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沥青路面水损坏的成因及预防

　　摘要：高等级沥青路面水稳性不足,在行车特别是超重 车的作用下易破坏层间稳定性和路面结构,影响路面 的整体稳定性和强度,降低路面的耐久性。为此，文章围绕沥青路面水损坏的特性及成因进行了探讨，并结合时间工作经验总结了水损坏的预防措施。
关键词：沥青路面 水损坏 特性 因素 预防
0 引言
沥青路面水损坏是一个普遍存在的问题，也决不是一个过时的话题，特别是在中国南方地区。沥青路面水损坏问题的本质是沥青与集料在静、动水压力作用下的持续粘附能力，这也是该问题的核心。
1 沥青路面水损坏的特性
沥青混合料水损坏的作用机理，主要依据是沥青对集料的粘附理论，包括力学理论、化学反应理论、表面能理论和分子定向理论。
　沥青特性 沥青一般带负电荷，由于含有少量羧酸和亚枫而呈弱酸性；而集料的岩性决定了集料表面电荷的性质和酸碱特性。所以，按照化学反应理论，沥青对集料的粘附性决定于集料的岩性。
　集料特性 某些集料过分坚硬致密，破碎后表面光滑不利于沥青粘附。潮湿的集料与沥青的粘附性大大降低。滞留在混合料内部的水分夏季遇高温会变为水蒸汽，使沥青膜从集料表面撑开。而有些吸水率稍大的集料，只要施工时彻底干燥，沥青将会被吸入集料内部一部分，反而有良好的水稳定性。集料中含有泥土对沥青混合料得水稳定性的影响很大，土壤都带有负电荷，它是强亲水物质。单从材料本身的角度而言，水渗入路面中的途径还是很多的。　　
因此，在改善沥青对集料粘附性的同时，对路面结构和排水进行研究改善显然是十分必要的，国内、外对透水基层、抗滑密实的上封层和排水设施等进行了研究与应用，这是疏导的方法。
2 影响沥青路面水损坏的路面结构因素分析
路面结构组合和路面排水设计合理时，路面排水通畅，路面结构内部基本无积水或不至于产生动水压力，有利于沥青混合料的水稳定性，反之则不利于沥青混合料的水稳定性。
　路面结构组合设计
　材料——沥青混合料类型。沥青混合料为全开式结构或密实式结构时，路面不易发生水损坏；沥青混合料为半开式结构时，路面易发生水损坏。随着公称最大粒径的增大，渗水系数将增加，所以为了做到密水，减小公称最大粒径是有效的。
施工失败时以上关于沥青混合料类型对路面水损坏的影响的分析不适用。沥青路面密实度小，则孔隙率大，路面结构内部积水，在车辆荷载作用下易产生动水压力。
　结构组合。路面结构组合设计包括给路面不同层位选择恰当的材料类型，保证路面结构的整体承载力和水稳定性。这包括选择密实而具有良好骨架结构的沥青混合料，使得路面不至于发生表面型水损坏；选择良好的透层和粘层材料，使得路面整体强度足够，不至于发生内部型水损坏；处理好接缝，避免缝边级配离析和压实不足。
　路面排水设计 路面排水设计与沥青路面水损坏密切相关，适当的路面排水设计与路面结构设计组合可以极大地减缓路面水损坏。路面排水设计应遵循几个原则，使得路面降水尽快通过路表迳流排走，进入路面结构内部的水以尽量快的速度通过路面结构内部排水系统排走。
　中央分隔带排水。在我国，中央分隔带植树防眩而不加封闭带来的水损坏现象一直以来没有得到改善，但近年来，一些公路特别是改扩建的公路开始将植树以外的面积采用浆砌片石等措施进行封闭。遭受抱怨的还有反滤土工布被立柱打穿，造成中央分隔带渗水，但可从设计上检查立柱尺寸是否足以穿透土工布。

