【温故创新】沥青混凝土面层水损坏的原因与防治
2023-05-27 ｜ 来源：本网
作者：李建峰
摘 要：通过对沥青混凝土面层水损坏特点及机理分析，指出沥青混和料水稳定性差、沥青与集料间粘附性降低、沥青混凝土面层空隙率增大是沥青混凝土面层发生水损坏的主要原因，并针对性提出防治措施。
关键词：沥青混凝土 面层 水损坏 机理 原因 措施
沥青混凝土路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工周期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，因此，在城市道路的改扩建中，得到越来越广泛的应用，绝大部分道路都采用沥青混凝土路面。然而，随着经济的快速发展，城市道路交通量日益增大，沥青混凝土路面常常在通车2~3年内便出现了较为严重的早期破损现象，远未达到其设计使用年限。而沥青混凝土面层的水损坏是其中重要的原因之一。因此，分析水损坏的原因，积极采取防治措施，具有特别重要的现实意义。
1 水损坏的表现形式及特点
1.1 水损坏的表现形式
城市沥青混凝土路面受雨水和车轮辗压的重复作用，容易出现面层松散、坑洞、网状裂缝以及雨水沿缝下渗形成的啃边、局部沉陷、翻浆等现象。这些病害一般都发生在多雨季节，基本上都与水有关。
1.2 水损坏的特点
根据城市沥青混凝土面层水损坏发生的不同部位，具体有以下特点：
（1）机动车道的损坏比非机动车道严重。损坏多表现为松散、坑洞、裂缝及局部沉陷。这些损坏直接影响道路的通行能力，使得道路提前需要进行修补养护，严重的甚至重复罩面。
（2）道路边缘（道牙石边缘50cm范围内）及井接茬周围的损坏较为普遍，主要表现为：松散、啃边、翻浆及局部沉陷。此类损坏造成路面有效宽度减小，主要影响行人和非机动车通行及临时停车，造成行人占道（车行道），影响道路的畅通。
2 水损坏的机理
众所周知，沥青混凝土路面最怕水，沥青混凝土面层水损坏的机理如下：
（1）在开始阶段，水分通过沥青混凝土的空隙侵入沥青与集料的界面，以水膜或水气的形式存在，影响沥青与集料的粘附性。
（2）在水或冻融循环的条件下，由于汽车动态荷载的作用，进入路面空隙中的自由水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，自由水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，沥青膜从集料表面脱落（剥离）。
（3）渐渐地，路面开始麻面、松散、掉粒、表面产生网裂，最后形成坑洞。
3 水损坏的形成原因
尽管沥青混凝土土面层水损坏的机理是一样的，但损坏形成的原因却是不同的。
3.1 机动车道的水损坏
在大量快速行车作用下，机动车道沥青混凝土面层不断经受动态荷载的冲击，产生损坏的后果比较严重，多为网裂、局部沉陷直至坑洞。
由于沥青混凝土的不均匀性，坑洞首先在局部沥青混凝土空隙率较大处产生。除沥青混凝土级配不良的原因外，产生空隙率较大的另一个原因是：旧路罩面部分因为旧路变形严重，标高不易控制，导致沥青罩面层个别地方厚度不均。
3.1.1 级配不良
城市道路改扩建工程中，工程量不大、工期要求短，配合比多采用以往经验值，并不进行针对性的配合比设计。由于道路环境的变化及混合料的差异，配合比不可避免地出现级配不佳，留下麻面、松散等质量隐患，造成较大的空隙率。
3.1.2 厚度不够
沥青混凝土面层厚度不够，特别是个别小于中粒式沥青混凝土施工最小厚度4cm的地方，沥青混凝土不可避免地出现粗细料离析现象，产生较大的空隙率。
