朱 淵

(1.資陽市臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)管理委員會(huì)，四川 資陽 641300； 2.資陽空港投資有限責(zé)任公司，四川 資陽 641300)

0 前 言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)力水平的提高，促使著交通運(yùn)輸業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)道路質(zhì)量的要求也越來越高。市政道路以及高速公路開始大規(guī)模采用瀝青混凝土來進(jìn)行路面鋪設(shè)，已建成道路的水泥混凝土路面也在加快推進(jìn)白改黑工程，用瀝青進(jìn)行替代。瀝青混凝土路面具有施工工藝簡單、力學(xué)強(qiáng)度高、路面平整度好、耐久性強(qiáng)、彈性(減震性)優(yōu)良、施工維護(hù)方便等優(yōu)勢，能夠有效地提高駕乘的舒適性，保證車輛行駛安全平穩(wěn)且大幅減小交通噪音。但相關(guān)實(shí)例表明，很多瀝青混凝土路面在建成通車后不久都會(huì)受到滲水破壞的影響，路基和路面也會(huì)受到不同程度的損壞，尤其是在多雨潮濕地區(qū)，滲水破壞現(xiàn)象更為突出。

雖然瀝青混凝土路面具有上述許多優(yōu)點(diǎn)，但在使用過程中出現(xiàn)的滲水破壞問題卻不容忽視。路面出現(xiàn)坑洞、裂紋、堆擠變形等病害，致使路基承載力下降，路面也變得凹凸不平[1]，這將嚴(yán)重影響公路的使用壽命和使用性能，威脅行車安全，增加維修及養(yǎng)護(hù)成本，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。我國現(xiàn)行的公路有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收規(guī)范采用了滲水系數(shù)作為一般項(xiàng)目指標(biāo)，對(duì)瀝青混凝土路面抗?jié)B透性能進(jìn)行檢測以此來評(píng)估其抵抗?jié)B水破壞的能力。但該指標(biāo)參數(shù)在市政道路有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收規(guī)范中卻并未明確。因此，在市政道路工程路面設(shè)計(jì)、日常施工、質(zhì)量控制及監(jiān)督管理中往往會(huì)忽視對(duì)瀝青混凝土路面滲水系數(shù)的控制與檢測，這就導(dǎo)致市政道路在竣工交付使用后更容易出現(xiàn)瀝青混凝土路面滲水破壞的情況。

1 瀝青混凝土路面滲水破壞的形成機(jī)理

瀝青混凝土路面是指用瀝青混凝土作面層的路面，將經(jīng)人工選配具有一定級(jí)配組成的礦料(碎石或軋碎礫石、石屑或砂、礦粉等)與路用瀝青材料混合，在嚴(yán)格控制條件下采用一定比例拌制，通過壓實(shí)作用使其緊密粘合。瀝青混凝土路面的滲透破壞是一系列物理、化學(xué)反應(yīng)結(jié)果，是一個(gè)長期的綜合過程。瀝青混凝土路面早期的破壞主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：①瀝青粘結(jié)力下降；②瀝青與集料的分離；③動(dòng)水壓力作用。集料在壓實(shí)作用下，利用瀝青較強(qiáng)的粘結(jié)性緊緊粘結(jié)在一起而保持足夠的強(qiáng)度。水侵入到瀝青混凝土內(nèi)部，會(huì)使瀝青逐漸軟化從而導(dǎo)致黏結(jié)力下降，路面整體強(qiáng)度降低。瀝青軟化后的路面在重載車輛反復(fù)作用下容易發(fā)生車轍、沉陷等變形。此外，水侵入到集料與瀝青之間，由于集料對(duì)水分的吸附力大于瀝青，可使兩者的粘結(jié)力下降進(jìn)而發(fā)生分離，導(dǎo)致瀝青薄膜的剝落而使集料裸露。裸露的集料在車輛荷載及摩擦作用下將遭到破壞，產(chǎn)生松散、掉粒、坑槽、麻面等病害。水下滲到基層后如果基層結(jié)構(gòu)透水性較低而無法短時(shí)間滲出，將長期浸泡和沖刷基層材料?；鶎又械幕覞{逐漸被擠壓出路面形成唧泥現(xiàn)象，強(qiáng)度及穩(wěn)定性將會(huì)被削弱。面層結(jié)構(gòu)中的滲入水在重車作用下會(huì)形成超孔隙水壓力，瀝青面層中的混合料在超孔隙水壓力的沖刷作用下，會(huì)使原有裂隙寬度逐漸擴(kuò)張，長度逐漸延伸，從而交錯(cuò)形成各種形狀的裂縫網(wǎng)絡(luò)，使得瀝青路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致破壞的發(fā)生。

