沥青路面水损害的危害及防治措施

一、沥青路面水损害危害

水损害是公路工程中普遍的现象，国内外学者对高速公路路面排水设计记性了大量的相关研究。自50年代起，美国大量修建高等级公路。路面排水问题受到广泛重视。1977年，美国联邦公路局对路面排水系统进行了系统研究。在多地进行了实际应用。我国在80年代开始，对公路排水问题进行研究。随着90年代我国高速公路建设飞速发展，道路设计中排水工程被受到广泛重视。2012年，我国颁布最新的公路排水设计规范，为我国公路排水施工提供了有效的技术支持。

水损害指沥青路面在水或冻融循环作用下，因汽车荷载作用，进入路面孔隙的水产生动水压力，水分逐渐深入沥青与集料界面，导致沥青逐渐丧失黏结力，从而形成沥青路面松散与坑槽损坏现象。

沥青路面水损害有时较高温稳定性、疲劳性要求更严格，经水参与导致的沥青路面破坏皆属水损害范畴，水损害频繁发生，引起连锁破坏严重。坑槽与松散的产生是因集料与沥青结合料间黏结力不足所致。松散因原沥青混合料中沥青因各种原因导致老化剥落使原紧密的结构变疏松的现象。出现较大松散面积时，沥青路面会到处散落碎石集料，出现较小松散面积，路面会因车辆轮胎摩擦作用失去集料形成坑洞。

水进入裂缝中，裂缝在外部荷载引起动水压力下贯穿裂缝。我国大多地区采用半刚性基层，在荷载反复作用下，泥浆被水压从裂缝中挤压出。基层填料流失，面层下形成空洞，导致面层塌陷。

沥青面层孔隙在行车荷载作用下，沥青膜易从集料表面脱落，使沥青路面发生麻面、坑洞等路面破坏。路面水渗入至上中层间，因车辆荷载作用，导致层间碎石剥落。受力不均，表面出现网裂病害。雨水渗入下面层与基层间，车荷载作用下产生高强水压，基层顶灰浆从路面裂缝中喷出唧浆。基层材料随渗水流失形成空洞，加剧路面网裂，导致路面沉降。

寒冷地区，渗入沥青混合料内的水在气温下降时结成冰块，气温升高融化，水结冰体积增大，造成较大膨胀力，导致沥青脱离集料，黏结力下降，冰融后，融水与沥青混合料混合，在行车荷载作用下加剧沥青膜脱离。上面层雨水渗入路面结构内，长期冻融循环与行车荷载作用，造成水损。中下面层，如基础孔隙过多，解融后水分渗入下面层，行车荷载作用下，造成沥青混合料剥离造成水损害。

二、深圳沥青路面水损害的因素

外界环境中的水侵入集料表面与沥青膜间，将集料表面的沥青膜代替是水损害的病因。沥青混合料性质影响水损害的发生，沥青黏附性大，集料浸润性就好。沥青与集料黏附性更好，水稳定性越高。黏附性差别不大的沥青，其化学性质不同对沥青混合料水稳定性造成一定影响。集料是影响沥青混合料水稳定性的重要因素。集料中亲水或憎水成分对混合料影响极大，亲水会置换沥青，导致沥青从集料表面剥落，憎水会造成水稳定性不足。亲水性集料有较高的硅质金属，憎水性集料中硅质金属含量较低。集料酸性按SiO2含量确定，其含量高则集料酸性强。沥青混合料孔隙率与其很多性能有很大关系，孔隙率分为开口与闭口，有效孔隙是能透水及排水的孔隙。有效孔隙中不会被水完全占据，半有效孔隙中水在混合料水分流失时会流出，有利于路面排水。半连联通孔隙与联通孔隙属有效孔隙，沥青混合料孔隙率指有效孔隙与沥青混合料总体积比值，有效孔隙率与孔隙率有关，孔隙率增大，连通孔隙率增大。

三、东莞沥青路面水损害的防治措施

路面结构分为面层、基层与垫层，路面各层功能各异，设计方法不同，如不区分设计则影响路面使用性能。我国路面结构设计与材料设计方法不完善，在进行结构设计前，应做好材料的设计，材料性质不同，设计厚度会有差异。结构设计与材料设计合理搭配，可从一定程度上减轻沥青路面的水损害。

