摘要：由于近年來(lái)高速公路路面出現(xiàn)水損害頻繁，嚴(yán)重影響行車的安全，因此，如何采取有效措施減輕并徹底解決水損害問(wèn)題已擺在我們面前，本文通過(guò)對(duì)沈陽(yáng)至山海關(guān)高速公路路面的調(diào)查研究，著重從路面水損害破壞原因入手，提出解決和預(yù)防措施，以供大家日后借鑒。
關(guān)鍵詞：瀝青混凝土；荷載；早期病害；水損害；空隙率；滲水
1、前言
近年來(lái)，由于交通量的不斷增長(zhǎng)，重車增多，大型貨車超載嚴(yán)重和渠化行車的作用，給路面帶來(lái)了明顯的早期破壞逐漸增多。瀝青路面研究有關(guān)的課題也集中在車轍、低溫開(kāi)裂和疲勞開(kāi)裂這三大破壞形式上。近年來(lái)，另外兩種破壞形式——水損害和反射裂縫也逐漸引起人們的注意，也已形成世界性范圍的問(wèn)題。我國(guó)在這方面的研究還很少，還沒(méi)有引起人們足夠的重視。直至最近，一些高等級(jí)公路發(fā)生了較為嚴(yán)重的水損害問(wèn)題，也到了重視水損害問(wèn)題的時(shí)候了。沈陽(yáng)至山海關(guān)高速公路自2000年l0月通車，2001年有些路段出現(xiàn)了水損害現(xiàn)象，開(kāi)始出現(xiàn)少量唧漿，并拌有輕微沉陷。隨著時(shí)間的推移，特別是長(zhǎng)期下雨后，路面的唧漿愈來(lái)愈多，并出現(xiàn)輪跡處路面向兩邊推擠而隆起，輪跡處繼續(xù)沉陷，再發(fā)展，靠近輪跡的隆起部分破損，很快就出現(xiàn)松散、坑洞。松散的集料表面光溜溜的，瀝青膜已剝落貽盡。這是典型水損害現(xiàn)象。
在我國(guó)南方多雨地區(qū)，水侵入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的機(jī)會(huì)較多，行車造成的動(dòng)水壓力和抽吸力會(huì)使瀝青薄膜剝落，并導(dǎo)致路面產(chǎn)生嚴(yán)重的水損害。北方冰凍地區(qū)，雖然降雨量小，但凍脹和翻漿同樣會(huì)對(duì)路面造成嚴(yán)重破壞。特別在冬春季節(jié)，降雪和降水頻繁，水滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部后，夜間結(jié)凍，第二天白天化凍，夜間又結(jié)凍。這種連續(xù)的凍融循環(huán)不斷加劇路面的破壞。因此，采取有效措施減輕并徹底解決水損害現(xiàn)象，是當(dāng)前高速公路瀝青路面早期病害研究所面臨的主要問(wèn)題。
2、水損害的原因
瀝青路面的水損害是瀝青路面存在水分的條件下，經(jīng)受荷載和溫度的反復(fù)作用，使瀝青膜逐漸從集料表面剝離，并導(dǎo)致集料之問(wèn)的粘結(jié)力喪失，而發(fā)生路面逐漸出現(xiàn)麻面、松散、坑槽等病害。這些損壞有以下特點(diǎn)：
(1)破壞發(fā)生在雨季，有時(shí)一場(chǎng)大雨就導(dǎo)致嚴(yán)重破壞。
(2)破壞之前一般先有小塊的網(wǎng)裂，出現(xiàn)唧漿，然后松散形成坑槽。
(3)發(fā)生水損害的地方一般是透水或排水不暢通的部位，挖開(kāi)可以看見(jiàn)下面有積水或浮漿。
(4)行車道破壞比較嚴(yán)重，超車道一般沒(méi)有破壞，這與交通量、重載和超載交通有關(guān)。
(5)一般不會(huì)整個(gè)路面同時(shí)破壞，這顯然是由于瀝青混合料的離析造成粗集料集中，形成局部區(qū)域空隙率過(guò)大，使路面滲水。
瀝青路面產(chǎn)生水損害現(xiàn)象既有內(nèi)因也有外因。外因主要與降水量、交通量、交通組成和行車速度有關(guān)。通常降水量大的多雨潮濕地區(qū)，水損害現(xiàn)象較為嚴(yán)重。交通量大，超載車輛多，并且行車速度快的高速公路水損害現(xiàn)象非常突出。水損害的內(nèi)因首先是由于瀝青混凝土的空隙率較大以及壓實(shí)度偏小，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際空隙率大，由于混凝土不均勻造成的局部空隙率更大。另外，瀝青與碎石的粘結(jié)力不足也是重要原因。還有，路面設(shè)計(jì)時(shí)未考慮路面結(jié)構(gòu)層排水，沒(méi)有設(shè)置有效的防水層，不能很好的阻止水侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)于進(jìn)入內(nèi)部的水又不能很快的排出，這樣就為水損害的形成提供了有利條件。