3.1.3 厚度太大
沥青混凝土面层铺设厚度太大，远远超过压路机的有效碾压厚度，中下部分不能完全碾压密实，造成沥青混凝土的压实度达不到要求，从而产生较大的空隙率。
以上因素产生的较大空隙率的沥青混凝土面层，在长时间的降水过程中，受到沿路拱漫流的自由水在渗透，渗透水滞留在面层与旧路面之间，经大量行车冲击荷载作用，沥青混凝土面层发生水损坏，产生网裂、坑洞。
3.2 道路边缘及接茬处的水损坏
城市沥青混凝土路面边缘及接茬周围的水损坏是比较多见的，具体表现为麻面、松散及掉粒，严重的产生局部沉陷甚至坑洞。这主要是由施工工艺和施工环境造成的，同时也是沥青混凝土路面的通病。
3.2.1 道路边缘
道路边缘沥青混凝土面层的水损坏原因有两方面：一是路面径流水的冲蚀渗透；二是路面积水浸泡。
（1）路面径流水的冲蚀渗透
城市道路的排水主要采用纵坡径流经雨水井由管道排放。遇有降水，路面水沿路拱漫流至路面边缘，在道路边缘汇集后，沿道路边缘纵坡方向形成径流，流入雨水井，进入主管道排放。根据实际情况及统计资料显示，道路边缘的径流主要发生在道牙内侧的50cm路面范围内。在长时间的降水过程中，道路边缘受到径流的冲蚀，沥青混凝土面层容易出现麻面、松散、掉粒。同时，由于部分自由水的渗透进入，加剧造成沥青混凝土面层的水损坏。
（2）路面积水的浸泡
道路边缘施工中，压路机难以展开工作，压实不足，沥青混凝土空隙率较大，而且造成路面平整度差，排水不畅，经常发生边缘积水。长时间存留的积水渐渐通过沥青混凝土空隙向面层甚至基层渗透，形成沥青混凝土的水损坏，产生麻面、松散、掉粒及啃边直至坑洞。
3.2.2 接茬周围
沥青混凝土与雨水井、检查井等构筑物的接茬质量问题是沥青混凝土路面的通病。这主要是因为沥青混凝土的施工工艺的原因。沥青混凝土摊铺、碾压过程中，需要先进行摊铺，然后挖除检查井、雨水井部位的沥青混凝土，安装井座（篦）后，人工进行摊铺，然后碾压成型。而这一过程中，反复的平整度（检查井、雨水井与路面之间的高差）调整，沥青料的温度降低较多，因此接茬周围的沥青混凝土不能碾压密实，空隙率较大。在长时间行车荷载的冲击作用下，产生麻面、松散、掉粒及啃边直至坑洞。
4 水损坏的防治措施
提高施工质量是防止或减少沥青混凝土面层出现水损坏的重要手段，及时的修补养护是防止水损坏扩大、减少损失的必要措施。
4.1 提高工程质量
4.1.1 改良级配
注重配合比设计，尽量保证在混合料集料及道路环境发生差异的情况进行针对性的配合比设计。碎石质量的好坏是保证沥青混凝土质量的关键。由于沥青路面用的碎石大多是从市场采购的,达不到碎石“专项专用”的要求。碎石质量无法保证，级配不佳，针片状含量超标，是导致沥青混凝土品质不稳定及空隙增大的主要原因。沥青路面用的碎石力争统一集中生产，采用先进的生产工艺，严格筛分，不合格的碎石绝不用于沥青路面施工。
4.1.2 提高沥青混合料的水稳定性
在满足沥青混凝土强度及高温稳定性的同时,必须使沥青混凝土有足够的的水稳定性及沥青与碎石的粘附性能，粘附性能最好能达到5级。
为了提高沥青与集料间的粘附性来预防水损坏的发生。在工程实际中，常用的做法是采用液体抗剥落剂来提高沥青与集料之间的粘附性，但使用化学抗剥落剂，特别是胺类抗剥落剂存在热稳定性差和长期性能较差的问题，建议采用消石灰作为抗剥落剂。
只有这样才能从根本上防止或减少沥青混凝土面层因水的渗透造成的水损坏。
4.1.3 严格施工质量
