赵俊峰

摘 要：水损害是最常见的路面病害类型，是指水分渗入路面结构内部后，将会大幅降低混合料强度。在行车荷载等多种因素影响下，路面将会产生松散、剥落等病害。为此，必须重视沥青路面抗水损害施工技术研究。为此，本文在全面了解沥青路面水损害机理的基础上，结合具体案例，对沥青路面水损害的原因进行了分析，并提出了相应的解决措施。

关键词：沥青路面;抗水损害;工程概况

1 沥青路面水损害机理

长期以来，水损害的主要形式体现在2点，其一，粘聚破坏，是指在水的作用下，沥青将逐渐软化，从而导致集料之间的沥青材料产生裂缝。其二，粘附破坏，是指沥青和集料界面有水分渗入之后，极易产生一系列物理化学反应，比如置换、乳化等，这种情况下，将大大影响沥青和集料之间的粘结作用，甚至导致沥青剥落。根据当前的研究现状，通常将重点集中于粘附破坏方面，其损害机理可归结为以下几类，具体如下：

第一，置换机理。相比沥青材料，水对集料具有更强的润湿作用。当集料、沥青界面渗入雨水后，将会大大影响两者的粘结效果，甚至会出现沥青剥落情况，严重损害沥青膜的完整性和效用。若水分蒸发消除，沥青、集料再次遇热，则又会具备良好的粘结作用。但在具体应用当中，道路环境不具备这样的条件，因此，随着使用时间的不断延长，在车辆碾压作用下，沥青混合料将呈现出松散、剥落等病害。

第二，乳化机理。水与沥青材料的融合，极易产生乳化反应。当乳化程度达到某一规定范围后，沥青和集料的粘结作用便不复存在了，这种情况沥青剥落问题将持续加剧。

第三，冻胀机理。低温条件下，水渗入路面结构层后，极易结成冰，这种情况下，将大大增加水的体积，强大的膨胀作用，会严重影响沥青混合料的粘结效果。

第四，空隙水压机理。一般来讲，沥青混合料内空隙严禁接触，在行车荷载作用下，置于空隙内的水极易形成应力梯度，导致水流动形成强大水压。空隙水压影响下，胶浆材料将会出现微裂缝，并导致沥青膜破损、脱落。

第五，pH失衡机理。水pH值对沥青和集料间的粘结作用影响较大，若具有较为稳定的沥青和集料界面pH值，那么可以确保两者粘结作用良好。反之，则会影响两者的粘结作用。比如，水受到盐溶液的影响时，将会改变水的pH值，进而大大增加沥青膜剥落的概率。

2 工程概况

本项目为沥青路面，17.4（0.01 mm）为路表设计弯沉，按照“由上而下”的顺序，路面结构形式为5 cm中粒式改性沥青混凝土（AC-16C）+6 cm中粒式沥青混凝土（AC-20C）+8 cm粗粒式沥青混凝土（AC-25C）+下封层+4～5%水泥稳定级配碎石（17 cm）+3～4%水泥稳定碎石（18 cm）+级配碎石（20 cm）。通车运营1年多以后，本路段局部位置出现了典型的早期水损害病害，常见类型包括3类，具体如表1所示。为了有效解决水损害问题，需对其水损害原因进行详细调查与研究，从而掌握水损害类型及特点，便于更好地提出解决方法。

3 沥青路面水损害的原因

一般认为，水损害具有较为广泛的范围，在路面结构层透水作用下，极易出现早期破坏，即被称为水损害。在水的置换作用下，沥青膜极易从集料表面脱落，导致集料和沥青界面粘结作用失效。本地区降雨充沛，交通量较大，由于超载重载问题严重，导致沥青路面水损害病害加剧。究其原因不外乎以下几类：

3.1 自然方面

沥青路面水损害的直接原因在于“水”，潮湿多雨是本地区的主要气候特征，这种条件下，极易加剧水损害病害。本地区降雨充沛，年平均降雨量最高可达到2 600 mm，最低也在1 200 mm以上。据相关研究表明，在相同条件下，地区降雨量越大，则沥青路面产生水损害的概率越大，因此，对于沥青路面水损害病害而言，降雨量大是直接原因。

3.2 交通方面

在行车荷载和动水压力长期作用下，沥青路面极易产生水损害。换言之，沥青路面水损害的产生与交通状况关系紧密。近年来，随着地区经济的迅速发展，沿线交通量与日倍增，交通量的大幅增加，本路段的交通量已经超过了设计流量，公路饱和程度严重。交通量过大，将会加剧沥青疲劳破坏，或者加剧沥青从集料内剥落。

此外，据本路段交通流量分析可知，重型货车占比较大，普遍存在超载重载现象。这种情况下，不仅会进一步加大作用于沥青路面的行车荷载，同时还会大幅提升浸水沥青路面内部的动水压力。行车荷载过大，极易引发疲劳裂缝，进而导致水损害病害严重化。