　硬路肩排水。挡水式的路缘石使路面表面排水滞留在路面上成为水坑，也妨碍了具有一定透水能力的表面层的内部积水从硬路肩排出。近年来较多采用了平放的路缘石，不至于使水滞留在路面上。
　路面结构内部排水。挖方路段的排水往往是薄弱环节，尤其要注意边沟的深度，不仅能排路表水，还应能排结构层的水，使路面内部的水能排入边沟。路基中有地下水或裂隙水冒出时，将使路基含水量过大，承载能力严重降低，所以挖方路段的纵向排水盲沟也是很重要的。
　施工质量和工艺 施工质量和工艺的可靠、合理是一切设计得到体现的保证，是工程建设的生命。没有施工质量和合理的工艺作保障，任何完美的设计都只是一纸空文。
3 水损的防治
水是水损害之源，对付水损害可采取封排的方法，防治水损主要从设计和施工两方面入手：
　设计方面 为防止沥青路面因水而引发的早期破坏，除要求路基、路面必须具备足够的稳定性和强度外，路面必须具有良好的排水功能。为此，路面排水设计应成为路面设计中的重要内容。
　路面结构防水设计 沥青路面结构组合设计中，应根据沥青混合料粒料公称最大直径确定合理的面层厚度，防止离析，以减少路面渗水。此外，应尽可能采用有利于减轻沥青路面裂缝的设计方案。
　路面结构排水设计 路面排水可分为路表排水和结构排水。路表排水是指水沿路面横坡和路线纵坡所合成的坡度流至路基边坡直至边沟，排出路基之外，这点在路面排水设计中已考虑到，而路面结构排水考虑的还不够充分，是导致水损的重要原因。可以采取以下措施：①设置沥青下封层。一方面将基层封闭起来，避免直接受到水的冲刷，另一方面形成一个光滑的界面，以利基层表面水的排泄。②硬路肩的结构设计，应考虑将路面结构内的水迅速引向路基之外。可采用设置碎石垫层或外包土工布的纵横向盲沟等措施。③设置中央分隔带时，同样也应考虑沿界面水的排出通道，如弯道处的中央分隔带必须设置纵向排水沟，然后通过集水井、横向排水等设施，既排路表水，又排下渗水。另外，填土的分隔带顶部做成抛物线拱起，并大面积种植草皮封盖，尽可能减少雨水下渗。④地处软土地基或高填土路基的路面，由于路基沉降作用，随着时间的推移，路在横坡度逐渐变小，严重时会出现平坡甚至倒坡现象。因此，建议路面横坡度的设计值，在规范值的基础上增加％-1％的预拱度，以抵消路面横坡度的损失，使渗入面层的水能沿着基层较大的横坡向外排泄。⑤设置内部排水层。将积滞在路面结构在内的水份及时排至路面和路基结构外，将有利于改善路面的使用性能，大大提高路面的使用寿命。⑥地下水位较高路段，可设置垫层以隔断毛细水，垫层应具有排除上下两方面来水的作用。
　施工方面
　确保面层质量 注重混合料、摊铺及碾压质量，切实提高沥青和矿粉的粘结力、路面压实度与平整度，努力降低不均匀性和渗水率。
　控制基层质量 摊铺基层过程中，严禁出现明显的离析现象，尤真在主车道位置上。防止出现薄弱夹层，找平过程中“宁高勿低”，严禁“薄层贴补”，并要加强养生期的养护，以防养护不到位裂缝增多。
　增强层间粘结 沥青下封层施工前，必须将基层表面的浮灰全部清除干净。

沥青路面水损坏涉及设计、施工和养护等众多环节，而路面结构设计的影响尤其重要。针对沥青路面水损坏的现状，显然应该从设计的角度下更多的功夫，要想在短时间内解决路面设计方法体系显然是有不小困难的，然而，从材料的角度对沥青路面水损坏的室内、外试验研究也还很不够，特别是没有从理论上很好地解决沥青混合料水稳定性的原理，这也是沥青混合料水稳定性设计和检验的难题所在。