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【摘 要】 在我国的高等级公路中，沥青路面占90%以上。作为一种无接缝的连续式路面，沥青路面以其足够的力学强度、对行车荷载等各种作用的良好承受力、行车平稳、舒适、无振动和噪音小的特点，在现代世界各国的高等级公路建设中都占有很大份额。但随着沥青路面的推广使用，其所固有的一些缺点也逐步表现出来，如高温稳定性和低温抗裂性差、易老化、易出现水损害等。
【关键词】 沥青路面；水损害；防治措施
水损害是指由于水的作用而引起沥青粘聚力和与矿料粘附性的下降，并进一步在水和荷载的作用下，出现剥落、坑槽、松散等破坏程度。目前水损害问题已引起了世界各国的重视，已开始从各种角度对此问题进行研究，以减少和延缓水对路面的损害程度。因此加强对水损害的研究与防治，对于提高公路建设质量、延长道路使用寿命、减少养护投资等都有重要意义。本文分析了静水和动水对沥青路面的损坏机理，并提出了沥青路面水损坏的防治措施。
1 水侵入沥青路面内部的途径
沥青路面尽管空隙率较小，但是绝对不透水是不可能的，尤其在使用初期，其透水性更大。现场测试结果表明，在开放交通前结构的渗水率较高，开放交通半年后其平均渗水率达20～30ml/min；室内试验结果也同样表明我国常用沥青混合料渗透系数较大，分别为：AC-16B为0.044cm/s，AC-25I为0.018cm/s。因此雨季表面水有可能透过沥青路面浸入基层和底基层中；如果沥青面层产生了裂缝，表面水更会从裂痕透入路面结构层中；在地下水位接近地表的地段，特别是路基填土不高时，地下水可通过毛细作用进入路面结构中；在冰冻地区，由于冬季水分重分布的结果，路基上层和路面底基层都可能处于潮湿或过分潮湿状态。
2 水损害--集料体系中有2种失效的模式：即粘附性和粘聚性破坏
第一种模式是由于集料对水分的吸引力比沥青大水分可以进入沥青与集料之间，使沥青与集料表面接触角减少，粘结力降低，从而导致沥青薄膜剥离，使集料裸露而破坏，这种破环是由温度，集料类型，沥青粘性，组成，厚度共同作用而致；第二种破坏是由于水分侵入，使沥青变软，粘度降低从而导致沥青混合料的整体性和强度降低。
3 减少沥青路面水损害的主要措施是加强防水和排水
一方面利用密级配沥青混合料面层和下封层等措施，阻止雨水及地下水进入到路面中，从而减少与沥青混合料的作用；另一方面是设计合理的排水措施，使进入到路面中的水份尽快排出，从而减少了水与沥青混合料的作用时间。防水和排水只是治标尚不能治本，在防水和排水之间还有一个重要环节，就是耐水，提高沥青混合料的耐水性，才是解决水损害问题的根本途径，也只有防水、耐水、排水三管齐下，才能彻底解决水损害问题。因此，减少沥青混凝土路面水损害的技术是很久以来道路和沥青制造部门共同研究的课题。常用的措施有以下3大类：
3.1沥青与集料的粘附性--增强耐水性能
由沥青与矿料相互作用的基本理论可知，沥青与矿料的粘附性，取决于沥青—矿料—水三相系的平衡。各种改善措施，主要从降低在集料表面水对沥青的置换能力这一概念出发，保证在有水情况下沥青膜不发生收缩、剥离现象，仍能与矿料形成良好的化学吸附作用。例如，用一部分石灰、水泥代替矿粉，或在沥青中添加少量环烷类高分子有机酸、石油沥青与煤沥青混合等都能改善粘附性。石灰和水泥中CaCO3含量高，易形成正的吸附中心，与沥青中带有负电荷的表面活性物质可形成化学吸附层；各种液态抗剥落剂均属于表面活性物质，市场上较多的是胺类表面活性剂，一端是亲水性的胺基，与酸性石料有很强的亲和力，另一端是融于沥青的亲油性的烷基，由于它在沥青—矿料表面形成的这种定向排列可降低沥青—矿料界面张力，故能提高沥青与矿料的粘附性。
公路沥青路面施工技术规范（JTJ032）规定，当用于高速公路、一级公路的石料为酸性石料时，宜使用针入度小的沥青，并采用抗剥离措施，使沥青与矿料的粘附性符合要求。这些措施有：
1）用干燥的磨细消石灰粉或生石灰粉、水泥作为填料的一部分；
2）在沥青中掺加抗剥落剂；
3）将粗集料用石灰浆处理后使用。
