沥青路面早期损害分析与防治
[摘要]根据现场和实验室检测结果，对沥青路面早期损害原因进行分析与探讨，并结合工程实际提出了有效预防沥青路面水损害的方法及防治措施，同时也为沥青路面的修复和整治提供参考依据。
[主题词]沥青路面,水损害,分析,防治
1工程概况
桂平环西路沥青路面，全长4.75km，双向四车道，道路总宽12.00m，两层式沥青混合料路面，设计厚度120mm，其中下面层为80mm厚AC-25粗粒式沥青混合料，上面层为40mm厚AC-13细粒式沥青混合料。路面设计弯沉0.22mm,设计压实度95%，道路设计等级为城市主干道一级标准。设计车速60km/h。设计年限15年。道路中段分别与金桂路、苍贵路相交，如图1。该道路使用半年后，部分路段表面出现网裂、形变、推移拥抱及下面层料松散、掉粒现象，路用性能严重下降。详见图2、图3。
为了解该道路当前的路用性能状况，对该道路沥青路面进行了承载能力、渗水系数、压实度及厚度的检测，同时在全路段对路面进行机械切割取样，以确定混合料矿料的级配和油石比并根据检测结果对沥青路面的病害进行分析，为道路的修复和治理提供参考依据。
2现场及实验室检测情况
为方便描述，将道路现场检测及实验室检测情况分为三部分，即苍贵路～环西路段为A段，全长1.77km，起讫桩号：K00+233~K02+000；环西路～金贵路段为B段，全长1.23km，起讫桩号：K02+000~K03+227；金贵路段为C段，全长1.75km，起讫桩号：K03+227~K04+983。
2.1道路承载力：A段实测弯沉代表值为28.67（0.01mm，下同），B段为35.45，C段为23.57，分别超过设计弯沉值30%、61%及7%，均未达到设计要求，其中B段较差，C段较好。
2.2路面渗水系数：A段渗水系数实测值均小于规范规定的300ml/min要求，检测结果合格，但全路段路表污染较为严重；B段靠近经二路约1/2长度路表污染严重，检测结果合格，在靠近经三路约1/2长度路表污染较轻，检测结果不合格；C段渗水系数实测值均超过规范规定要求，检测结果不合格，但路表较为清洁，污染现象较轻。
2.3厚度、压实度：A段钻孔取芯9个，总厚度最小值8.0cm，最大值16.5cm（仅一处），合格5点，合格率31.25%。压实度上面层最大值99.5%，最小值97.5%。下面层最大值99.4%，最小值95.1%，符合设计要求；B段钻孔取芯6个，总厚度最小值6.5cm（仅一处），最大值13.0cm，普遍厚度11.0cm，接近规范规定的下限。压实度上面层最大值95.7%，最小值94.1%（仅一处），下面层最大值98.1%，最小值97.2%，符合设计要求；C段钻孔取芯11个，总厚度最小值8.0cm（仅一处），最大值16.0cm（仅一处），普遍厚度9.0～12.0cm。压实度上面层最大值99.8%，最小值95.4%。下面层最大值99.9%，最小值96.0%，符合设计要求；
2.4油石比：以切割芯样检测，A段上面层油石比≥4.0%，个别3.9%，下面层共检测13处，其中≥4.0%共10处，＜4.0%共3处，最低3.8%；B段上面层油石比≥4.0%，个别3.9%（仅一处），下面层共检测8处，其中≥4.0%共5处，＜4.0%共3处，最低3.4%；C段上面层油石比≥4.0%，个别3.5%（仅一处），下面层共检测11处，其中≥4.0%共5处，＜4.0%共6处，最低油石比3.5%。总体A、B、C三段上面层含油量目测情况较好，下面层均较差。
2.5矿料筛分：对A、B、C三段的切割芯样分别进行筛分，上面层级配全部符合规范规定，其集料筛分通过率均符合有关技术标准，但下面层筛分后的矿料级配均不符合规定要求，细集料通过率偏高，特别是0.075mm粒径矿料通过率偏大并基本超出标准的上限，其中A段通过率最大值为11.7%，最小值为8.8%，分别超出标准上限的67%和26%；B段通过率最大值为12.8%，最小值为7.7%，分别超出标准上限的83%和10%；C段通过率最大值为11.9%，最小值为7.7%，分别超出标准上限的70%和10%。
2.6路表观感及切割芯样基本情况：A段切割芯样表现为上下层基本成块，强度尚可，但底部潮湿；在靠近经一路交接部位路面部分有破坏，主要为失稳性车辙，车辙位置出现部分形变、拥包及推移，其芯样表现为松散、分层、强度差等特征，全路段路表观感尚可；B段切割芯样表现为下面层基本松散，少量成块，强度较差，且底部潮湿，路基表面少量积水，在靠近经三路约100m范围略好，路表观感较差，路面破坏严重，面积较大，主要集中在轮迹带位置，表现为网裂、形变、推移、松散及失稳性车辙；C段切割芯样表现为下面层能全部成块成型，强度较高，但混合料基本呈潮湿状，且与基层结合处较为明显，路表观感及芯样反映情况好于A、B两个路段，路表观感较好，路面保存基本完好；
3检测结果综述
检测结果表明该道路全路段上面层沥青混合料摊铺质量及各项检测结果较好，下面层较差；路用性能C段较好，A段次之，B段较差。
