沥青路面水稳定性-透水性与空隙率的关系研究
沥青混合料水损害的产生机理与防治措施
沥青混合料水损害的产生机理与防治措施摘要：我国高等级公路及市政道路多采用半刚性基层沥青路面的结构，一些高速公路在通车之后，长则2-3年，短则几个月，就出现一些比较明显的问题，其中水损害问题尤为严重。
本文论述了高速公路沥青路面水损害的产生机理及相应的预防措施，以供参考关键词：沥青路面；水损害；措施沥青混合料的水损害是沥青路面病害的主要成因。
南方多雨地区及北方少雨地区均存在由水损害导致的路面病害，从而影响沥青路面的服务水平和使用寿命。
因此，针对常见的水损害特点，研究沥青混合料水损害的产生机理，并基于水损害的成因提出合理有效的防治措施具有重要的理论及现实意义。
1 水损害的产生机制沥青与集料之间的粘附作用是影响沥青路面耐久性的主要因素，沥青与集料之间的粘附性受到破坏是沥青混合料水损害的主要成因。
沥青混合料水损害可以从微观和宏观两个角度进行分析。
其中微观角度是在分子尺度上解释了沥青和骨料中的内聚力和黏附性的失效；而宏观角度则用宏观力学理论来解释内聚力和黏附性的破坏。
1.1微观机制沥青混合料水损害的微观表现形式有以下几种：（1）沥青膜的乳化水与沥青接触后，缓慢扩散进入沥青中并进行乳化作用。
在拌合沥青混合料的过程中，集料表面的粘土粉末分散在沥青膜中，并在吸水后溶胀，从而进一步加速乳化。
（2）沥青膜的破裂集料内部受交通荷载及温度变化的影响，存在多种作用力。
且集料颗粒棱角处的沥青膜往往较为薄弱，破碎后水沿着沥青膜裂缝渗入到沥青与集料之间的相触点。
常温或高温状态下，水的润湿性远大于沥青，因此水会导致沥青和集料剥离。
同时集料中的粘土质灰尘也会加速集料的剥离过程。
（3）孔隙水压力的破坏路面水进入路面结构层的孔隙中，在车辆载荷的作用下，路面结构产生形变，导致孔隙中的水分流动受到阻塞，从而产生很大的孔隙水压力，对沥青混合料造成破坏。
同时，孔隙水压力也会引起沥青路面结构层的层间冲刷，加速沥青膜剥落，导致沥青混合料产生疲劳破坏，从而发生水损害。
沥青混凝土路面空隙率在路面使用性能中的重要性
２０１０年第７期 （总第１９７期） 黑龙江交通科技 ＨＥＩＬ．０ＮＧＪｌＡＮＧ ＪｌＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｎｏ．７，２０１０ （Ｓｕｍ Ｎｏ．１９７）
沥青混凝土路面空隙率在路面使用性能中的重要性 王志强 （秦皇岛保神交通建设监理有限公司）
摘要：沥青路面空隙率的大小直接影响路面的使用性能，从设计对空隙率的选定、现场对空隙率的控制、 压实度和温度对空隙率的影响等方面阐述了沥青路面空隙率指标的重要性。 关键词：沥青混凝土路面；空隙率；使用性能；重要性 中图分类号：Ｕ４１６．２１７ 文献标识码：ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１０）０７—０００５－０１
１沥青混凝土路面不同层位空隙率的选定 沥青混凝土路面表面层、中面层、底面层都应该是密实 的，只是根据各自的功能不同，确定的现场空隙率也略有不 同。表面层现场空隙率为６％，相应的压实度１＞９８％，开放 交通后通过行车不断压密，最终空隙率为３％；中面层、底面 层现场空隙率为７％一８％，相应的压实度≥９７％。所以各 层位空隙率采用的标准不同，是依据每层沥青混凝土层不同 的功能而确定的。表面层除了具有行车功能性作用外，还应 具有良好的抗渗水能力，防止水渗入结构层造成水破坏；中 面层主要负担抵抗剪切形变和抗车辙的功能。底面层主要 是抵抗拉应力和压应力以及拉应力和压应力的同时作用。 