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1、摘要根据有关研究， 沥青路面的早期破坏70%以上直接或间接与路面的水稳性有关，即是由水损坏引起的。水损坏己成为我国沥青路面最严重的破坏形式之一。无论是在湿热的南方， 还是寒冷的北方， 在通车后不久， 都不同程度出现水损害问题。 因此， 研究如何防止和解决沥青路面的水损害问题具有深远的社会影响和重大的经济意义。针对分析结果讨论了合理的拟定结构层以及减少水损害相关措施。 在设计的过程中应综合考虑各方面因素选择合理的结构层厚度及材料， 对道路后期使用性能具有重要意义。 另外， 根据实际工程中的施工步骤提出了一些减少水损害的措施， 建立完善的排水系统， 施工过程中严把质量关， 包括后期的养护维修工作都
2、应加以完善，从而减少水损害的发生，降低其造成的各种损失。关键词： 沥青混合料； 水稳定； 水损害ABSTRACTAceording to the study of the early damage of asphalt pavement for more than 70%,direetly or indireetly,with the road surface of the water-stable,that is caused by water damage.Water damage to asphalt pavement has become the most serious form o
3、f damage.Whetherin the heat of the South,or the cold north-east,shortly after its opening,there are varying degrees of water damage problem.Therefore,how to prevent and resolve water damage to asphalt pavement problem has far-reaching impact on society and of great economic significance.Based on the
4、 analytical results discussed choosing logical thickness and material of structure layers,summing the measure of decreasing moisture damage. In the design phase,we should consider synthetically to choosing thickness of layers and kinds of material , that is important for the performance in the anaph
5、ase. Otherwise, bringing some measure of decreasing moisture damage forward based on construction process. For example, established perfect drainage system,controlled quality strictly,that include maintain in anaphaseshould be perfected,do this is in order to decrease the happening of moisture damag
6、e and losing of it.Keywords:Asphalt mixture;water stability;water damage第一章 绪论1.1 引言我国公路建设起步较晚但发展很快。 改革开放之前， 我国公路， 尤其是高等级公路建设规模不大。 改革开放以来， 中国公路发展速度很快。 1988年 10 月 31日我国大陆第一条高速公路沪嘉高速公路建成通车， 中国的公路事业进入了崭新的发展期， 且新的公路建设以高速公路、 一级公路等高等级公路为主。 1998年以来，中国以每年超过2000亿元的投资用于公路建设。 2002 年公路建设投资更是达到 3211.73 亿元。大陆高速公路
7、通车里程1989年全国仅为 271 公里，到1999年突破 1 万公里， 2003年达到 29745公里。 至 2007年底， 我国高速公路通车总里程已经超过5 万公里，根据交通部的规划，到 2010 年，将建成国家骨架公路网。 全国高速公路总里程预计将达到 8.5 万公里【1】。 我国用短短的十几年时间走完了发达国家半个多世纪的发展历程。沥青混凝土路面由于平整度好， 行车平稳舒适， 噪音低， 许多国家在建设高速公路时都优先采用。 而半刚性基层具有强度刚度大， 稳定性好等特点， 被广泛用于修建高等级公路沥青路面的基层或底基层。 在我国已建成的高速公路中， 90%以上是半刚性基层沥青路面。 但在
8、已建成通车的高速公路中， 由于沥青面层水稳定性不足造成的水损害， 常使得高速公路在通车后不久， 短的仅仅几个月， 长的2 3 年，就出现了明显的坑槽、松散等破坏现象，直接影响了行车速度、行车安全和通行能力【 2】 。 沥青路面的这种早期水损害破坏已成为我国高速公路沥青路面最严重的病害之一。沥青路面的水损害， 是指沥青路面在有水存在的条件下， 经受交通荷载和温度胀缩的反复作用，一方面水分对沥青起乳化作用，导致沥青混合料强度下降，同时水分逐步侵入到沥青与集料界面上， 由于水动力的作用， 沥青膜渐渐的从集料表面剥离， 导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。 常见的水损害破坏形式有：坑洞、网裂