从实际应用来看，用干燥的磨细消石灰粉或生石粉、水泥代替部分填料，现场操作简单方便，造价低廉，并具有较好的抗剥离效果。随着表面化学的发展，高效能且耐久性好的抗剥落剂也是一种较好选择，能提高沥青与集料的粘附性，解决路面耐水的问题。
3.2级配优选，合理控制空隙率—增强防水性能
沥青混合料的水稳定性在很大程度上取决于空隙率和空隙结构以及沥青膜厚度。根据试验研究和理论计算表明，空隙率在4%—17%之间，水易于滲入而不易自由排出。在配合比设计中级配设计是一个很重要的方面。沥青混合料的级配决定了集料的嵌锁结构及压实特性。各种混合料形成的沥青混凝土的内部结构各不相同，有的是悬浮密实结构，有的是骨架密实结构，不仅空隙总量不同而且空隙的连通性及孔径分布也是有区别的；可性不一样导致沥青膜厚度不相同（因为配合比设计时空隙率控制范围相同），因此抗水渗透和软化能力不同。通过混合料的优选，合理控制路面空隙率，可以解决防水的问题。
3.3设置良好的路面内部排水系统—增强排水性能
水是发生水损害的必要因素，所以设置良好的路面内部排水系统以迅速排出结构层的自由水不失为一项有效的措施。目前认为使用效果比较好的是设置碎石集料排水基层。
国外排水层常用的渗透系数为0.71—1.05cm/s，甚至高达3.50—10.5cm/s，如此之高的渗透系数使渗入面层结构的自由水排出成为可能。美国明尼达州运输部进行了大量的现场试验表明排水基层的排水量通常占降雨量的25%—40%，并且，在降雨结束后两小时内排走95%以上的渗入水。路面含水量的减少，必然减轻了路面各结构层遭受水损害的程度，主要有：
1）减少了动水压力。排水状态下，行车荷载产生的动水压力峰值会有所下降，减轻了水分对混合料的剪切和冲刷作用。
2）减轻水分对混合料的表态软化和剥离作用，有效防止了混合料模量和劲度以及路面强度的降低。
3）改善沥青路面的使用性能并延长它的寿命。国外的一些对比分析和试验观测结果表明，对于沥青混凝土路面，设排水基层的路面比不设的寿命约提高30%。
4 结语
路面渗入水是路面结构自由积水的主要原因，浸入路面结构层中的水使结构强度降低、沥青与集料的粘附性下降，从而导致沥青路面过早破坏。减少沥青路面水损害，应从防水、耐水、排水三方面入手，即提高沥青与集料的粘附性；级配优选，合理控制空隙率；设置良好的路面内部排水系统。
【关键词】 沥青路面；水损害；防治措施
水损害是指由于水的作用而引起沥青粘聚力和与矿料粘附性的下降，并进一步在水和荷载的作用下，出现剥落、坑槽、松散等破坏程度。目前水损害问题已引起了世界各国的重视，已开始从各种角度对此问题进行研究，以减少和延缓水对路面的损害程度。因此加强对水损害的研究与防治，对于提高公路建设质量、延长道路使用寿命、减少养护投资等都有重要意义。本文分析了静水和动水对沥青路面的损坏机理，并提出了沥青路面水损坏的防治措施。
1 水侵入沥青路面内部的途径
沥青路面尽管空隙率较小，但是绝对不透水是不可能的，尤其在使用初期，其透水性更大。现场测试结果表明，在开放交通前结构的渗水率较高，开放交通半年后其平均渗水率达20～30ml/min；室内试验结果也同样表明我国常用沥青混合料渗透系数较大，分别为：AC-16B为0.044cm/s，AC-25I为0.018cm/s。因此雨季表面水有可能透过沥青路面浸入基层和底基层中；如果沥青面层产生了裂缝，表面水更会从裂痕透入路面结构层中；在地下水位接近地表的地段，特别是路基填土不高时，地下水可通过毛细作用进入路面结构中；在冰冻地区，由于冬季水分重分布的结果，路基上层和路面底基层都可能处于潮湿或过分潮湿状态。
2 水损害--集料体系中有2种失效的模式：即粘附性和粘聚性破坏
第一种模式是由于集料对水分的吸引力比沥青大水分可以进入沥青与集料之间，使沥青与集料表面接触角减少，粘结力降低，从而导致沥青薄膜剥离，使集料裸露而破坏，这种破环是由温度，集料类型，沥青粘性，组成，厚度共同作用而致；第二种破坏是由于水分侵入，使沥青变软，粘度降低从而导致沥青混合料的整体性和强度降低。
3 减少沥青路面水损害的主要措施是加强防水和排水
