沥青路面水损害的成因分析与防治措施

1、沥青路面水损害的成因分析与 防治措施沥青路面水损害的成因分析与防治措施一、沥青路面水损害的类型与特点沥青路面由水引起的破坏统称沥青路面水损害。沥青路面水损 害是沥青路面最常见的破坏现象之一。沥青路面水损害一般有以下一 些类型及特点：1. 破坏多发生在雨季，有时一场几天的大雨就可导致严重破坏。2. 行车道破坏严重，超车道一般没有破坏，显然与重车、超载交 通有关。3. 破坏之初一般都先有小块的网裂冒白浆，然后松散成坑槽。4. 发生水损害破坏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 沥青混合料摊铺不均匀有关，有些严重不均匀的路段可能是泛油与

2、水 损害同时发生。二、沥青路面水损害形成原因调查表明，造成沥青路面早期水损害破坏的原因非常复杂，可以 归结为沥青混合料空隙率过大、路面渗水、排水设施不完善、压实度 不足、沥青混合料抗水损害能力不足和厚度偏薄等。沥青路面水损害 的发生通常是由水渗入并滞留在沥青路面中引起，交通荷载的反复作 用则加快了沥青路面水损害的发展速度。三、沥青路面水损害的防治措施1. 关于表面层的空隙率与级配认真选择表面层矿料级配非常重要，最重要的指标是混合料的设 计空隙率和路上的实际空隙率。据研究，沥青路面的实际空隙率在 8% （相当于设计空隙率4%压实度96%）以下时，沥青层中的 水在荷载作用下一般不会产生动水压力，不

3、容易造成水损害破坏。而 当路面实际空隙率为8-15%的范围内时，水容易进入混合料内部, 且在荷载作用下易产生较大的毛细压力成为动力水，易造成沥青混合 料的水损害破坏。按照美国最近对superpave和sma的综合研 究，对高速公路高速开放性交通要求目标空隙率应为4%左右，对 慢速及静止交通要考虑石料压碎问题，如果环境条件许可，目标空隙 率对搓揉压实机可提高至4.5-5%,对马歇尔试验可提高为 5-5.5%,并要求粉胶控制在0.8-1.6范围内，且严格统一按现 行规范规定的方法测定空隙率。回顾我们国家初期修建的京津塘等高速公路，釆用了在欧美、日 本等许多国家常用的i型密实式沥青混凝土，路面渗水很

4、少，并没有 发生水损害的破坏现象。但构造深度较小，对抗滑不利；后来设计规 范根据有关研究成果将构造深度作为抗滑性能的一项主要指标与摩 擦系数并列，要求不小于0-55mm,有些工程考虑到设计规范规定 构造深度是在竣工后第一个夏季测定，交工验收时的构造深度要求又 进一步提高，一般达0-7-l.Omm以上，导致表面层不得不都改 用ak类、抗滑表层级配，并逐步从ak13变为ak16o随 着构造深度的增大，空隙率也跟着增大，设计空隙率往往在6%以 上，路面空隙率一般在10%以上，成为渗水严重的半开结构。后来 许多人对级配作了各种调整，有些间断级配混合料尽管理论上有许多 优点，但施工难度较大，受级配和油石

5、比的波动影响比较敏感，稍有 变化容易造成不均匀，致使路面不是泛油就是透水，实际效果并不理 想。为了解决空隙率与构造深度的矛盾，既提高耐久性又使路面具有 较好的表面功能，采用沥青玛砖脂碎石混合料或同时应用改性沥青是 比较理想的，它对解决水损害问题有良好的效果。但釆用sma必然 要增加相对应成本，除了少数重要的工程和交通量特别大的工程外, 它不可能成为普遍采用的结构。2. 加强压实度，减少空隙率有些单位对压实度的重要性认识不足，压实不足是一个比较突出 的问题。例如：（1）追求平整度和担心构造深度使压实度受到影响。尽管压实的测 定数据都合格，但准确性令人怀疑，有些工程不按规范要求的方法测 定压实度（

