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關(guān)鍵詞：高速公路；水破壞；原因；措施

1、水破壞的基本概念

1）滲透破壞

滲透破壞是指水分通過瀝青路面的微小裂縫、孔隙或者界面滲透入路基或路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，導(dǎo)致路面材料性能下降，結(jié)構(gòu)損害加劇的過程。在高速公路瀝青路面中，這種現(xiàn)象尤為常見且具有破壞性，因為長時間的水分滲透會導(dǎo)致路面材料結(jié)合力下降，進而影響路面的整體性和耐用性。

防治滲透破壞的措施包括但不限于改善排水系統(tǒng)設(shè)計、使用高性能防水材料、提高施工質(zhì)量以確保路面的緊密性和連續(xù)性，以及定期維護和檢修，以減少水分滲透的機會。

2）凍融破壞

凍融破壞是水破壞的一種形式，特別是在寒冷地區(qū)的高速公路瀝青路面中十分常見。它指的是水分滲透進路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，當(dāng)氣溫下降到冰點以下時，水分凍結(jié)成冰，體積膨脹，對路面材料產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。隨著溫度的回升，冰融化成水，減少了原來對路面材料的支撐，這個凍結(jié)和融化的循環(huán)過程會導(dǎo)致路面材料的結(jié)構(gòu)破壞，減弱路面的承載能力，最終導(dǎo)致路面損壞，如裂縫、松散、坑槽等問題。

3）水力破壞

水力破壞指的是流水對路面結(jié)構(gòu)造成的直接物理損害，這種現(xiàn)象在高速公路瀝青路面中也較為常見。特別是在強降雨或洪水期間，水流的動力作用能夠沖刷路面，甚至侵蝕和破壞路基，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的部分或全部損壞。水力破壞不僅限于表面沖刷，還包括由于水流下滲造成的底部侵蝕，這種侵蝕可能導(dǎo)致路基材料的流失，造成沉降或坍塌，嚴(yán)重威脅道路的安全性和使用壽命。

1.2 水破壞對瀝青路面的影響

1）結(jié)構(gòu)強度降低

水破壞對瀝青路面造成的結(jié)構(gòu)強度降低是一個復(fù)雜且多方面的問題。瀝青路面的結(jié)構(gòu)強度是確保道路平整、安全和耐用的關(guān)鍵指標(biāo)。水分滲透到路面結(jié)構(gòu)中，特別是到達基層和底基層時，會引發(fā)一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)強度的降低。

主要表現(xiàn)為：黏結(jié)力減弱、材料劣化、基層侵蝕和穩(wěn)定性下降、凍融循環(huán)的影響等。水還可能攜帶溶解的鹽和化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)可以與路面材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如鹽水侵蝕，進一步破壞瀝青材料的結(jié)構(gòu)，降低路面的耐久性。為了抵御水破壞對瀝青路面結(jié)構(gòu)強度的影響，需要采取一系列措施，包括優(yōu)化路面和路基的設(shè)計，使用高質(zhì)量的防水材料，改進排水系統(tǒng)，定期進行路面維護和檢查等。通過這些綜合措施，可以有效提高瀝青路面的抗水損傷能力，確保路面的長期穩(wěn)定性和使用壽命。

2）材料老化加速

水破壞對瀝青路面造成的材料老化加速是一個不容忽視的問題。瀝青作為一種石油衍生產(chǎn)品，具有良好的防水性和粘結(jié)性，但長期暴露于水和濕氣環(huán)境下，其性能會逐漸退化，加速老化過程。這種加速老化對瀝青路面的長期性能和耐久性產(chǎn)生負面影響。