一方面利用密级配沥青混合料面层和下封层等措施，阻止雨水及地下水进入到路面中，从而减少与沥青混合料的作用；另一方面是设计合理的排水措施，使进入到路面中的水份尽快排出，从而减少了水与沥青混合料的作用时间。防水和排水只是治标尚不能治本，在防水和排水之间还有一个重要环节，就是耐水，提高沥青混合料的耐水性，才是解决水损害问题的根本途径，也只有防水、耐水、排水三管齐下，才能彻底解决水损害问题。因此，减少沥青混凝土路面水损害的技术是很久以来道路和沥青制造部门共同研究的课题。常用的措施有以下3大类：
3.1沥青与集料的粘附性--增强耐水性能
由沥青与矿料相互作用的基本理论可知，沥青与矿料的粘附性，取决于沥青—矿料—水三相系的平衡。各种改善措施，主要从降低在集料表面水对沥青的置换能力这一概念出发，保证在有水情况下沥青膜不发生收缩、剥离现象，仍能与矿料形成良好的化学吸附作用。例如，用一部分石灰、水泥代替矿粉，或在沥青中添加少量环烷类高分子有机酸、石油沥青与煤沥青混合等都能改善粘附性。石灰和水泥中CaCO3含量高，易形成正的吸附中心，与沥青中带有负电荷的表面活性物质可形成化学吸附层；各种液态抗剥落剂均属于表面活性物质，市场上较多的是胺类表面活性剂，一端是亲水性的胺基，与酸性石料有很强的亲和力，另一端是融于沥青的亲油性的烷基，由于它在沥青—矿料表面形成的这种定向排列可降低沥青—矿料界面张力，故能提高沥青与矿料的粘附性。
公路沥青路面施工技术规范（JTJ032）规定，当用于高速公路、一级公路的石料为酸性石料时，宜使用针入度小的沥青，并采用抗剥离措施，使沥青与矿料的粘附性符合要求。这些措施有：
1）用干燥的磨细消石灰粉或生石灰粉、水泥作为填料的一部分；
2）在沥青中掺加抗剥落剂；
3）将粗集料用石灰浆处理后使用。
从实际应用来看，用干燥的磨细消石灰粉或生石粉、水泥代替部分填料，现场操作简单方便，造价低廉，并具有较好的抗剥离效果。随着表面化学的发展，高效能且耐久性好的抗剥落剂也是一种较好选择，能提高沥青与集料的粘附性，解决路面耐水的问题。
3.2级配优选，合理控制空隙率—增强防水性能
沥青混合料的水稳定性在很大程度上取决于空隙率和空隙结构以及沥青膜厚度。根据试验研究和理论计算表明，空隙率在4%—17%之间，水易于滲入而不易自由排出。在配合比设计中级配设计是一个很重要的方面。沥青混合料的级配决定了集料的嵌锁结构及压实特性。各种混合料形成的沥青混凝土的内部结构各不相同，有的是悬浮密实结构，有的是骨架密实结构，不仅空隙总量不同而且空隙的连通性及孔径分布也是有区别的；可性不一样导致沥青膜厚度不相同（因为配合比设计时空隙率控制范围相同），因此抗水渗透和软化能力不同。通过混合料的优选，合理控制路面空隙率，可以解决防水的问题。
3.3设置良好的路面内部排水系统—增强排水性能
水是发生水损害的必要因素，所以设置良好的路面内部排水系统以迅速排出结构层的自由水不失为一项有效的措施。目前认为使用效果比较好的是设置碎石集料排水基层。
国外排水层常用的渗透系数为0.71—1.05cm/s，甚至高达3.50—10.5cm/s，如此之高的渗透系数使渗入面层结构的自由水排出成为可能。美国明尼达州运输部进行了大量的现场试验表明排水基层的排水量通常占降雨量的25%—40%，并且，在降雨结束后两小时内排走95%以上的渗入水。路面含水量的减少，必然减轻了路面各结构层遭受水损害的程度，主要有：
1）减少了动水压力。排水状态下，行车荷载产生的动水压力峰值会有所下降，减轻了水分对混合料的剪切和冲刷作用。
2）减轻水分对混合料的表态软化和剥离作用，有效防止了混合料模量和劲度以及路面强度的降低。
3）改善沥青路面的使用性能并延长它的寿命。国外的一些对比分析和试验观测结果表明，对于沥青混凝土路面，设排水基层的路面比不设的寿命约提高30%。
4 结语
路面渗入水是路面结构自由积水的主要原因，浸入路面结构层中的水使结构强度降低、沥青与集料的粘附性下降，从而导致沥青路面过早破坏。减少沥青路面水损害，应从防水、耐水、排水三方面入手，即提高沥青与集料的粘附性；级配优选，合理控制空隙率；设置良好的路面内部排水系统。