6、标准密度取值不合适，或随意调整标准密度）；个别工程主 管出于功利思想和互相攀比风气的影响,提出了一些不切实际的平整 度要求和惩罚措施，导致片面追求平整度，放松了对压实度的控制。 这些工程的共同点是通车以后平整度迅速下降，面层压实变形明显。 有的工程担心影响平整度和构造深度而不用振动压路机，但轮胎压路 机的吨位又偏轻。应该明确的是平整度固然重要，但压实度更重要, 必须在确保压实度的前提下提高平整度。（2）现行的规范对压实度的要求规定有缺陷。在美国要求符合3 个或其中1个压实标准：a）实验室马歇尔密度的96%； b）实测 最大理论相对密度的92%； c）试验路钻孔密度的99%。实际上 前两个标准可

7、以互相换算，若最大理论密度dmax和马歇尔试件密 度dms,则以小数表示的空隙率v设计=：1dms/dmax,若钻 孔试件的实测密度d芯样实测，则按马歇尔密度计算的压实度kl 与按最大理论密度计算的压实度k2之间有下列关系kl=d芯样实 测/dms, k2=d 芯样实测/dmax=k：L xdms/dmax=kl. x （1v设计）。其中关键是混合料的设计空隙率v设计。k96%, k2=92%两个标准等效的条件是v设计=4.17%o也就是说，当 空隙率小于4.17%,要求压实度为马歇尔密度的96%,意味着比 控制最大理论密度的92%要高，相反当空隙率大于4.17%时，要 求压实度为马歇尔密度的

8、96%,意味着比控制最大理论密度的 92%要低。例如当空隙率为8%时，达到马歇尔密度的96%,实 际上只达到最大理论密度的8&3%,要求达到最大理论密度的 92%,则应该达到马歇尔密度的100%e所以对设计空隙率大于 4%的层次，现行规范规定马竭尔密度的96%的压实标准是偏低 的，现在江苏省的一些高速公路已经开始同时采用理论最大密度 92%进行双控，也有些工程已经将压实度标准从96%提高到 97%或 98%。考虑到压实度测定的不同做法，国外也有直接釆用路面钻孔的空 隙率作为质量控制指标的，如sma路面一般要求空隙率不大于6% 等等。实际上空隙率与压实度之间也可以换算：v现场=1d芯样实测/dm

9、ax=lk2或v现场=1kl x(lv设计)(3) 有些工程出于平整度的考虑，不切实际地采用一台摊铺机全幅摊 铺的方法，容易造成沥青混合料离析，振捣力较小，压实不均匀。国 外普遍采用两台摊铺机梯队式的摊铺方法，这种特别加长的摊铺机是 国外厂商专门为中国特制的。建议公路一般采用两台摊铺机梯队式的 摊铺方法。3. 采用合理的集料粒径和适宜的沥青面层压实层厚度现在沥青面层的集料粒径普遍偏粗，与其相匹配的压实层厚稍偏 薄，不利于压实。美国以前规定结构层厚度应不小于最大粒径的2 倍，现superpave提出宜为公称最大粒径的3倍，澳大利亚要求 25倍。现在表面层普遍釆用公称最大粒径16mm,厚度4cm,

10、 相当于25倍，显得稍薄，如按3倍宜采用5cm。4cm表面层如 果釆用13mm可能会好一些。由于集料生产和价格的关系，16mm 的最大粒径是我国常用尺寸，当初是由lh20转过来的，按欧洲 的级配系列，公称粒径16mm的最大粒径是22.4mm,不是 19mm。中下面层的厚度5-6cm与粒径265mm相比就更薄。 我国施工规范规定表面层集料最大粒径不大于层厚的1/2,中下面 层不大于2/3,以及设计规范对适宜厚度的规定对高速公路有些不 合适。沥青混合料的集料粒径大产生的离析是普遍存在的问题。不仅表 面层，中下面层更严重。底面层混合料普遍釆用空隙率较大的ac 25型沥青混凝土，粗集料粒径偏大（全幅摊

11、铺离析更甚），离析无 法避免，层厚越薄，越易导致局部区域空隙过大，成为透水、积水和 积浆的场所，容易导致沥青与集料剥离。当然集料离析还有另一个更 重要的原因是施工所使用材料的变异性太大，砾石料料场水平低，来 源杂、不稳定，使级配变化太大，往往不能达到配合比设计的要求。 我们应该象重视沥青质量一样重视混合料总量90%以上的砾石材 料的质量。我国原来的规范对集料最大粒径与最大公称粒径的定义不明确， 使用较混乱,今后应该注意在此基础上根据集料粒径选用合理的沥青 面层的设计压实厚度。随着时代的发展和认识的提高，不能单纯过分 地追求减薄。下表列出了集料粒径和最小面层的关系，一般宜按最大 公称粒径的3倍考