對(duì)于采用密實(shí)的I型級(jí)配路面結(jié)構(gòu)，由于空隙率很小，理論上是不應(yīng)該產(chǎn)生明顯的水損害現(xiàn)象，但實(shí)際卻不是這樣。在調(diào)查分析中可以發(fā)現(xiàn)，水損害經(jīng)常是一個(gè)個(gè)孤立的隨機(jī)分布的小坑洞，有的路段數(shù)量較多，有的路段數(shù)量較少。事實(shí)上，鋪成的瀝青混凝土常是不均勻的。水損害常發(fā)生在瀝青混凝土層空隙率較大和自由水容易透人的位置。當(dāng)結(jié)構(gòu)層不均勻性愈大時(shí)，空隙率較大的位置愈多，水損害現(xiàn)象也就愈嚴(yán)重。導(dǎo)致瀝青混凝土不均勻性大的主要原因包括：礦料顆粒組成的變化，瀝青混合料拌和不均勻(拌和時(shí)間不足)，現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料離析，瀝青混合料溫度不一致(攤鋪機(jī)后面不同位置瀝青混合料的實(shí)際溫度常有明顯差別，甚至高達(dá)40℃左右)�？梢�(jiàn)，瀝青混凝土的不均勻性是造成密實(shí)的I型級(jí)配路面產(chǎn)生水損害的原因。
3、水損害的預(yù)防
調(diào)查表明，造成瀝青路面水損害破壞的非常復(fù)雜，可以歸結(jié)為瀝青混合料空隙率過(guò)大、壓實(shí)度不足、路面滲水、路面厚度偏薄、瀝青混合料抗水損害能力不足、排水設(shè)施不完善等。水損害的預(yù)防和治理是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，它涉及到材料的級(jí)配，結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)，施工的工藝水平以及通車后的長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)。因此，必須從設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)三方面綜合考慮采取多種措施，才能有效預(yù)防水損害現(xiàn)象的產(chǎn)生。具體如下：
(1)應(yīng)該考慮如何使水不容易侵人路面結(jié)構(gòu)層。例如，防止中央分隔帶植草植樹(shù)后水侵人路面，有的高速公路將中央分隔帶封閉后，在其上擺大盆栽樹(shù)是一種值得提倡的措施；防止凸型中央分隔帶兩側(cè)緣石與面層瀝青混凝土連接處粘結(jié)不好而透水，如京津唐高速公路那樣不作凸型中央分隔帶并取消路緣石，消除水透人面層的這一途徑。此外，當(dāng)出現(xiàn)縱向和橫向裂縫時(shí)應(yīng)該及時(shí)封閉，防止水沿裂縫侵人結(jié)構(gòu)層。為較好的防止水侵人，可以使面層的各層都采用空隙率不大于5％ 的密實(shí)瀝青混凝土。實(shí)踐表明，瀝青面層中那一層空隙率大，一旦水進(jìn)人，那一層就會(huì)產(chǎn)生水損害。某高速公路瀝青面層的表層和中層都是密實(shí)的I型瀝青混凝土，但底面層是空隙率較大的Ⅱ型瀝青混凝土，開(kāi)放交通不久，在某些路段上產(chǎn)生了早期縱向裂縫。雨水從縱向裂縫進(jìn)人并滯留在底面層，使瀝青混凝土的強(qiáng)度顯著減弱。雖然初期瀝青面層尚未產(chǎn)生其他明顯的水損害現(xiàn)象，但隨著開(kāi)放交通時(shí)間增長(zhǎng)，路面逐漸產(chǎn)生了網(wǎng)裂等表面破損。因此，在保證面層混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗滑性的基礎(chǔ)上，應(yīng)該盡量減小各層混合料的空隙率，最好全部面層結(jié)構(gòu)都采用空隙率不大于5％的密實(shí)瀝青混凝土。
(2)應(yīng)該提高瀝青與礦料的粘結(jié)力。當(dāng)水進(jìn)人瀝青混合料后，在快速重載車輛作用下容易產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象。為減輕瀝青剝落，改善瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和耐久性，需要增強(qiáng)瀝青與礦料的粘結(jié)力。有關(guān)研究建議，為加強(qiáng)粘結(jié)力應(yīng)該保證中面層和