由于表面层的最佳空隙率可有效防止雨水渗入，并且表面层 和中面层界面处增设防水层，这样中面层和底面层的功能就 可以充分地发挥出来，确保了沥青混凝土路面结构层不变 形，表面层的行车功能（平整、舒适、抗滑、安全等）得到了保 证。 ２现场空隙率最大临界值（普通密集配沥青混凝土） 经试验得出结论：现场空隙率小于８％时透水性不大。 当空隙率大于８％时，透水性增加很快；当现场空隙率小于 ６％时，易产生车辙推挤和泛油现象。现场空隙率大于８％ 不但易透水而产生水破坏，空气也容易通过孔隙进入结构层 中加速沥青氧化，从而产生松散、裂缝、形变过大过早破坏。 ３空隙率与压实度的关系 （１）压实层最大厚度不宜大于１００ ｌｌｌｍ，沥青稳定碎石基 层不宜大于１２０ ｍｉｌｌ，但当采用大功率压路机且经试验证明 能达到压实度规定值时，允许增大到１５０ ｎｌｌｎ（对密集配沥青 混合料美国规定不得大于１００ Ｉｎｌｎ，日本规定不大于７０ ｍｒｆｌ， 沥青稳定碎石基层不大于１００ ｍｍ）。 一般碾压分为初压、复压、终压三个阶段。初压起稳定 和初步压实作用，复压时达到规定的压实度，终压主要是清 除轮迹找平。根据压实的三个阶段选择不同的机械数量和 组合。碾压速度要慢、稳、均速才能达到最佳的压实效果。
关于透水性沥青路面施工工艺的研究
（ ４ ） 使 用透 水性 材 料铺 设具 有 排水 性 的道 路 ， 可 以减轻 集 中降雨 季 节 道路 排 水 系 统 的负 担 ； 有 助 于 补 充 城 市 地下 水 资 源 ， 保持土壤湿度， 增 加 城 市 透 水、 透气 面积 ， 调 节城 市气 候 ， 降低地 表 温度 ， 改善 城 市环 境 ， 保 持 生态 平衡 。 ３ ． 路 面结 构设 计 ： （ １ １ 结 构分 类 ： ① 全 透式 结 构 ： 要 求 面层 、 基层 、 垫 层相 应 具 有 良好 的透 水 性 能 ， 并 提 供 足够 的力 学强 度 ， 才 可 以保证 路 面 雨水 迅速 下 渗 至 自然 土基 ， 起 到透 水 性道 路 的真 正 作用 周 外主 要应 用 于停 车 场 、 广场 、 人行 道 及轻 交通 道 路 。 ② 半透 式 结构 ： 要求 上 面层 具有 透 水性 能 ， 下 设 隔水 层 进行 收集 。 （ ２ ） 老 路改 造工 程 ：对 现状 路 面结 构 为水 泥混 凝 土 与沥 青 混凝 土 面层 ， 仅 加铺 透 水 性面 层 。设 计成 半透 式 路 面 。 ① 对 现状 水 泥混 凝土 路 面段 适 当加 高约 １ ０ ｃ ｍ，采用 ５ ｃ ｍＡ Ｃ 一 １ ６ Ｉ 中 粒式
传 统沥 青路 面 结构 中 ， 结 构 层孔 隙率 一 般保 持在 ４ ％ ～６ ％。 在保 证 结构 层 良好 的力学 特性 、 稳 定性 和 耐久 性之 外 ， 也 有 避免 破 坏基 层 和 土基 的 稳定 性 。 但是， 随 着道 路 负荷 的 日益 增加 ， 水损 害 问题 １ ３ 益突出 ， 雨 天 行 车安 全 也成 为
沥青 混凝 土材 料 、 路 面结 构设 计 、 配合 比、 拌制、 储存 、 运输、 摊铺、 压 实等施 工 工 艺等方 面 的尝试 ， 积 累 了一些 经验 。
沥青路面的稳定性与耐久性
第２ ５期
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｏ Ｏ ＹＩＦ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ
Ｏ公路 面的稳定性与耐久性
孙 振华 （ 岢临 高速公 路 建设管 理处 山西 吕梁
０３ ０ ） ３ ６ ０
【 要】 摘 目前世界各 国高等级公路 大多数采 用沥青路面 ， 不仅 因为沥青路 面维修 工作 简单 ， 且可再生利用。本文从 高温稳 定性、 低温抗裂 ｝、 生 水稳定性 、 耐疲 劳稳定性、 抗老化性 能等五种性 能对沥青路面的稳定性和耐久性做 了简单分析介绍。 【 关键词 】 高温稳定性 ； 水稳定性 ； 温抗裂 ； 低 抗疲 劳； 耐老化