3.3 设计方面

在设计当中，导致沥青路面水损害的直接原因在于防排水设计、配合比设计等方面，具体如下：第一，防排水设计不合理。防排水设计是保证路面排水通暢的主要方式，目前，半刚性基层是最常用的沥青路面基层形式，但本地区原设计当中，未将路面内部排水层设置考虑在内。据相关研究分析，当路面结构排水设施不合理的情况下，将大幅增加路面结构层排除雨水的时间。由于本路段降雨量大，若排水基层设置不合理，那么将很难在短时间内排除路面结构层内的水分，长期下去，极易引发路面水损害。第二，配合比设计不合理。基于抗车辙等因素的思考，在本地区很多公路路面施工中均采用了较大粒径的集料，甚至一些路表面层也采用了中粒式沥青混凝土，本工程同样采用了中粒式沥青混凝土。这种情况下，因为集料粒径较大，极易产生空隙过大、压实不到位等问题，从而严重影响路面密水性。

3.4 施工方面

对于沥青路面使用寿命而言，施工质量影响巨大。常见施工问题如下：第一，压实度不够。根据本工程实际情况，沥青路面存在压实度不够现象。正因为路面压实度不够，导致沥青混凝土路面空隙率偏大，大幅影响了路面的密水性能，促使路面雨水快速渗入路面结构层，却无法及时排除。第二，层间粘结作用不佳。为了详细了解本路段层面粘结效果，采取了钻芯取样法，通过芯样结果分析，本路段沥青层和半刚性基层之间粘结作用不佳，甚至局部沥青层之间的层间粘结效果也存在一定问题。若沥青层较为完整，即便是沥青层下方已呈滑动界面，沥青层的破坏程度也会有所降低。一旦沥青层粘结失效，则会导致沥青层在基层破坏前先行破坏，这种情况下，极易出现基层早期损害。第三，施工不均匀性严重。通过钻芯取样分析，本路段各面层厚度具有较大变异性，上面层厚度的变异系数将会直接影响路表裂缝严重程度，也就是说，当具有较大变异系数时，路面开裂概率越大。

4 沥青路面抗水损害技术要点

4.1 采用密实沥青混凝土

据大量实践证明，若沥青面层结构仅采用一层密实型I型沥青混凝土很难满足防水效果。因此，无论是采取几层沥青面层，均需使用密实式沥青混凝土，同时还要设置好排水层。通过密实式沥青混凝土，可以有效降低水渗入面层结构，提高路面的抗渗能力。

4.2 保证排水设计合理

为了确保水不会渗入路面结构内部，一方面要采取较小空隙率的密实型沥青混凝土;另一方面，为避免水严重破坏沥青路面，降低水损害程度，还需保证排水设计合理。保证路面内部排水系统和外部排水系统能够形成一个有机整体，避免由于环境、人为等因素，导致路面内外排水系统被堵塞。针对路表水方面，可以设置路面横坡向两侧排流，防止出现积水现象。当积水排至路面两侧的水挖方段后，可通过两侧边沟向路基范围以外排放。针对路面结构层内部水方面，一般可布设内部排水系统，快速排除存留在路面结构内的水分，通过排水系统设置，可以有效改善路面使用性能，避免水损害出现。

4.3 提高压实标准

为了大幅降低路面现场孔隙率，要求将沥青混凝土的压实度控制在一个合理范围内。当前，我国现行标准当中，主要以马歇尔密度作为标准密度，压实度要求控制在96%以上。随着各种新技术、新材料、新工艺的不断涌现，要求提高压实标准，有效降低现场孔隙率，要求在做好现场施工管理工作的基础上，实现压实度在98%以上，从而提升路面的压实度。

4.4 确保沥青与矿料粘结作用

一旦沥青和矿料之间粘结作用不佳，在水的作用下，沥青极易出现剥落现象。因此，必须合理控制沥青与矿料之间的粘结作用。为了提高粘结能力，在合理选择矿料的同时，可适当添加抗剥落剂，从而达到预期效果。

4.5 混合料级配设计优化

在沥青路面设计当中，混合料级配设计极为关键，混合料级配的好坏将会对混合料的路用性能影响较大。在防治路面水损害当中，如何避免雨水下渗是最为关键的部分。要求采取致密性混合料级配设计，但想要达到这一目标难度较大。目前来讲，间断级配是发展的重点，比如，SMA沥青路面，不仅能够有效隔水、无透水，还能对沥青面层和基层起到良好的保护效果。为了有效减少沥青路面水損害，应优化混合料级配设计，积极采用密实式沥青混凝土。

5 结束语

综上所述，近年来，我国公路建设取得了令人瞩目的成绩。沥青路面作为高等级公路常用路面形式，因其无接缝、行车舒适、噪音小、便于维修等优点得到了大量应用与推广。然而，在长期实践中发现，很多沥青路面在通车1～3年内便会出现早期病害，比如水损害。作为沥青路面早期损害的主要类型之一，水损害影响较大，不仅会严重影响道路服务水平，甚至会影响行车安全，产生巨大的社会负面影响。为此，系统研究沥青路面抗水损害能力具有重要的社会应用价值。

参考文献：

[1]杜龙义.高速公路沥青路面水损害成因及防治[J].交通标准化，2014，42（15）：246-248.