9、、龟裂、车辙；沥青和粗细集料粘结力降低，结构强度变小。沥青路面的水损害在我国具有普遍性， 水损害破坏不仅发生在多雨炎热的南方， 即使在东北地区如吉林、 辽宁等地也出现了沥青路面的早期水损害现象。 因此应该认识到无论是在南方多雨潮湿地区还是北方半干旱地区都会出现沥青路面的水损害。 此外据资料表明， 在我国已建成并使用一年以上的高速公路中， 无论是采用半刚性路面、 刚性组合式还是刚性路面， 无论是对酸性石料还是碱性石料，无论是采用重交通石油沥青还是改性沥青和加抗剥落剂的SMA都出现了不同程度的水损害现象。 水损害的破坏速度快， 性质严重， 己成为路基路面的主要破坏因素之一。沥青路面的水损害不仅大大
10、增加了公路养护管理部门的养护工作量和养护费用， 还带来了不良的社会影响。 由于沥青路面早期水损害来得比较快， 会对高速公路的服务水平产生较大的影响， 而且直接间接经济损失巨大， 因此系统的研究沥青路面早期水损害的机理， 对现有路面沥青混合料级配使用效果进行评价和分析， 提出路用性能优良的新型沥青混合料级配， 对沥青路面水损害的防治有着重大的经济和社会意义。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状沥青路面水损坏是一个世界性的问题。 美国从二十世纪三十年代就开始重视研究沥青路面水损害问题并取得了一系列成果， 尤其是在评价沥青混合料水损害的试验方法上。在1949 年颁布了水对压实沥青粘结性的影
11、响的试验方法(ASTMD1075),该方法于1988年进行了修订。新的试验方法是采用残留强度来评价水对压实沥青粘结性的影响 8 。 1959 年颁布了沥青一集料混合料裹覆和剥落试验方法 (ASTM D1664)， 1985年进行了修订。该方法用来评价有水存在的条件下，沥青膜保留在集料表面的能力。 由于该方法试验精度较差， 一般只用于评价沥青集料是否合格。二十世纪七十至八十年代期间，美国对水损害问题进行了深入广泛的研究，包括美国全美公路合作研究计划(NCARP)美国公路规划和研究计划(HP&R美 国公路战略研究计划(SHRP)和联邦公路局的研究合同。对水损害形成的机理、 影响因素，评价水损害的试
12、验方法和水损害的控制等各方面进行了系统的研究，提出了许多研究报告。 如 Lottman 试验方法， 采用试验前后的劈裂强度比和回弹模量比作为水损害的评价指标。评价准则有两个，一个是短期标准，相当于 4年路龄；另一个是长期标准，反映412年的情况。该方法试验室混合料、现场混合料或路面岩心间相关性较好，为许多国家采用或改进采用。1985 年制订了压实沥青混合料抵抗水损害能力的试验方法即改进的Lottman法(AASHTO T283)该方法试验的结果既可用来预测沥青混合料长期剥落敏感性， 也可用来评价液体抗剥落剂的抗剥落效果。 是目前世界各国广泛采用或借鉴的水损害试验方法9 。20 世纪 60年代德
13、国首次采用了大孔隙排水型路面。 随后法国陆续修建了多孔隙贫混凝土路面试验路。但美国道路专家认为最可靠的排水措施是在整个路面宽度下采用开级配排水层。现在美国在路面结构设计方法中把路面结构的排水系统作为一项重要环节考虑。路面结构内部设置排水系统在美国已成为一项经常性措施。1.2.2 国内研究现状随着我国高速公路的飞速发展，国内对沥青路面的水损害问题也越来越重视。在“八五”期间我国对沥青混合料水稳定性指标进行了比较系统的研究。推荐用冻融劈裂强度比和浸水马歇尔残留稳定度来评价沥青混合料的抗水损害能力。 九十年代初， 交通部重庆公路研究所的贾渝较为详细的介绍了美国常用的九种沥青混合料水损害的试验方法，
14、并分析了各个试验方法适用范围、 优缺点及与沥青混合料的实际使用性能的关联程度。经比较后认为AASHTOT-28剂ASTMD4867与路面现场性能有较好的相关关系,值得我国借鉴。此外， 同济大学道路与交通工程系和长安大学在1999 年对路面内部排水系统进行了相关研究， 他们对多空隙率水泥或沥青稳定碎石排水基层的排水能力作了初步探讨， 而且试验路的实际路用性能需要进行长期观测， 提出了水泥稳定和沥青稳定碎石排水基层材料的建议级配， 并在路面结构内部排水系统的结构设计和水力计算方面取得一定的突破，但在排水基层材料组成设计方面上的研究不多，一般采用的是经验级配，缺少排水基层材料性能与混合料组成的定量关
15、系，不能有效指导排水基层材料的组成设计 6 。国内对沥青路面水损害的防治主要采取的措施有以下几方面: 一是研究新型级配， 提高沥青混合料的水稳定性， 通过模拟路面实际浸水条件提出试验指标来评价沥青混合料的水稳定性； 二是设置路面防水层或路面内部排水系统； 三是在施工方面， 提高压实标准以及减少沥青混合料的不均匀离析。 此外还有掺加抗剥落剂提高沥青与集料的粘附性等措施。由此可见， 产生沥青路面水损害的原因是多方面的， 在实际工程中， 应具体分析水损害成因及发生机理，采取有效的措施来防治沥青路面的水损害。1.3 研究内容针对上述现状， 利用实际调查勘察情况和理论分析， 本文的研究内容主要包括以下几个方面:对沥青路面水损害产生的原因进行调查分析。 在研究调查的基础上， 分析产生沥青路面水损害的破坏机理与成因。结合实际工程分析了沥青混合料产生离析的原因，提出了相应对策。根据现有级配类型研究新型表面层沥青混合料级配设计。 在分析目前常用级配的基础上， 借鉴 superpave 混合料级配组成方法， 提出一种水稳定性高， 其它路用性能又好的级配组成。水损害防治措施的研究。 从目前常采用的其它方面提出防治水损害的各项措施。根据以上分析， 提出适合本课题实体工程的沥青路面水损害综合处