4成因分析
根据路面破坏特征结合检测结果及道路面层施工记录，沥青路面受到早期水损害是导致路面损害发生的主要原因，而引发水损害的原因又是多方面的。现分析如下：
4.1施工环境因素
根据施工记录，混合料摊铺期间以阴雨天气为主，平均施工温度不足10℃，特别是下面层摊铺完成后，遭受罕见严冬影响，极端最低气温3℃～8℃。由于水凝聚的体积增大，在混合料内部产生很大的膨胀力，使混合料内部粘结力下降，而当其融化时，水又滞留于结构层中，在行车荷载作用下，加速了沥青膜的剥离。同时，在路基面层尚未完全干燥的情况下摊铺混合料，加快了混合料摊铺温度的降低速度，特别是部分路段路基表面存在泥浆水膜，混合料在碾压过程中水膜渗入下面结构层中，水分直接进入沥青和集料之间，导致沥青膜剥落，同时也由于水的浸入，使沥青变软，粘性降低，从而使沥青混合料的整体性与轻度减小。
4.2集料性质的影响
根据矿料筛分结果，矿料级配偏粗，油石比偏低。特别是通过0.075mm筛孔的粉料过多，均超出规范规定上限的60%以上，级配的不合理及粉料含量超标，给沥青的粘附性带来极大影响，也由于下面层混合料摊铺期间路基表面存在泥浆水膜，污染了结构层，一定程度上泥浆成了粘性沥青的隔离剂，在受到几经碾压的情况下，加快了沥青剥离矿料的速度。同时，也因为粉料含量的超标，粉料的比表面积增大，沥青含量相对减少，沥青在混合料中的粘聚力大幅降低，从而降低了混合料抵御水侵害的能力。
4.3路面排水的影响
根据施工记录反应，下面层施工后表面受到严重污染，大量水积聚在下面层表面，在上面层施工前，用水冲洗被污染的下面层表面，进一步增加了下面层的含水量。根据切割试件及现场观察，路面基层潮湿且有少量积水，说明基层内部含水量已经达到饱和状态，因此，上面层覆盖后，下面结构层内水分难以挥发，而混合料在浸水条件下会出现失油现象，导致沥青与矿料的粘附性及力学强度大幅降低，特别是在车辆重复荷载作用下，混合料内部形成的孔隙水压力加剧了沥青与矿料剥离的速度，同时，动水冲刷基层混合料中的细料，形成白色灰浆构成软弱层并被唧出表面，逐级传递，反映到沥青面层上，形成局部网裂和形变，在发生唧浆的同时容易产生坑洞。更为严重的是，由于路面为层状结构，水到了基层，一旦造成面层及基层脱离，将对路面结构的整体受力产生严重影响。其次，路基长期处于潮湿状态，由于毛细的作用，水分通过路基顶面逐渐渗入结构层，产生冲刷破坏等负面作用，进而影响路面结构层的稳定。
5沥青路面水损害防治措施
5.1提高原材料品质，改善沥青与矿料间的粘附性
沥青混合料的粘结力主要表现在沥青、矿粉与石料间的相互作用力，因此，从原材料的源头把关，控制石料的压碎值和含泥量是质量的关键。同时，为改善与提高沥青混合料的水稳定性及耐久性，增加沥青与矿料间的粘附性，减轻沥青路面的水损害，应采取必要的抗剥离措施。可以用部分石灰或水泥代替矿粉，即采用干燥的磨细消石灰或生石灰、水泥作为填料的一部分，用量控制在矿料总量的1～2%；也可采用成品抗剥离剂，但应注意产品的受热稳定性。
5.2提高压实度标准，增加现场孔隙率控制指标
采用合理的摊铺与碾压工艺，将压实度标准控制在97%是可以做到的，建议上面层压实度不小于98%，下面层压实度不小于97%。施工现场增加对孔隙率的控制指标，保证现场孔隙率不大于8%。
5.3设置良好的路面排水系统
路表排水设施布置应充分利用地形及天然水系，形成完整的排水系统，并做好进出口位置的选择与处理，使水流顺畅。同时，还应考虑设置良好的路面结构内部排水系统，以迅速排除渗入路面结构层中的水分，避免自由水在结构层中积滞的时间过长，从根本上解决沥青路面的水损害问题。
5.4加强冬季沥青路面施工的质量控制
寒冷条件下的沥青路面施工，严重影响路面的压实，将导致沥青路面的早期损坏。因此，在冬季施工沥青路面时，必须编制详细的施工方案。沥青路面不得在气温低于10℃时施工，否则，应在混合料的拌合、运输、摊铺及碾压等各个环节采取相应措施，雨天或在路面潮湿的情况下不得施工。在基层混合料铺筑前，对软弱土基极翻浆路段应加以处理并充分压实。
参考文献
[1]张登良主编《沥青路面工程手册》人民交通出版社，2004
[2]《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ1-2008）
[3]《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）
[4]《沥青路面施工及验收规范》（GB50092-1996）
[5]《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）
[6]《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60-2008）
[7]《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》（JTGF80/1-2004）