水分可以滲透進瀝青材料內(nèi)部，與瀝青中的某些化學(xué)成分反應(yīng)，導(dǎo)致瀝青黏結(jié)劑的水解。這種水解作用會削弱瀝青的粘結(jié)力和彈性，使路面更容易出現(xiàn)龜裂和剝落現(xiàn)象。水分的存在可以加速瀝青中的氧化反應(yīng)。氧化會使瀝青變硬、變脆，減少其柔韌性，增加裂縫的生成。在有水分的環(huán)境中，氧化反應(yīng)的速度通常會比干燥環(huán)境快。流動的水可以攜帶路面上的微小瀝青顆粒和填料，導(dǎo)致路面逐漸變薄，瀝青膜厚度減小。這種洗蝕效應(yīng)直接影響到路面的耐磨性和防水性。在寒冷地區(qū)，瀝青路面的水分在冬季凍結(jié)后膨脹，破壞瀝青的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而融化后又形成微孔和裂縫，為更多水分滲透提供通道，進一步加速了材料的老化過程。

1.3 水破壞的表現(xiàn)形式

1）坑洞

坑洞是最具代表性的一種水體損害形式。無論是普通的柏油路面還是改性的柏油路面，在雨水進入并被困住時，路面在雨水因素影響下，都會出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致路面出現(xiàn)空隙。由于非均質(zhì)性的原因，空穴往往出現(xiàn)在裂縫最多的地方，因而空穴往往呈不規(guī)則的分布。

2）唧漿、網(wǎng)裂

由于長期處于高速行駛狀態(tài)，雨水通過路面滲透進入路面，在路面上停留時，雨水會對路面上的細粒造成較大的沖擊，從而導(dǎo)致路面上出現(xiàn)灰白的漿體。水泥也會被車輛壓唧，然后從不同形狀和寬度不同的縫隙（橫縫、縱縫、斜縫、網(wǎng)裂）進入到路面，水泥還會因為水滲透到瀝青混凝土的部分區(qū)域或單個通道而被壓唧到路表面，導(dǎo)致路面出現(xiàn)網(wǎng)裂和變形。

2.1 特點

通常情況下，水破壞都會在雨季出現(xiàn)，在破壞開始的時候，會出現(xiàn)一些小塊的網(wǎng)裂，并出現(xiàn)一些白色的漿液（唧漿），之后會變得松散，形成一個坑洞。出現(xiàn)水損傷的地方，通常透水比較嚴(yán)重，而在排水不順暢的區(qū)域，如果將路面面層挖掘出來，就可以看到底下有一些積水或者是浮漿。大部分水破壞會出現(xiàn)在重車道上。

2.2 成因

（1）外部因素：1）降水和降雪。游離水經(jīng)裂縫及結(jié)構(gòu)物的孔洞滲入到瀝青表層；2）大型重型交通工具所起的作用。游離水停留在路面水泥孔隙中以及路面與基層接觸面上，一旦有交通流經(jīng)過，就會對路面造成很大的水壓，并對路面造成很大的影響。界面處的這個水壓力會對基層頂面材料中的細料進行沖刷，經(jīng)過多次的汽車沖擊，累積下來的細料就會變成灰白色的漿液，而在汽車行駛離開的時候也會產(chǎn)生很大的吸力，這兩種力的瞬間前后作用，可以將停留在基層頂面的漿液甩出表面。水泥漿噴出時，先從大粒徑的瀝青表面剝離，使表面發(fā)生下移，出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫或凹陷。由于受壓、抽吸等因素的共同影響，導(dǎo)致瀝青混凝土空腔內(nèi)游離水分向外擴散，大粒徑的瀝青先剝離，導(dǎo)致其強度逐步下降，最終使其出現(xiàn)局部松動，從而導(dǎo)致路面出現(xiàn)水毀。（2）內(nèi)部因素：1）鋪裝排水設(shè)施不完善；2）鋪裝密實程度不夠；3）鋪裝材料的離析。