沥青路面直接受车辆荷载和大气因素的作用 ， 同时沥青混合料 的 ３ 沥青路面的抗疲劳－ 陛能 物理 、 力学性质受气候 因素与时间 因素 的影响 ， 了保证 路面为车辆 为 沥青 混合料 的疲劳是 材料在荷载重 复作 用下产生不 可恢复 的强 提供稳定 、 耐久 的服务 ， 沥青路面必须具有足够的稳定性和耐久性 ， 高 度 衰减积 累所引起 的一种现象。显然荷载的重复作用次数越 多， 强度 温稳定性 、 温抗裂性 、 稳定性 、 低 水 耐疲 劳稳定性 、 老化 性能等五种 抗 的损伤就越剧烈 ． 它所能够承受的应力或应变值就越小 。 性能 均影 响沥青路面的稳定性和耐久性 。 疲劳寿命用两种方法来表示 ， 即服务寿命和断裂寿命 。服务寿命 为试件能力 降低 到某种预定状态所必须得加载 累积次数 ： 断裂 寿命 为 １ 沥青路 面的温度稳定性 试件完全破 裂所必需 的加载累积次数。 如果试件破坏都被定义为在荷 沥青路 面的温度稳定性包括高温稳定性和低温抗 裂性 。 载重复加载下完全开裂时 ． 则服务寿命与断裂寿命 两者相 等。 １ 沥青路 面的高温稳定性 ） 影响沥青里 面的疲劳 因素 ： 沥青路面 的疲劳寿命 除了受荷 载条件 沥青路面高温 稳定性通常是指 沥青混合料在荷 载作 用下抵抗变 的影响外 ． 收到材料性质和环境变量的影响。 还 形的能力 推移 、 拥挤 、 搓板 、 泛油等现象均 属于沥青路 面稳 定性 不足 １荷载条件 ） 的表现 稳定性不足 的问题 ， 主要出现在高温、 低加荷速率 以及抗剪能 材料的疲劳寿命按不 同的荷载条件测定 如果在全过程 中国荷载 力不足时 ． 即沥青路 面的劲度较低 的情况 。 条件保持不 变 ． 则称为简单荷载 ： 如果按某种 预定形式重 复改 变荷载 高温稳定性 的稳定 问题 主要表现为车辙 。 沥青路面在行车荷载的 条件为复合荷载。 复合荷载包括应力的改变和环境 温度 的改变 。 显然 ， 反复作用下 ． 产生永久变形 的积累而导致路 面出现车辙 ， 轮迹处 沥青 对于相 同的沥青混合料试件 在承受简单荷 载情况下表现 的疲 劳与复 层厚度减薄 ． 消弱了面层及路面结构整体强 度 ． 诱发其他病害 ： 从而 雨 合荷载所变现的疲劳反应是不 同的 天路表排水 不畅 ． 甚至 由于车辙积水导致 车辆漂滑 ． 响高速行车的 影 试件在 承受简单荷载 的情 况下 ． 即使初 始应力和应变 相同 ． 采用 安全 ： 车辆在超车或更换车道时方向失控 ， 响车辆操纵稳定性。 影 可见 的两种不 同的加载模式所得出的疲劳寿命实验结果也是不 同的 这是 车辙 的产生 ． 将严重影响路面 的使用寿命 和服务质量 。 因为在控制应力加载模 式中 ． 材料劲度 时的常量应力不变 ． 实际作用 车辙 主要发生在高温季节 ． 在渠化交通的重交通道路上 当沥青 于试 件的变形就要增加 ： 而在控制应变加 载模式 中． 为了要保持每次 路 面采用半 刚性基层时 ． 车辙主要发生在沥青面层 。根据车辙形成 的 加 载的常量应变不变 ， 作用于试件 的实际应力则应减小 。 起 因． 可分为失稳型车辙 、 结构型车辙 、 型车辙 。 磨耗 ２ 材料性质 ） ２ 沥青路面 的低温抗裂性 ） 沥青混合料 的劲度时影响疲劳寿命 的重要参数 。根据实验 ． 在控 沥青 路面的低温开 裂有两种形式 ： 是由于气温骤 降使 面层收 一 制应力加载模式中 ． 疲劳寿命随混合料劲度 的增加 问增 加 ． 这是 因为 缩 ， 约束 的沥青层 内产生 的温度应力超过沥青混凝土 的抗拉强度 在有 每次加载产生 的应变较小 ． 