施工质量的优劣直接影响成型后的沥青混凝土使用寿命。
（1）加强沥青面层与基层（旧路面）之间的粘结
城市道路改扩建中，完全清扫干净旧路表面（拓宽部分为水泥稳定砂砾基层）存积的粉尘，合理安排施工周期，减少粘层油的污染，促进粘层油对上下层的粘结力。尽量避免不必要车辆的行驶，减少透层油的起皮和卷带，保证透层油的完整性和防水性能。
（2）保证压实度，防止空隙率增大
摊铺沥青混凝土时，洒入改性沥青，改善沥青混和料的性能。确保沥青混凝土的压实度在95%以上。同时，对于井的处理要迅速、及时。必要时采用酒精喷灯进行加热混和料，保证井周围混和料的压实度。
4.2 及时修补养护
道路发生水损坏后，应迅速根据实际损坏情况，进行针对性的维修养护。
对于麻面、掉粒等局部现象，采取人工洒油表面处治；对于网裂、坑洞等个别现象，挖除旧料、使用新料进行摊铺及碾压；至于大面积损坏，则应查找原因，对症采取修补措施。修补中，一要坚持小洞大补、圆洞方补、大洞重新处理的原则。二要及时施工，认真修补、细致处理。
5 总结
总之，沥青混和料水稳定性差、沥青与集料间粘附性降低、沥青混凝土面层空隙率增大，是造成路面水早期渗入、沥青混凝土面层发生水损坏的主要原因。只有加强混和料配合比设计，选用符合规范级配要求的优质集料，保证沥青混和料的施工压实度，才能从根本上防止甚至减少沥青混凝土面层水损坏的发生。而水损坏发生后，及时有效的修补养护是防止水损坏不必要扩大的保证措施，只有这样才能亡羊补牢，为时未晚。
参考文献：
［1］JTJ014-97，公路沥青路面设计规范.［S］.
［2］李剑等.消石灰改善沥青混合料抗剥落剂性能研究.［J］.公路，2004（5）.
［3］李峰.高速公路沥青路面水损坏及防治措施.http://www.kejinet.com/gkll/info/423-1.htm 2005-5-11
（作者：宝鸡市市政工程管理处）
关键词：沥青混凝土 面层 水损坏 机理 原因 措施
沥青混凝土路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工周期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，因此，在城市道路的改扩建中，得到越来越广泛的应用，绝大部分道路都采用沥青混凝土路面。然而，随着经济的快速发展，城市道路交通量日益增大，沥青混凝土路面常常在通车2~3年内便出现了较为严重的早期破损现象，远未达到其设计使用年限。而沥青混凝土面层的水损坏是其中重要的原因之一。因此，分析水损坏的原因，积极采取防治措施，具有特别重要的现实意义。
1 水损坏的表现形式及特点
1.1 水损坏的表现形式
城市沥青混凝土路面受雨水和车轮辗压的重复作用，容易出现面层松散、坑洞、网状裂缝以及雨水沿缝下渗形成的啃边、局部沉陷、翻浆等现象。这些病害一般都发生在多雨季节，基本上都与水有关。
1.2 水损坏的特点
根据城市沥青混凝土面层水损坏发生的不同部位，具体有以下特点：
（1）机动车道的损坏比非机动车道严重。损坏多表现为松散、坑洞、裂缝及局部沉陷。这些损坏直接影响道路的通行能力，使得道路提前需要进行修补养护，严重的甚至重复罩面。
（2）道路边缘（道牙石边缘50cm范围内）及井接茬周围的损坏较为普遍，主要表现为：松散、啃边、翻浆及局部沉陷。此类损坏造成路面有效宽度减小，主要影响行人和非机动车通行及临时停车，造成行人占道（车行道），影响道路的畅通。
2 水损坏的机理
众所周知，沥青混凝土路面最怕水，沥青混凝土面层水损坏的机理如下：
