水损害而提高沥青混合料的水稳定性。

　　3.2 道路内部排水系统

　　我国普遍采用沥青层至少有一层密级配沥青砼和透层油封层来防止雨水渗入面层和基层，而实际上由于沥青厚度薄、施工期对透层油的破坏、施工不均匀、路面裂缝等因素，沥青面层本身难以封住水，而普遍采用的半刚性基层又是不透水的，造成水分长期积聚在沥青层间。所以探索使用排水性的面层和基层变得十分重要。

　　⑴OGFC 排水性沥青砼路面

　　OGFC即大空隙排水式沥青混合料，是一种典型的排水性路面应用。是在不透水的沥青砼层面上铺筑孔隙率>18%的沥青砼抗滑表层，使雨水通过层内连通空隙沿横坡排出路外，不至于路表成水膜和径流，具有良好的抗滑、抗车辙和降噪优点，利于排水和交通安全。其缺点是下面层要封水且强度高，空隙易污染堵塞，施工难度较大。

　　⑵排水基层应用

　　在沥青面层下设置排水基层，可以采用级配碎石层;也可以用嵌挤良好的大粒径的沥青碎石或水泥稳定碎石层，孔隙率应达到15%以上。排水基层的应用，可以有效解决理清面层封不住水而进行对渗入路面结构的水分排出，避免水损害。

　　⑶构建道路内部排水系统

　　对于沥青面层要考虑封水，防止水下渗;对于基层要考虑排水性能， 解决面层因各种原因封不住水的状况下进行排水、防止地下水上升级外界水入侵路基，是提高水稳定性的必要措施。

　　3.3SMA 路面技术应用

　　近年来，SMA 路面在高等级公路和城市主干道中逐渐推广应用。 SMA是有改性沥青、矿粉、纤维稳定剂及少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料股价间隙而组成一体的沥青混合料，是由于普通沥青砼的不足而实践探索出的新的路面结构，具有优越的抗车辙、抗滑抗裂、水稳定性好及耐久性高的优点。

　　在水稳定性方面，纤维稳定剂具有加筋、分散、吸附、稳定、増粘的作用，使用改性沥青可提高与集料的粘附，孔隙率小，几乎不透水，玛蹄酯与集料结合能力强，极大改善了混合料的水稳定性。城市道路中的快速主干路应推广使用SMA路面来改善路面性能。

　　3.4 长寿命沥青路面技术

　　长寿命沥青路面是国际道路工程界提出的新技术，在国外得到了广泛研究的实践，我国只是在个别高等级公路做过试验段，并未推广使用。在充分实验研究的基础上在城市道路中推广长寿命路面技术，虽一次性投资大，但可大大延长路面寿命(可达 50年不进行结构性维修)，解决城市道路过早损害、 改造难度大的现状。其特点是厚的沥青层(一般25cm 以上)铺筑在高强度路基或半刚性基层上，理论依据是轮胎下10-15cm区域是高受力区域，也是损坏的主发区域。高质量的沥青砼面层(SMA 或OGFC)、高模量抗车辙的沥青砼中间层、高柔性抗疲劳的HMA 沥青砼基层使路面具有特好的抗车辙、抗疲劳、水稳定性好、耐久性高的优点。

　　四、结语

　　综上所述，要防止水损害，应从综合应用提高水稳定性的技术，并在施工中重点控制压实和质量不均匀，做到有效防渗水和排水，避免“重建轻养”，确保排水系统畅通、及时处理路面裂缝损坏，以提高城市道路的使用寿命。

　　参考文献：

　　[1]屈殿功等 OGFC 排水性沥青混凝土路面施工技术，公路2004(1);;

　　[2]公路沥青路面设计规范JTG D50-2006;

　　[3]公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004。

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