因此重复作用的次数就多 而在控制应 变 造成开裂 另一种形式是温度疲劳裂缝 ． 沥青混凝土经受长时 间得温 的加载模式 中， 疲劳寿命随混合料劲度的增加而降低 。这是 因为劲度 度循 环． 应力松 弛性能下降 ． 极限拉应力变小 ． 结果在温度应力小 于抗 高 ． 次重复加载 的应力就大 ， 每 疲劳寿命 就减少 。 拉 强度 的情况下产生开裂 切与劲度模量相关的因素都将 直接影响到沥青混合 ： 的疲劳 料 沥青路 面的低温缩裂与温度下降而引起材料 的体积收缩有关 由 寿命 ． 沥青用量 、 如 沥青的种类和稠度 等。 沥青混合料的空隙率对疲劳 于材料受到约束 ， 随温度下降材料不能缩短 ， 则立即产生温度应力 ， 当 寿命 的影 响十分 明显 ． 不论是何种加载模 式 ． 降低 空隙率都能延长混 该应力达 到材料 的抗拉强度时 ． 就会产生裂缝。 温度较高时 ． 混凝 沥青 合料的疲劳 寿命 ． 以， 所 一般密级配合料有较 长的疲 劳寿命 。 土表现出黏弹性性质 ， 温度略有 降低 ． 所产生 的温度应 力将因应力松 弛而消失 。 是在低 温范 围内， 但 沥青混凝土主要表现为弹性 特质。 温度 ４ 沥青 路 面 的 耐 老 化 性 能 应力不会 消失 ． 就有可能产生裂缝 沥青 材料在沥青混合料 的拌合 、 摊铺 、 碾压过程 中以及沥青路 面 ２ 沥 青 路 面 的 水 稳 定 性 的使用过程 中都存在老化问题。在老化过程中一般分为两个 阶段 ． 即 施工过程 中的热化和路面使用过程中的长期 老化 。 沥青路面 的耐久性主要依靠沥青与集料之间的粘附程度 ． 和矿 水 沥青 的老化过程 料 的作用破坏 了沥青与集料之间的粘附性 ． 是影响沥青路 面耐久性 的 沥青的耐久性是影响沥青路面使用质量和寿命的重要 因素 主要因素之一 在我 国 水损 害问题仍是一个 尚未被充分认识的潜在危 路面铺筑时受加 热作用 ．路面建 成后受 自然 因素 和交通荷 载作 险。 用 ．沥青 的技术 性能向着不利 的方 向发生不可逆 的变化 即沥青 的老 沥青路 面水稳定性作用机理 ：沥青路面 的水损坏包括两种过程 ． 化 沥青 老化 的制约 ． 沥青混合料的物理力学性能 随着 时间得 推移逐 首先 ，水浸入沥青黏附性减小 ，导致混合料 的强度和劲度 的减小 ： 其 步降低直至满足不 了交通荷载的要求 次， 水进 入沥青 薄膜和集料之 间， 阻断沥青与集料的相互黏结 ． 由于集 在路面施 工中沥青始终处于高温状态 ． 受热会 产生 短期老化和热 料表面对水 比沥青有更强 的吸 附力 ． 从而使 沥青与集料表 面的接 触面 老化 ： 路面使用期 内沥青长期裸露 在 自然环境 中 ． 同时还要受 到汽车 减小 ． 沥青从集料表 面剥落 使 交通等机械应力 的作用而产生长期老化 ． 即使用期老化。 水稳定破坏作用 的主要依据是黏附理论 。 黏附是一种物体 与另一 沥青 的短期老化可分为运输和储备过程 的老化 ． 和过程 的热老 拌 物体 黏结 时的物理作用或分子力作用。 解释沥青与集料之间黏结 理论 化和施工期 的老化三个 阶段 。 包括力学理论 、 化学反应理论 、 表面理论及分 子定向理论等 。 但影 响沥 沥青路 面是沥青材料作结合料作结合料黏结矿料 的黏结力 ． 提高 青 与集料 之间黏结力 的因素包括 ： 沥青 与集料表面 的界面张力 ． 沥青 了混合 料的强度和稳定性 ．使路面的使用质量和耐久性都得 到提 高 与集料的化学组成 ， 沥青黏性 ， 集料 的表面构造 ． 集料 的孔隙率 ． 集料 与水泥混凝土路面相 比 ， 沥青路 面具有 表面平整 、 接缝 、 车舒 适、 无 行 的清洁度及集料 的含水率 ． 集料与沥青拌合时的温度 耐磨 、 振动小 、 噪声低 、 施工期短 、 养护维修简便 、 适宜 （ 下转第 ３ ３页 ） ９