通過分析可知，水的滲透侵蝕是瀝青混凝土路面滲透破壞的根本原因。環(huán)境溫度和濕度決定了水的粘滯性，對(duì)水的下滲也具有一定影響，車輛的高速重載也會(huì)加速這一破壞過程。在交通量大的地區(qū)，如果氣候炎熱、降水豐富，那么路面滲水破壞問題將更為嚴(yán)重。

2 瀝青混凝土路面滲水的原因

若瀝青混凝土路面滲水的根本原因在于路面結(jié)構(gòu)形成了貫通縫隙，而貫通縫隙包括水平向和豎向，其相互連接形成一個(gè)類似網(wǎng)狀的連通器，水從一個(gè)縫隙進(jìn)去，可以從其他很多的縫隙中出來。瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)縫隙產(chǎn)生的原因主要有以下三個(gè)方面。

2.1 材 料

若瀝青混合料中瀝青性能指標(biāo)不好、粗細(xì)集料品質(zhì)和表面潔凈程度較差會(huì)影響瀝青與粗細(xì)集料之間的粘附性，導(dǎo)致粗骨料容易從瀝青混凝土面層中剝落出來,由于粗骨料的剝落，失去骨架約束的細(xì)集料從瀝青膜上脫落。隨著破壞過程循環(huán)往復(fù)，最后形成坑槽為水滲透進(jìn)路面結(jié)構(gòu)提供通道。此外，材料本身的滲水系數(shù)、集料化學(xué)性質(zhì)、礦粉選用不當(dāng)也是影響路面結(jié)構(gòu)滲水能力的重要因素。

2.2 道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前我國道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常采用水泥穩(wěn)定碎石這類半剛性基層，該結(jié)構(gòu)可以有效地減少路基不均勻沉降，具有承載能力好、整體性強(qiáng)、水穩(wěn)性好。由于水穩(wěn)層以水泥作為骨料間的膠結(jié)材料，水泥添加量的多少將會(huì)影響水穩(wěn)層結(jié)構(gòu)。水泥在膠結(jié)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，若未控制好水泥劑量，則會(huì)導(dǎo)致水穩(wěn)層在養(yǎng)護(hù)過程中失水，產(chǎn)生相應(yīng)的干縮裂縫，水穩(wěn)層受內(nèi)外溫差的影響產(chǎn)生溫縮裂縫的情況也較為顯著。若不及時(shí)處理，當(dāng)裂縫大于一定寬度后，將會(huì)反射到瀝青面層結(jié)構(gòu)中成為水的通道[2]。如果在施工過程中，混合料質(zhì)量控制不嚴(yán)格，導(dǎo)致含泥量及含水量偏大、級(jí)配不良等，也會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

大多數(shù)路面結(jié)構(gòu)，因?yàn)槎喾N因素影響造成其瀝青面層孔隙率過大，而在瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)往往忽略了結(jié)構(gòu)層內(nèi)部排水設(shè)置，只考慮利用路拱橫坡進(jìn)行排水。中央分隔帶、綠化帶、路緣石等附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)置，在增加水來源的同時(shí)也阻礙了水的排出，致使水長時(shí)間滯留結(jié)構(gòu)層表面和在內(nèi)部造成破壞。

2.3 施 工

1)混合料拌和不均勻，施工過程中產(chǎn)生離析。在生產(chǎn)過程中，瀝青混合料因拌和、運(yùn)輸?shù)仍驅(qū)?huì)出現(xiàn)一定離析，在瀝青攤鋪機(jī)收斗停機(jī)處、兩臺(tái)布料機(jī)的銜接段，若現(xiàn)場管理人員施工不到位，瀝青混合料攤鋪不均勻，也容易產(chǎn)生混合料離析，導(dǎo)致攤鋪壓實(shí)后的路面瀝青層級(jí)配不良且孔隙率較大，壓實(shí)度不能滿足要求。水經(jīng)過孔隙滲透進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層，離析位置的石子在長時(shí)間的沖刷浸泡和行車荷載的摩擦沖擊作用下容易被剝落，產(chǎn)生嚴(yán)重的坑槽破壞，從而影響路面的舒適性及使用壽命。

2)施工過程中壓實(shí)度不足，碾壓不到位。如果攤鋪過程中混合料出料溫度過低、運(yùn)輸距離過長且覆蓋保溫不到位，攤鋪機(jī)械熨平板加熱溫度不足，碾壓時(shí)壓路機(jī)未緊跟攤鋪機(jī)，都會(huì)導(dǎo)致混合料溫度喪失過多，碾壓時(shí)溫度偏低，從而導(dǎo)致瀝青路面壓實(shí)度不足和結(jié)構(gòu)孔隙率偏大。水通過孔隙之間的貫通回路進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層,將致使瀝青混凝土路面發(fā)生破壞[3]。