在快速重載車輛作用下容易產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象。為減輕瀝青剝落，改善瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和耐久性，需要增強(qiáng)瀝青與礦料的粘結(jié)力。有關(guān)研究建議，為加強(qiáng)粘結(jié)力應(yīng)該保證中面層和底面層的粘結(jié)力不小于4級(jí)，表面層的粘結(jié)力不小于5級(jí)。
(3)應(yīng)該提高混合料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，瀝青混凝土的壓實(shí)度不僅對(duì)瀝青混凝土的物理力學(xué)性質(zhì)有著重要的影響，而且是決定現(xiàn)場(chǎng)空隙率的主要因素。對(duì)于配合比設(shè)計(jì)空隙率為4％的同一種瀝青混凝土，在不同壓實(shí)度下的現(xiàn)場(chǎng)空隙率有明顯差別。在壓實(shí)度為96％時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)空隙率接近8％；在壓實(shí)度為98％時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)空隙率接近6％，前者的滲透系數(shù)明顯大于后者。所以在實(shí)際施工中，要嚴(yán)格保證壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，表面層壓實(shí)度不小于98％，中面層和底面層不小于97％。
(4)應(yīng)該在路面結(jié)構(gòu)層中設(shè)置排水層和防水層。從我國(guó)瀝青路面的早期破壞來(lái)看，往往表面水還沒(méi)有滲透到中面層或下面層，表面層或中面層就已經(jīng)開(kāi)始破壞。鑒于當(dāng)前我國(guó)高速公路建設(shè)中，很多人擔(dān)心瀝青面層薄了容易破壞，愿意用厚的瀝青面層。在這種情況下，為了防止水滲人到面層下部造成破壞，可考慮將防水層設(shè)在表面層下面。同時(shí)，應(yīng)該在基層頂面設(shè)置多孔隙瀝青混合料排水層，使水能盡快排出路面結(jié)構(gòu)層。
4、小結(jié)
(1)瀝青混合料和瀝青路面施工質(zhì)量及一些外部因素可能會(huì)導(dǎo)致瀝青路面剝落，主要是：路面排水系統(tǒng)不健全，路面壓實(shí)度不足，混合料離析以及集料表面粉塵太多等。
(2)現(xiàn)行瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范關(guān)于水損害的三個(gè)指標(biāo)，即粘附性大于4級(jí)強(qiáng)度、浸水馬歇爾穩(wěn)定度大于80％，以及簡(jiǎn)化洛特曼法間接抗拉強(qiáng)度比TSRI≥70％，存在一些缺陷，還控制不了水損害。
(3)AASHTO T283利用空隙率為7％的試件來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，模擬施工好的路面空隙率，更為科學(xué)合理，真空飽水條件更為嚴(yán)密，加上凍融循環(huán)，適合作為南方多雨有冰凍地區(qū)抗水損害的指標(biāo)。
(4)添加抗剝落劑能改善和提高瀝青混合料抗水損害能力，但抗剝落劑(液體和石灰添加劑)對(duì)集料和瀝青有選擇性。因此，不能輕易得出某種抗剝落劑不好或是劣質(zhì)產(chǎn)品的結(jié)論，應(yīng)通過(guò)周密的試驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行篩選。石灰是一種很有效的抗剝落劑，但使用比較困難。
(5)即使通過(guò)了AASHTO T283的TSR≥80％的要求，也只表明這種混合料水損害潛在的危險(xiǎn)較小，還要有健全的排水系統(tǒng)、通過(guò)良好的壓實(shí)等其它措施來(lái)保證。