（1）在开始阶段，水分通过沥青混凝土的空隙侵入沥青与集料的界面，以水膜或水气的形式存在，影响沥青与集料的粘附性。
（2）在水或冻融循环的条件下，由于汽车动态荷载的作用，进入路面空隙中的自由水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，自由水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，沥青膜从集料表面脱落（剥离）。
（3）渐渐地，路面开始麻面、松散、掉粒、表面产生网裂，最后形成坑洞。
3 水损坏的形成原因
尽管沥青混凝土土面层水损坏的机理是一样的，但损坏形成的原因却是不同的。
3.1 机动车道的水损坏
在大量快速行车作用下，机动车道沥青混凝土面层不断经受动态荷载的冲击，产生损坏的后果比较严重，多为网裂、局部沉陷直至坑洞。
由于沥青混凝土的不均匀性，坑洞首先在局部沥青混凝土空隙率较大处产生。除沥青混凝土级配不良的原因外，产生空隙率较大的另一个原因是：旧路罩面部分因为旧路变形严重，标高不易控制，导致沥青罩面层个别地方厚度不均。
3.1.1 级配不良
城市道路改扩建工程中，工程量不大、工期要求短，配合比多采用以往经验值，并不进行针对性的配合比设计。由于道路环境的变化及混合料的差异，配合比不可避免地出现级配不佳，留下麻面、松散等质量隐患，造成较大的空隙率。
3.1.2 厚度不够
沥青混凝土面层厚度不够，特别是个别小于中粒式沥青混凝土施工最小厚度4cm的地方，沥青混凝土不可避免地出现粗细料离析现象，产生较大的空隙率。
3.1.3 厚度太大
沥青混凝土面层铺设厚度太大，远远超过压路机的有效碾压厚度，中下部分不能完全碾压密实，造成沥青混凝土的压实度达不到要求，从而产生较大的空隙率。
以上因素产生的较大空隙率的沥青混凝土面层，在长时间的降水过程中，受到沿路拱漫流的自由水在渗透，渗透水滞留在面层与旧路面之间，经大量行车冲击荷载作用，沥青混凝土面层发生水损坏，产生网裂、坑洞。
3.2 道路边缘及接茬处的水损坏
城市沥青混凝土路面边缘及接茬周围的水损坏是比较多见的，具体表现为麻面、松散及掉粒，严重的产生局部沉陷甚至坑洞。这主要是由施工工艺和施工环境造成的，同时也是沥青混凝土路面的通病。
3.2.1 道路边缘
道路边缘沥青混凝土面层的水损坏原因有两方面：一是路面径流水的冲蚀渗透；二是路面积水浸泡。
（1）路面径流水的冲蚀渗透
城市道路的排水主要采用纵坡径流经雨水井由管道排放。遇有降水，路面水沿路拱漫流至路面边缘，在道路边缘汇集后，沿道路边缘纵坡方向形成径流，流入雨水井，进入主管道排放。根据实际情况及统计资料显示，道路边缘的径流主要发生在道牙内侧的50cm路面范围内。在长时间的降水过程中，道路边缘受到径流的冲蚀，沥青混凝土面层容易出现麻面、松散、掉粒。同时，由于部分自由水的渗透进入，加剧造成沥青混凝土面层的水损坏。
（2）路面积水的浸泡
道路边缘施工中，压路机难以展开工作，压实不足，沥青混凝土空隙率较大，而且造成路面平整度差，排水不畅，经常发生边缘积水。长时间存留的积水渐渐通过沥青混凝土空隙向面层甚至基层渗透，形成沥青混凝土的水损坏，产生麻面、松散、掉粒及啃边直至坑洞。
3.2.2 接茬周围
沥青混凝土与雨水井、检查井等构筑物的接茬质量问题是沥青混凝土路面的通病。这主要是因为沥青混凝土的施工工艺的原因。沥青混凝土摊铺、碾压过程中，需要先进行摊铺，然后挖除检查井、雨水井部位的沥青混凝土，安装井座（篦）后，人工进行摊铺，然后碾压成型。而这一过程中，反复的平整度（检查井、雨水井与路面之间的高差）调整，沥青料的温度降低较多，因此接茬周围的沥青混凝土不能碾压密实，空隙率较大。在长时间行车荷载的冲击作用下，产生麻面、松散、掉粒及啃边直至坑洞。