3)施工季節(jié)選擇不當(dāng)，成品保護(hù)不到位。瀝青混合料在不合適的季節(jié)施工，將導(dǎo)致施工質(zhì)量嚴(yán)重下降。因?yàn)闉r青混合料在氣溫低、濕度大的季節(jié)時(shí)鋪筑，集料和瀝青之間粘結(jié)性不好，水穩(wěn)定性較差。季節(jié)性凍土地區(qū)的瀝青混合料路面受凍融循環(huán)作用水穩(wěn)定性會(huì)更低。此外，道路水穩(wěn)基層到瀝青面層可能并不是流水線施工。為了保障施工車輛和社會(huì)車輛通行，往往在水穩(wěn)基層養(yǎng)護(hù)結(jié)束后便臨時(shí)開放交通，導(dǎo)致基層表面污染，基層與面層之間粘結(jié)性大幅降低。而且，中央分隔帶、路肩、綠化、埋設(shè)電纜等后續(xù)專業(yè)施工都可能造成瀝青面層的污染，削弱瀝青混凝土路面抗?jié)B水破壞的能力。

3 瀝青混凝土路面滲水破壞防治措施

造成瀝青混凝土路面滲水破壞的原因復(fù)雜，應(yīng)采取針對(duì)性措施解決壓實(shí)度不足、混合料孔隙率過大、排水設(shè)施不完善等問題，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料控制、施工管理和維修養(yǎng)護(hù)等多方面出發(fā)，同時(shí)考慮對(duì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 選擇良好的原材料

選用孔隙率小、表面粗糙的堿性石料，以保證瀝青與集料間具有良好的粘附性，不使用顏色淺、石質(zhì)輕的酸性石料。當(dāng)只能采用酸性石料時(shí)，應(yīng)在瀝青中摻加長效抗剝落劑或消石灰進(jìn)行處理。集料應(yīng)具有表面干凈粗糙、集配均勻、強(qiáng)度高、高溫壓碎值好的特征，其棱角性能、針片狀顆粒含量、破碎面、含泥量等應(yīng)符合規(guī)范要求。選用高黏度、高軟化點(diǎn)、低針入度的優(yōu)質(zhì)瀝青，嚴(yán)格控制瀝青的三大指標(biāo)和抗疲勞特性。適當(dāng)增加礦粉用量、添加改性劑等提高強(qiáng)瀝青和集料的粘結(jié)力，以增強(qiáng)路面抗?jié)B水破壞的能力。不得使用含蠟量高的瀝青。

3.2 優(yōu)化道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為防止?jié)B透破壞，瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)應(yīng)具有不透水性，應(yīng)使用連續(xù)密級(jí)配瀝青混凝土AC型或者間斷密級(jí)配瀝青瑪蹄脂SMA，減小瀝青面層的孔隙率，以降低水滲透的可能性?？紤]采用柔性基層或組合式基層，可以有效防止自下而上的滲水破壞。該結(jié)構(gòu)形式道路由于瀝青層較厚，進(jìn)入路面的水的路徑加長，進(jìn)入基層的水量相應(yīng)減少，且水可以從級(jí)配碎石基層中排走?？紤]瀝青面層結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水，防止水從面層侵入基層結(jié)構(gòu)，使基層軟化而降低承載能力，可在基層表面設(shè)置不透水的透層和封層，此舉也能防止地下水反滲到路面結(jié)構(gòu)中對(duì)其造成破壞。通過透層和下封層的疊加作用，提高路面防水效果。在路面橫坡符合規(guī)范要求的情況下，為減少水在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滯留時(shí)間，把滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的水排出路基外，可在邊部設(shè)置碎石盲溝，降低滲水破壞發(fā)生的概率。在路肩和邊坡經(jīng)得起沖刷的條件下，取消道路兩側(cè)路緣石或攔水帶，讓水沿路面橫坡能及時(shí)流出?？刹捎盟嗷炷粱?yàn)r青封層作為綠化帶底部，將中央分隔帶做成封閉式，減少綠化用水滲透進(jìn)道路結(jié)構(gòu)的可能性。