沥青混合料空隙率
沥青混合料空隙率
沥青混合料空隙率是指沥青混合料中的空隙占总体积的比例。
空隙率可以用来评估沥青混合料的密实程度和质量。
空隙率的计算公式为：空隙率(%) = (总体积- 固体体积) / 总体积×100%
其中，总体积指的是沥青混合料的总体积，固体体积指的是沥青混合料中固体颗粒的体积。
空隙率的大小直接影响沥青混合料的性能和耐久性。
空隙率过大会导致沥青混合料的强度和稳定性降低，容易发生龟裂和脱层；空隙率过小则会降低沥青混合料的排水性和透水性。
通常情况下，沥青混合料的空隙率应根据具体工程要求进行调整，以确保沥青混合料的性能和耐久性满足工程需要。
OGFC沥青混合料水稳定性能试验研究
OGFC沥青混合料水稳定性能试验研究潘薇;王宏畅;茅建校;陈旭东【摘要】为了研究多空隙沥青混合料的水稳定性能及其影响因素,采用2种沥青,通过标准马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验,分别分析OGFC-13及OGFC-16的水稳定性能.结果表明:良好的沥青品种能够明显提高OGFC沥青混合料的水稳定性能；随着沥青混合料空隙率的增大,OGFC的水稳定性降低,控制良好的空隙率能够保证OGFC沥青混合辩的水稳定性.%In order to study water stable performance and its influencing factors of multi-OGFC asphalt mixture,by using two kinds of asphalt,this paper will respectively analyse water stability of OGFC-13 and OGFC-16 through standard Marshall test,retain Marshall test,freeze-thaw split test.The results show that good variety of Asphalt OGFC can significantly improve the waterstability.Besides,with the pore ratio increases of asphalt mixture,the water stability of OGFC reduces and controlling good air voidage can ensure water stability of OGFC asphalt mixture.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2013(038)003【总页数】3页(P15-17)【关键词】OGFC混合料;标准马歇尔试验;浸水马歇尔试验;冻融劈裂试验;水稳定性【作者】潘薇;王宏畅;茅建校;陈旭东【作者单位】南京林业大学土木工程学院,江苏南京210042;镇江市建设工程造价管理处,江苏镇江212003;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210042;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210042;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210042【正文语种】中文【中图分类】U414.11 概述开级配抗滑磨耗层(Open-Graded Asphalt Friction Course，简称OGFC)，由大空隙的沥青混合料铺筑而成，使路表雨水迅速排出，具有降噪、抗滑及抗车辙等显著优点，设计空隙率一般为15% ～25%，具有较强的结构排水能力，适合于多雨地区沥青混凝土路面的磨耗层或上面层［1］。