4 水损坏的防治措施
提高施工质量是防止或减少沥青混凝土面层出现水损坏的重要手段，及时的修补养护是防止水损坏扩大、减少损失的必要措施。
4.1 提高工程质量
4.1.1 改良级配
注重配合比设计，尽量保证在混合料集料及道路环境发生差异的情况进行针对性的配合比设计。碎石质量的好坏是保证沥青混凝土质量的关键。由于沥青路面用的碎石大多是从市场采购的,达不到碎石“专项专用”的要求。碎石质量无法保证，级配不佳，针片状含量超标，是导致沥青混凝土品质不稳定及空隙增大的主要原因。沥青路面用的碎石力争统一集中生产，采用先进的生产工艺，严格筛分，不合格的碎石绝不用于沥青路面施工。
4.1.2 提高沥青混合料的水稳定性
在满足沥青混凝土强度及高温稳定性的同时,必须使沥青混凝土有足够的的水稳定性及沥青与碎石的粘附性能，粘附性能最好能达到5级。
为了提高沥青与集料间的粘附性来预防水损坏的发生。在工程实际中，常用的做法是采用液体抗剥落剂来提高沥青与集料之间的粘附性，但使用化学抗剥落剂，特别是胺类抗剥落剂存在热稳定性差和长期性能较差的问题，建议采用消石灰作为抗剥落剂。
只有这样才能从根本上防止或减少沥青混凝土面层因水的渗透造成的水损坏。
4.1.3 严格施工质量
施工质量的优劣直接影响成型后的沥青混凝土使用寿命。
（1）加强沥青面层与基层（旧路面）之间的粘结
城市道路改扩建中，完全清扫干净旧路表面（拓宽部分为水泥稳定砂砾基层）存积的粉尘，合理安排施工周期，减少粘层油的污染，促进粘层油对上下层的粘结力。尽量避免不必要车辆的行驶，减少透层油的起皮和卷带，保证透层油的完整性和防水性能。
（2）保证压实度，防止空隙率增大
摊铺沥青混凝土时，洒入改性沥青，改善沥青混和料的性能。确保沥青混凝土的压实度在95%以上。同时，对于井的处理要迅速、及时。必要时采用酒精喷灯进行加热混和料，保证井周围混和料的压实度。
4.2 及时修补养护
道路发生水损坏后，应迅速根据实际损坏情况，进行针对性的维修养护。
对于麻面、掉粒等局部现象，采取人工洒油表面处治；对于网裂、坑洞等个别现象，挖除旧料、使用新料进行摊铺及碾压；至于大面积损坏，则应查找原因，对症采取修补措施。修补中，一要坚持小洞大补、圆洞方补、大洞重新处理的原则。二要及时施工，认真修补、细致处理。
5 总结
总之，沥青混和料水稳定性差、沥青与集料间粘附性降低、沥青混凝土面层空隙率增大，是造成路面水早期渗入、沥青混凝土面层发生水损坏的主要原因。只有加强混和料配合比设计，选用符合规范级配要求的优质集料，保证沥青混和料的施工压实度，才能从根本上防止甚至减少沥青混凝土面层水损坏的发生。而水损坏发生后，及时有效的修补养护是防止水损坏不必要扩大的保证措施，只有这样才能亡羊补牢，为时未晚。
参考文献：
［1］JTJ014-97，公路沥青路面设计规范.［S］.
［2］李剑等.消石灰改善沥青混合料抗剥落剂性能研究.［J］.公路，2004（5）.
［3］李峰.高速公路沥青路面水损坏及防治措施.http://www.kejinet.com/gkll/info/423-1.htm 2005-5-11
（作者：宝鸡市市政工程管理处）
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