浅析沥青路面水损坏成因分析及养护对策研究(2)

　　三、空隙率的诱因
　　为了彻底找到水害产生的根本原因。从郝培文教授等人提出的沥青上浮理论中得到启迪，根据行车时产生的真空负压与行车速度的平方成正比的理论，我们大胆地提出：在高速行车时，开口空隙产生的真空负压将一系列空隙击穿，路面产生大量的贯穿型空隙，导致水从空隙中渗入，从而导致水破坏。为了准确地找到渗水原因，我们进行了大量的试验和研究。
　　在一般情况下，超车道（1道）车辆主要是小型车，速度都在100km/h以上；行车道（2道）主要是高速车辆，也有少数重车行驶，速度在80～100km/h之间；慢车道（3道）主要是低速大型货车，速度一般低于80km/h。因此，超车道的沥青路面所承受的真空负压最大，最有可能产生贯穿型空隙，使雨水进入到沥青路面下方。而慢车道（3道）承受的压强最大，基层和沥青面层的空隙很快被压密，路面容易产生疲劳下沉破坏。但巨大的压强使路面空隙变小，水分很难通过沥青路面空隙自然挥发，产生水分滞留现象，又由于慢车道在重车作用下有下沉现象，破坏了设计横坡坡度，使滞留水很难通过水泥混凝土路肩下方排除，因此容易造成沥青路面水破坏（详见下图）。
　　（图2路面水损坏过程示意图）
　　降雨量选用年降雨量为指标，将全国划分为四个区域，新疆处于第4区，属于干旱少雨区，由于新疆昼夜温差非常大，沥青粘结的剪应力容易破坏，增大了沥青料之间的空隙，导致雨水容易渗入路面层，从而引起路面部分不同程度的损坏。下表1为降雨量分布区：
　　（表1区域划分以30年年平均降雨量为指标）
　　为验证我们的上述观点，我们选择具有代表性的路段分车道取样，进行旧沥青路面空隙率、沥青含量和渗水试验。由于旧路面试件的混合料缺乏材料密度及配合比，沥青混合料密度是按日本道路公团《沥青铺装试验法》（即真空法）求得最大密度[2]，其余均按我国的试验规程进行。试验成果见下表。
　　（表2旧沥青路面试验结果汇总表）
　　试验结果表明，超车道空隙率较大，水很容易进入到混合料内部，沿水泥稳定碎石基层的横坡流入慢车道，而慢车道基本不渗水，但沥青含量已经相当低了。存在于慢车道沥青层与基层之间的水分又不会自由流动，以毛细水的状态存在，在强大的荷载作用下，产生巨大的毛细管压力，成为动力水，导致了沥青路面混合料水破坏。这也就是为什么慢车道经常破损、修复量较大的原因。
　　二、早期养护对策
　　1.转变养护观念
　　找到了路面水损坏原因，就使在制定养护方案时更有针对性。转变养护观念，一改过去"哪里出问题修哪里"的被动养护思想，从而变被动养护为主动养护，在路面病害出现初期进行有针对的、适当的预防养护措施，最大限度地使水损害之类的病害发展速度降到最低，确保路面使用寿命得到延长。
　　在平时的巡查和每季度路面养护质量调查中，由于渗水系数和空隙率不参与进行路面养护指数PQI的评定[3]，若按车道评定养护指数的话，超车道每km仅有3～5条横向裂缝，其路面养护指数PQI可达到99分以上，而行车道和慢车道近些年来每年都要产生大量的路面修补。目前还比较完好的超车道往往被人们忽视，而水则是由比较完好的超车道进入的事实确实存在。因此，在养护过程中不仅要及时修复行车道和慢车道的病害，而且要注意超车道的渗水，治水是养护工作的重中之重，这就是养护观念的转变。
　　2.预防性养护措施的选择
　　在选择预防性养护措施的过程中，我们进行过多种试验，例如：刮油法、雾封法、薄层表处、沥再生、微表处、SAM[4]等等，但无论用什么方法，都必须要达到经济、快捷，更要具备以下条件：
　　2.1路面封水效果好。
　　2.2具有一定填充性和强度。能够填充部分路面空隙，防止短期内再次被真空负压击穿；
　　2.3厚度薄。因为只处理超车道，必须使行车有一定安全性；
　　2.4施工工艺成熟。成熟的工艺使管理者在试验前可做到胸有成竹，施工质量更容易得到保证；
　　2.5施工工期短。施工周期越短，行车干扰越小，社会效益好。
　　2.6要有一定糙度，以提高路面抗滑性能。
　　综合以上要求，我们最后选择了微表处技术。在取得成功经验的基础上，目前已大面积推广使用。微表处的技术要求和施工技术要领已在有关刊物上介绍过，这里不再熬述。我们在铺筑微表处的部分路段超车道选为试验路段。通过雨季及雪融水季节的考验，本次试验取得了一定效益，试验路近几年公路养护指数比较见下表。
　　（表3公路养护质量指数对比表）
　　（注：由于对公路养护指数进行考评的新规范《公路技术状况评定标准》，从2008年2月1日开始实施，较原《高速公路养护质量检评方法（试行）》增加了修补面积扣分，因而导致2008年PQI年有大幅下滑。）