沥青稳定碎石排水基层的透水性分析
１ ５℃
＞１ ０ ０
１ ２ 集料 ．
沥青稳定碎 石混 合料 为 开级 配骨 架 型结 构 ， 料接 触点 较 ３ 试 验 方法 的确 定 集 多， 压实过程中集料较易因应力集中而被压碎， 导致混合料空隙 排水沥青混合料的主要性能是排水， 因此透水性能是最为关 率下降， 影响排水性能。因而 ， 粗集料选用洁净、 坚硬、 末风化的 键的指标 。但迄今为止 ， 对沥青混合料 上没有如 土壤试验那 样 的
文献标识 码 ： Ａ
沥青路 面的水损 害已经成 为我 国沥青路 面的主要 病害之一 ， 同时参照 国外沥青 稳定 碎石 排水 型材料 的级 配 ， 拟定 试配 方案 ， 大量 的调查表 明 ， 进入路面结构 内的 自由水 是造成路 面损坏 的首 最终确定了三种具有代表性的级配 ： 级配 Ｉ型为连续型开级配，
碎石 ， 为保证混合料的水稳定性 ， 还要与沥青有良好的粘附性， 故 标准实验方法 。 日 本借用了土壤渗透的试验方法： 将直径为 １ 廿ｌ ． Ｔ ５ ， 采用碱性集料 和矿粉 ， 集料的性 质见表 ２ 。 长为 ４ ０ ｍ的玻璃管置于沥青混合料 马歇 尔试 件 上 ， 的周围用 ｃ 管
软化点（ 环球法 ／ ℃） 密度 （５ １ ℃ ・ｎ ０ ｃ 一） ｒ 薄膜加热 试验 质量损失 ／ ％ 针人度 比／ ％
２ ５℃
４． ８６ １０４ ．５ ０ ８ ７
＞１ ０ ０
算表 面水的渗入量 ， 一 建议值 已被 美 国 Ａ Ｓ Ｔ 这 Ａ Ｈ Ｏ的路 面结 构 设计 指南 （９４采 纳作 为表 面水的设 计 渗 入率 。当表 面水渗 入 １９ ） 量一定时 ， 排水性 材料 的渗透 系数 越大 ， 所铺 成的排 水基 层可 则
以越薄， 否则相反。日 沥青路面纲要》 本《 要求 Ｏ３ Ｃ材料的渗透 Ｆ 系数不小于 ００ ｃ ／。由于上面层使用密级配封层， ．１ ｍ ｓ 表面水渗 入量不大 ， 所以本研究采用 日 的 ００ ｓ 为 目 渗透 系数。 本 ．１ ｍ／作 ｃ 标
沥青路面知识点 (4)
（一）沥青路面结构及类型1.沥青路面结构层分四部分：面层、基层、底基层、垫层。
2.面层可由1—3层组成，表面层要根据使用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层；中面层、下面层根据公路等级、沥青厚度、气候条件选择适当的结构层。
3.基层是起主要承重作用的层次；对材料强度有较高要求；可设一层或两层，设两层时，分别称为上基层、下基层。
4.底基层起次要承重作用；材料强度要求比基层略低；可设一层或两层，设两层时，分别称为上底基层、下底基层。
5.垫层设在底基层与土层之间，起排水、隔水、防冻、防污等作用。
（两水、两防）6.沥青路面按技术品质和使用情况分为四种：沥青混凝土路面，沥青碎石路面，沥青贯入式，沥青表面处治。
7.沥青混凝土路面：适用各级公路的面层（使用年限15—20年）。
优点:（1）采用相当数量的矿粉；(2)较高的粘结力使路面有很高的强度，可承受繁重交通；（3）较小的空隙率使其具有透水性小，水稳性好，耐久性高，有较强的抵抗自然因素的能力。
不足：（1）允许拉应变值较小，会产生横向裂缝，对基层强度要求高；（2）对高温和低温稳定性均有要求。
8.沥青碎石路面：热拌沥青碎石适于三、四级公路；中粒式、粗粒式沥青碎石宜作沥青混凝土面层的下层、联结层和整平层。