3.3 加強(qiáng)施工的精細(xì)化管理

1)對(duì)基層原材料進(jìn)行嚴(yán)格控制，優(yōu)化施工配合比，編制施工作業(yè)指導(dǎo)書，強(qiáng)化施工技術(shù)交底，加強(qiáng)水穩(wěn)基層的施工質(zhì)量。在施工過程中控制好混合料的含水、含泥量，確保壓路機(jī)碾壓效果，使基層達(dá)到規(guī)范要求的壓實(shí)度。水穩(wěn)基層施工完成后采用施工乳化瀝青透層及時(shí)養(yǎng)護(hù)。在早晚溫差較大的季節(jié)更應(yīng)重視基層養(yǎng)護(hù)工作，減少水穩(wěn)基層的干縮和溫縮裂縫。養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后對(duì)基層的表面進(jìn)行檢查，在瀝青混凝土面層施工前對(duì)裂縫及時(shí)灌縫或鋪設(shè)纖格柵進(jìn)行修補(bǔ)，降低路面反射裂縫產(chǎn)生的概率[4]。

2)瀝青面層結(jié)構(gòu)中有貫通縫隙，這是導(dǎo)致瀝青混凝土面層滲水的關(guān)鍵因素。在施工前對(duì)瀝青混合料進(jìn)行配合比驗(yàn)證，選擇最適宜的施工配合比并在施工過程中進(jìn)行嚴(yán)格控制。采用最大理論值和試驗(yàn)室擊實(shí)值雙控標(biāo)準(zhǔn)對(duì)瀝青混合料面層的壓實(shí)度進(jìn)行控制，并以最大理論值為主控，對(duì)碾壓過程進(jìn)行嚴(yán)格管理，確保其壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求，降低路面貫通縫隙發(fā)生的概率。

3)在瀝青混合料拌和、運(yùn)輸和攤鋪過程中，為保證混合料的均勻性，減少離析，嚴(yán)格把控各道施工工序，使瀝青面層攤鋪均勻，無粗細(xì)骨料離析現(xiàn)象。嚴(yán)格控制生產(chǎn)拌和過程中的攪拌時(shí)間，并定期觀察混合料的拌和狀況，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)查明原因并進(jìn)行整改。合理規(guī)劃行車路線，減少運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，并控制好混合料的裝運(yùn)過程。為減少混合料的溫度散失，在運(yùn)輸過程中對(duì)車廂進(jìn)行篷布遮蓋等保溫處理。精細(xì)化瀝青混合料的攤鋪過程，控制松鋪厚度和平整度，減少熱量損失，保證混合料具有很高的初始?jí)簩?shí)度，從而提高碾壓的最終壓實(shí)度。在施工完成后仍有粗細(xì)不均勻現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行人工找補(bǔ)。加強(qiáng)已碾壓成型的水穩(wěn)層成品保護(hù)，避免基層表面污染。在瀝青面層施工作業(yè)之前，應(yīng)對(duì)基層表面進(jìn)行及時(shí)清理。瀝青面層施工完成后，還要防止后續(xù)專業(yè)施工對(duì)其造成的污損。

3.4 重視預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及維修

瀝青路面初始階段可能只是局部的凹槽和裂紋，如未及時(shí)處理便會(huì)逐漸發(fā)展成坑洞，其滲水破壞是一個(gè)漸進(jìn)的過程。為減少滲水對(duì)路面的持續(xù)性破壞，恢復(fù)瀝青路面防水功能和使用功能，可采用坑槽冷補(bǔ)、稀漿封層及微表處或者加鋪瀝青磨耗層等處治方法對(duì)已經(jīng)發(fā)生破壞或者已經(jīng)出現(xiàn)滲水的瀝青路面進(jìn)行修補(bǔ)[5]。及時(shí)清除路面及路邊積雪積水，防止其長期積水，必要時(shí)可增設(shè)橫向排水設(shè)施，以減少水的下滲。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)超載超限車輛的治理，嚴(yán)格限制其上路行駛，以減小車輛荷載作用下在瀝青混凝土路面孔隙中的水產(chǎn)生動(dòng)水壓力對(duì)路面造成的破壞。

4 結(jié) 語

瀝青混凝土路面是由粗細(xì)骨料、填料、添加劑等組成，并以瀝青作為主要的膠結(jié)材料的混合料，通過攤鋪碾壓形成的結(jié)構(gòu)層。市政道路的瀝青混凝土路面與公路工程的瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工工藝均相同[6]。受多種因素的影響，瀝青混凝土路面易受到滲水破壞，從而影響路面的使用壽命和服務(wù)功能。滲水破壞是瀝青混凝土路面的主要病害之一，也是一個(gè)質(zhì)量通病。因此，對(duì)瀝青混凝土路面滲水破壞問題進(jìn)行分析并采取針對(duì)性的防治措施，參照公路有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收規(guī)范采用滲水系數(shù)作為市政道路瀝青混凝土路面控制與檢測指標(biāo)，對(duì)于保證市政道路的正常使用和行車安全具有重要意義。

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