3.1 表面層產(chǎn)生坑洞

因瀝青混合料的非均質(zhì)性，孔穴通常出現(xiàn)在含氣量大的部分。不管表層的柏油水泥是致密型的或半敞型的，這種表層的水分損害——空穴都曾經(jīng)發(fā)生過。在任何一條公路上，這樣的損傷都是普遍存在的，只是在各路段上出現(xiàn)的凹坑數(shù)量和凹坑的大小不同而已。然而，當(dāng)其應(yīng)用于二類（II）路面時，其水分損傷更加嚴(yán)重。以一條高速公路為例，1995 年 9 月開通后，到 1996 年只出現(xiàn)了幾處小坑，1997~1998 年累計修復(fù)了 1700 余處、2500 余處大坑，路面重新鋪設(shè) 7000 余平方米。以 SMA（4 厘米厚度）路面為例，盡管 SMA 中加入了除纖維以外的其他防剝性物質(zhì)，但由于 SMA 層間存在著游離水分滲透和殘留，使得 SMA 層間存在水分，導(dǎo)致瀝青從路面上剝離。上述研究結(jié)果說明，無論是普通的純?yōu)r青，還是經(jīng)過改良的、摻有防剝離劑的 SMA，一旦有游離水分進入并被困于空洞內(nèi)，都會在長時間的使用過程中，發(fā)生脫膠和水損傷。

3.2 表面層和中間層同時產(chǎn)生坑洞以及局部表面產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變

若表層與中層均為高空隙度的半開級配，底層為低空隙度的密實瀝青，則更容易使游離水進入表層與中層。若表層為半開級配，中間層為密實瀝青混凝土，則在長期雨淋時，自由水會通過表層滲透而進入中間層，并在表層和中間層中停留很久。高速車輛行駛使得該兩個層面的瀝青路面，出現(xiàn)局部剝離，造成路面網(wǎng)狀開裂、變形（下陷）及向外擠壓，甚至形成凹陷。這樣的損壞也是很常見的。盡管上、中層為致密型瀝青砼，但當(dāng)其內(nèi)部非均勻度過高，或部分區(qū)域內(nèi)真實含氣量過高時，仍可引起游離水分的滲透，進而造成路面的水分損傷。比如，一次降雨后，在 79.2 公里的道路上，出現(xiàn)了 10 個深度9~10 厘米的坑，修復(fù)面積 1.95 平方米。在寒冷的凍土地帶，積雪會逐步滲透并停留在路面上，一個冬天會有多次的凍融循環(huán)。在春天融化過程中，由于表層游離水分的存在，使得表層出現(xiàn)了水分損傷，即孔隙、網(wǎng)狀開裂等變形。以一條高速公路為例，在 1999 年春天，35 公里的一條道路上出現(xiàn)了 2 個積水破損，修復(fù)區(qū)域為 2.95 平方米。

3.3 唧泥、網(wǎng)裂、坑洞

由于雨水滲入（雙層或三層）后會積聚于路基頂部，在高速行駛時，雨水會對路基表面的細粒級造成較大的沖擊，從而導(dǎo)致路基表面出現(xiàn)灰白膠體。

然后，水泥會受到車輛的壓力，穿過不同的形狀和寬度的縫隙，到達路面。當(dāng)水泥漿體含量較高時，會立刻出現(xiàn)凹陷。少量的雨水會造成鋪裝層網(wǎng)絡(luò)開裂或扭曲，從而使得后續(xù)降雨更易于滲透，從而形成一個惡性循環(huán)，最后造成鋪裝層的損壞。在較為干燥的區(qū)域或降雨少的地方，尤其是在有滲水但并不明顯的地方，這種沖刷、唧泥、空洞等現(xiàn)象會持續(xù)很長時間。然而，由于瀝青砼材料的非均勻、滲透率高，再加上基層的劣化，使得一次降雨就會有起泡、空穴等現(xiàn)象，甚至在干燥的地方也是如此。

3.4 其他水破壞現(xiàn)象

當(dāng)游離的水分滲入到路面中時，還會產(chǎn)生一種以嚴(yán)重車轍為特征的水分損傷。在水分的侵蝕下，礦料尤其是覆蓋在粗顆粒上的油層逐步脫落，油層被破壞，導(dǎo)致油層變得疏松。車輛行駛過程中，輪胎底面發(fā)生了剪切變形，使得路面上出現(xiàn)了疏松的瀝青砼擠壓現(xiàn)象，導(dǎo)致輪胎底面下沉，輪胎底面隆起，造成了較大的車轍。如果不能得到有效的治理，在下雨期間或下雨之后，這些路面上的溝壑會形成一個水洼，使得雨水具有更強的滲透性，從而導(dǎo)致更加嚴(yán)重的水毀。許多公路上都出現(xiàn)了這樣的情況。