优点：（1）高温稳定性好，不易起波浪；（2）冬季不易产生冻缩裂缝，行车荷载作用下裂缝少；（3）路面易保持粗糙，有利于高速行车；（4）对材料要求宽，材料组成设计比容易满足要求；（5）沥青用量少，不用矿粉，造价低。
不足：孔隙较大，路面容易渗水和老化。
9.沥青贯入式：适于三、四级路面，也可作为沥青混凝土面层的联结层。
优点：(1)强度与稳定性主要由石料相互嵌挤作用而成。
（2）温度稳定性好，热天不易出现推移、壅包，冷天不易出现低温裂缝。
10.沥青表面处治：用沥青和集料按层铺法或拌合铺筑而成的厚度不超过3cm沥青面层。
按浇洒沥青和撒布集料遍数不同，分为单层、双层、三层式。
一般用于三、四级公路，也可用作沥青路面的磨耗层、防滑层。
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沥青路面水稳定性\透水性与空隙率的关系研究
摘要：沥青路面的水稳定性、透水性能与空隙率密切相关。通
过室内试验实测了不同空隙率的沥青混合料空隙率、渗水系数及水
稳定性数。研究结果表明，沥青混合料的渗水系数和空隙率有着很
好相关性，渗水系数随着空隙率的增大而变大；沥青混合料的劈裂
强度、冻融劈裂强度都随空隙率的增大而降低；当空隙率低于6%
时，劈裂强度比相对较高，水稳定良好，此时对应的渗透系数不低
于100ml/min。
关键词：沥青混合料；水稳定性；透水性；空隙率
中图分类号：tq522.65 文献标识码：a 文章编号：
沥青混合料水损害是路面早期破损的主要类型，不仅导致了路
面的耐久性降低、使用功能下降，而且还是引发其他路面病害的诱
因。所以,公路界普遍对这种早期损坏的严重性高度重视。所谓水
损害是沥青路面在水或冻融循环的作用下,由于汽车车轮动态荷载
的作用,进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的
反复循环作用,水分渗入到沥青与集料的界面上,使沥青粘附性降
低,沥青膜从石料表面脱落,沥青混合料掉粒、松散,继而形成沥青
路面的坑槽、推挤变形等损坏现象[1]。随着近年来高等级沥青路
面水损坏的频繁发生，透水性得到了越来越多的关注[2~6]。沥青
混合料的空隙率是影响沥青路面透水性的主要因素，空隙率越大，
沥青层的透水性也越强，也越容易诱发水损害。采用合理的空隙率
对提高沥青混料的水稳定性有显著效果。本文就此开展研究，分析
沥青路面水稳定性、透水性与空隙率的关系，为工程应用提供依据。
1原材料选择与试件制备
1.1原材料
采用70#基质沥青，石灰岩集料和矿粉，制备密级配沥青混凝土
ac-13。矿料合成级配如图1所示，最佳油石比为5.0%。
图1 矿料合成级配
1.2试验方法
依据《公路工程沥青和沥青混合料试验规程》（jtj 052-2000），
采用轮碾法成型具有不同空隙率的ac-13车辙板，尺寸为
30cm30cm6cm。对于成型好的车辙板，分别测定渗透系数；再钻取
直径10mm的芯样，测定空隙率，分析透水性能与空隙率的关系。
再采用马歇尔击实试验成型试件，测试劈裂强度、冻融劈裂强度和
空隙率，分析劈裂强度、冻融劈裂强度、冻融劈裂强度比与空隙率
的关系。
2透水性与空隙率测试
2.1测试结果
本次试验为了得到不同的空隙率和不同的渗水系数成型了八种
车辙板试件，通过变化压实次数和压实荷载来实现，车辙板试件尺
寸为30cm x 30cm x 6cm，每块试件成型好之后分别测定渗水系数
和毛体积密度，并计算空隙率等，试验结果见表2。
表2车辙板试件的渗透系数和空隙率
注：“/”表示试件密实不透水。
2.2结果分析
根据表2得到混合料的渗水系数与空隙率试验结果，绘制渗水
系数—空隙率关系图，如如图2所示。
图2 沥青混合料渗水系数与空隙率的关系
由图可见，沥青混合料渗水系数随着空隙率的增大而增大，呈
良好的指数函数关系（如式1），相关性系数为97.6%.