12、虑。4. 做好路面排水和封水在雨季水进入沥青层内部是不可避免的，但是我们通常在路面设 计时一般不考虑路面结构层内部排水问题，相反普遍设计了埋置式路 缘石、砌筑式路肩、浆砌挡墙，阻碍了渗入路面内部的水排出；而且 有的路段纵坡不顺，拦置式路缘石使路表水不能从边缘迅速排出，反 而阻水导致局部积水，这个问题在桥面板上特别突出。在设计时应从以下几个方面考虑排水问题:(1) 切实做好中央分隔带的排水，避免绿化浇水横向渗入路基。如 果不能保证排水，不如改绿化带为表面用水泥混凝土或沥青层封住。(2) 保证路表水排水顺畅，挡水式的路缘石有可能使水滞留在路面 上成为水涵，不如做成平的，或者干脆不做缘石，让水漫流至

13、路外, 但路肩及边坡必须经得起水的冲刷。(3) 路面设计必须考虑混合料内部层间的水和缝隙水的排水问题, 保证渗入路面内部的水能排出路外。可以在中下面层边缘设置15cm宽的碎石层盲沟(有的加设土工布)纵向排水，每5m有一个 出口(有的中间设排水管)通到路外，上面覆盖表面层；也可以表面 层只铺至行车道，紧急停车带不铺，中面层上洒布改性乳化沥青封层, 使渗入表面层的水从界面上流出。埋置式路缘石会挡住结构层水的排 出，不宜釆用，沥青路缘石的效果较好。(4) 挖方路段的排水往往是薄弱环节，尤其要注意边沟的深度，使 其不仅能排路表水，还应能排结构层的水，且路面内部的水能排入边 沟O(5) 考虑排水性能，开

14、展对半刚性基层和级配碎石柔性基层的研 究。现在我国几乎全部采用半刚性基层，且强度越来越高，这对整体 承载能力是好的。但当沥青面层不能完全封住水时，下渗的水分及从 裂缝进入的水分就长时间滞留在沥青面层和半刚性基层的界面上，在 荷载作用下形成灰(泥)浆,并形成唧浆，最后导致沥青面层的水损害 破坏。基层要不要考虑透水性能，要不要限制4.75mm以下细料含 量，要不要限制强度的上限，是一个值得研究的问题。(6) 在沥青面层下设置排水层，可以是级配碎石层，也可以是沥青 或水泥稳定碎石层，空隙率应达到15%以上。但施工期间必须保证 路面不被污染和将空隙堵住，如果做不到则起不到作用。关于这方面 的做法必须加

15、以研究，取得经验后推广。(7) 加强沥青层与沥青层之间的黏结。现在许多工程的施工顺序安 排不当，在沥青面层铺筑过程中或铺筑后，开挖中央分隔带、埋置管 道、埋设路缘石，挖出的土污染了沥青面层，即使清扫也扫不干净, 有的甚至不洒粘层油，土影响了上下层的黏结和协同作用。施工规范 对粘层油的规定要求不严格也是缺陷。应该合理安排施工顺序，所有 开挖、埋设、绿化等工序应该在基层施工过程中同步完成，最后铺筑 沥青层。严格禁止在沥青面层铺筑过程中或铺筑后将挖开的土堆放在 沥青面层上造成污染。(8) 改进透层油或下封层，使其真正起到作用。在半刚性基层上洒 布乳化沥青透层油时经常透不下去，以及施工前运输车辆及施工过程 中将透层破坏，透层油起不到将沥青面层与基层连接成为一体的作 用，更起不到封住水的作用。为了做好透层油，在半刚性基层上一般 宜采用煤油稀释的中凝液体沥青；为了使透层油至少透下去5mm, 并减少唧浆，上基层最好釆用水泥稳定碎石，少用二灰碎石。5. 提高沥青混合料的水稳定性沥青路面的水损害主要是水侵入沥青混合料后，起了两个方面的 破坏作用：一减少了沥青对矿料的黏附力，二破坏了沥青混和料相互 之间的黏结力。要提高沥青混合料的水稳定性，就必须选择合适的沥青和矿料来 制作沥青混合料，以提高其黏附力和粘结力。经过国内外大量的研究 发现，选