沥青路面面层应具有平整、抗低温开裂等性能。表面混合料应具有抗滑与耐磨损性能。路面组合结构不同，其性能各异，选择路面材料应首先考虑其性质，不同材料使用路面结构要求不同。

上面层是直接承受外界荷载的层级，其性能受温度影响。沥青路面上面层应具有良好的抗滑能力与水稳定性。多雨低温地区，因水冻融循环作用，应采用中粒式沥青混凝土，细粒式易渗水，会引起路面结构内部量与集料脱离。破坏路面结构。上面层应采用中粒式混凝土，中粒式混凝土稳定性较好，可有效避免温度升高沥青软化后形成的车辙问题。

中面层是将上面层受荷载下传递的衔接工具，需有足够的抗变形能力。可采用粒径大于4.75mm的集料，增强中面层的抗变形能力。

雨水渗入沥青路面后，渗入中下层面前，上层开始破坏，水泥混凝土路面在水渗入上面层后方式唧浆破坏，如沥青路面上层较厚，雨水难以渗入下面层，当上面层较薄时，设置防水层才会对防水损害更有效。

良好的排水系统对沥青路面防水损害非常必要，可防止雨水下渗破坏内部结构，避免在行车荷载下产生较大动水压力，应从上中下面层等各方面考虑设计。沥青路面排水是排水的首步，可将大量降雨引到边沟，排水设计时，路面排水设计很关键。路表排水设计包括路面纵横坡设计、路肩设计、边沟设计等方面，道路表面雨水由纵横坡向路肩集中排向集水边沟。对较低的路基可采用分散排水模式，避免造成水流冲刷路基边坡。较高的路基可用集中排水模式，要设置拦水袋，避免高速流水对路基底造成强度冲刷。

中央隔带排水是公路排水中的重要环节。降雨高峰期，中央隔带收集雨水很多，如不及时排水，会渗入路面造成路面结构水损害。中央分隔带排水设计应根据表面处理情况确定，如在中央分隔带内种植植物，可防止强降雨对中央分隔带的回填土造成冲刷。多雨区中央隔离带汇集水量过大，如以纵横向排水管汇集排水则会增加成本。因此，需设置一定的横向泄水口，将渗入的大量雨水汇集，通过大孔径横向排水管排出。

结构内排水主要针对渗入路面内雨水，对未发生水损害的路面，雨水通过路面孔隙进入内部结构，发生损害的路面，通过裂口进入内部结构。路表排水不完善，汇集于集水沟水漫流到路面，渗入路面内结构。发生此问题会为沥青路面造成巨大影响。大量渗入结构内不能及时排出的雨水是造成路面水损害的主因。合理设置沥青路面内排水结构，会改善沥青路面的使用性能，大大延长路面的使用寿命。

边缘排水结构在路面结构外侧路肩下设置纵向集水沟，渗入路面面层雨水横向渗入集水沟，渗入集水沟雨水汇集入集水管，由集水管横向排水管排出。

全宽式排水基层结构中，面层下设置全宽式排水基层结构，能迅速将路面渗入雨水横向排向路基边坡外。排水层下为防水层结构，此结构排水效率高，但排水基层孔隙率较大，经长期车荷载作用会发生形变。排水基层出水口长期暴露空气中，会被杂物堵塞影响排水。雨水横向排出路基排坡，会导致冲刷边坡。

单独设置边缘排水结构不能十分有效地排出渗水。全宽式排水基层边缘排水结构中，路面面层渗入雨水通过排水层渗入排水沟，汇集到排水管，由横向排水管排出。排水基层要求有较大的孔隙率，实际工程中，需对此部门进行严格的强度实验，以便雨水快速渗入排水沟。

沥青路面水损害方式繁多，做好沥青路面防排水设计，应从材料孔隙率着手，注重结构设计。综合多方面因素考虑。无排水设施路面结构降雨难以排出的，雨停后，雨水通过路面漫流排出，路面残余含水量较高。设置边缘排水系统，降雨时同时达到饱和状态，设置全宽式排水基层路面结构略有优势，但在实际工程中，其路肩长期暴露，会堵塞排水基层出水口，影响排水效果。

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