4.1 瀝青面層的各層都采用空隙率小的密實瀝青混凝土

目前，在公路上鋪裝的瀝青路面中，三層鋪裝的占絕大部分，二層鋪裝的很少。為了減小積水對道路的損害，應(yīng)從多個角度去思考，怎樣才能避免積水對道路的侵蝕。最大限度地避免瀝青路面自身滲入水分非常關(guān)鍵。結(jié)果表明，只有一種稠密的瀝青路面或者只有一種瀝青砂質(zhì)的瀝青路面，其抗?jié)B性能都不能滿足工程的需要。事實上，在柏油路面上，哪些地方的孔隙度較大，當(dāng)水分滲入時，該地方的水分就會流失。除特殊設(shè)計的排水層以及不適用于特殊設(shè)計的排水層外，其余每一層均應(yīng)使用密實型的瀝青混凝土。

4.2 提高瀝青與礦料的粘結(jié)力要求

在高速、重型汽車行駛過程中，一旦水分滲入瀝青，就極易引起路面開裂。瀝青和礦物材料的性質(zhì)、瀝青摻入量和礦物材料的比表面是決定瀝青膠凝性能的重要因素。在保證礦物材料被瀝青完全覆蓋的同時，應(yīng)對瀝青的摻入量進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以保證礦物材料的瀝青薄膜的厚度。礦料比表面對其粘性也有很大的影響，加入一定比例的礦物粉末，既能起到填料的功能，又能增加其比表面。在使用這種材料做表層時，往往需要使用堅硬的石塊，并且其需具有較高的拋光價值。堅硬的礦物材料通常是酸性的，對路面的附著力較弱，所以必須加入防滑劑來提高其附著力。

4.3 提高壓實標(biāo)準(zhǔn)

要最大限度地增加瀝青混合料的密實程度，減少道路表面的孔隙率，以最大限度地改善道路表面的防滲性能。目前，我國高速公路建設(shè)現(xiàn)場使用的壓路機品種、噸位和技術(shù)性能均比十幾年前有了較大幅度的增加，甚至超過了十幾年前的情況，客觀上，已經(jīng)有了提升壓實標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。結(jié)果表明，只要嚴(yán)格要求、加強管理，水泥穩(wěn)定土的密實度可達 98%以上。

4.4 路面結(jié)構(gòu)中設(shè)排水層或防水層

從國內(nèi)目前出現(xiàn)的病害情況來看，通常是在表層水分稀釋之前，就已經(jīng)出現(xiàn)病害。這與水泥砼路面有很大的區(qū)別，即只有當(dāng)水達到基底頂部，并且出現(xiàn)了被沖蝕的空隙時，才會出現(xiàn)水毀。所以，若在其上鋪一層厚厚的瀝青路面，其排水效果將不會很好。當(dāng)瀝青路面厚度很小時，采用排水層及防水層可以有效地緩解或消除水損害。尤其是在多雨的地方，雨水進入道路后，很有必要將其排出道路。在過去的道路建設(shè)中，由于缺乏對道路內(nèi)部排水問題的重視，造成了大量的道路積水問題。現(xiàn)有道路實驗數(shù)據(jù)表明，當(dāng)水分滲入到道路內(nèi)部時，最好在底層增設(shè)透氣式排水層，將水分迅速排除，以減少水分對道路的損害。

在降雨和車輪碾壓等因素的影響下，高速公路瀝青路面表層極易產(chǎn)生表層疏松，坑洞、擁包、縱橫向裂縫，還有雨水沿著縫隙下滲而造成的啃邊、局部沉陷、翻漿等問題。這類疾病多見于多雨季節(jié)，且多與水相關(guān)。采取上述措施，使水能盡快排出路外，從而減輕水破壞，使得高速公路瀝青路面的水破壞現(xiàn)象得到緩解。

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