（1）
可以发现，当空隙率小于4%时，试件几乎不渗水；空隙率为4%~6%
时，渗水系数总体比较小，且变化也不大，在120ml/min之内；当
空隙率大于7%之后，渗水系数突然增大，而且呈指数形式增长。如
当空隙率为7%,渗水系数就增加为300ml/min；当空隙率为7.5%,
渗水系数就增加为480ml/min；当空隙率为8%,渗水系数就增加为
750ml/min。此时所有的试件均发生了贯透，可以认为在空隙率大
于7.5%，渗水系数值大于300ml/min的情况下，沥青路面会严重渗
水，诱发更严重的水损害。
3水稳定性与渗水系数、空隙率的关系
3.1水稳定性测试
水损害是指沥青路面在水和温度胀缩的作用下，受高速运转车
轮的挤压，进入路面的水分不断产生动水压力或真空抽吸冲刷作用
力，使得水分反复出入于沥青混凝上结构中的毛细空隙，使沥青与
集判的粘附性减弱，沥青膜逐渐从集料表而脱落，从而出现掉粒、
松散、坑槽、卿浆等损坏现象。而透水性仅是指该混合料的渗水系
数（或渗透系数）是多少。在密级配的范畴内，一般情况下，水稳
定性随着透水性的增大而变差，但是如果空隙率大到一定程度，水
损害反而会变小。
本文研究拟采用冻融劈裂试验对沥青混合料的水稳定性与空隙
率的关系进行研究，不同试件的空隙率、劈裂强度、冻融劈裂强度、
冻融劈裂强度比结果如表3所示。根据式（1），也计算了不同空隙
率试件的渗透系数。
表3沥青混合料水稳定试验结果
注：空隙率为3%的试件，渗水系数取为0。
3.2强度分析
根据表3数据，绘制劈裂强度、冻融劈裂强度与空隙率的关系，
如图3所示。绘制劈裂强度、冻融劈裂强度与计算渗透系数的关系，
如图4所示。
图3强度与空隙率的关系
图4强度与渗水系数的关系
由图3可以看出：劈裂强度和冻融劈裂强度都随着空隙率的增
大而减小，空隙率高于6%后，强度显著降低；在渗水系数大于
120ml/min的情况下，强度下降较快。
3.2冻融劈裂强度比分析
根据表3数据，绘制冻融劈裂强度比tsr与空隙率、计算渗透
系数的关系，如图5和图6所示。
图5冻融劈裂强度比tsr与空隙率的关系
图6冻融劈裂强度比与渗水系数的关系
可以看出，空隙率在6%以下的时候，劈裂强度比tsr随空隙率
增大而降低，但劈裂强度比tsr相对较高。空隙率大于8%以后，劈
裂强度比tsr反而随着空隙率的增大而提高，但仍然低于空隙率较
低的试件，其原因可能在于空隙率大于8%以后，随着空隙的增多，
冻胀压力能够得以释放，因而劈裂强度比tsr提高。劈裂强度比tsr
与渗水系数也呈类似规律，可以认为渗水系数小于120ml/min时，
tsr均较高（高于85%）。因此，建议为保证沥青路面的抗水损害能
力，空隙率不得低于6%，渗水系数不得高于120ml/min。
4结语
沥青混合料的渗水系数和空隙率有着很好相关性，渗水系数随
着空隙率的增大而变大；沥青混合料的劈裂强度、冻融劈裂强度都
随空隙率的增大而降低；当空隙率低于6%时，劈裂强度比相对较高，
水稳定良好，此时对应的渗透系数不低于100ml/min。
（1）沥青混合料渗水系数随着空隙率的增大而增大，呈良好的
指数函数关系；可以认为在空隙率大于7.5%，渗水系数值大于
300ml/min的情况下，沥青路面会严重渗水，诱发更严重的水损害。
（2）劈裂强度和冻融劈裂强度都随着空隙率的增大而减小，空
隙率高于6%后，强度显著降低；在渗水系数大于120ml/min的情况
下，强度下降较快。
（3）空隙率在6%以下的时候，劈裂强度比tsr随空隙率增大而
降低，但劈裂强度比tsr相对较高。空隙率大于8%以后，劈裂强度
比tsr反而随着空隙率的增大而提高，但仍然低于空隙率较低的试
件。劈裂强度比tsr与渗水系数也呈类似规律。
因此，建议为保证沥青路面的抗水损害能力，空隙率不得低于
6%，渗水系数不得高于120ml/min。
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