沥青路面水损害的危害及防治措施.rtf

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1、fillBlip 公 路 与 汽 运 28Hi gh w ays&A u tom ot i ve A p pl icat ions 20 第 6 期02 年 12 月沥青路面水损害的危害及防治措施沥青路面水损害的危害及防治措施丰培洁(陕西省交通职业技术学院,陕西 西安 710021)摘摘 要 要:文中介绍了水损害的危害性、普通性,并分析了沥青路面水损害的原 因,提出了防治水损害的措施。关键词关键词:公路;沥青路面;水损害;防治措施中图分类号中图分类号:U416.217 文献标识码 文献标识码:B 文章编号 文章编号:1671-2668(2002)06-0028-03 我国的公路建设发展非常迅速

2、,截至目 前为止,已有公路总里程约 150 万 km。与 之同时,各种道路病害也层出不穷,其中沥青 路面的水损害来得快,性质较严重,是路基路 面的“大敌”。水损害有以下特点:水损害 破坏发生在雨季,也可能是梅雨季节或冰雪 融化的季节。路面破坏之初一般都先有 小块的网裂、唧浆,然后松散成坑槽。行 车道破坏严重,且与重车、超载交通有关。发生水损害的地方一般是透水较严重且排水 不畅的部位。1 水损害的危害性 水损害的危害性1.1 表面产生坑洞 表面产生坑洞由于沥青砼的不均匀性,坑洞总是在局部沥青砼空隙率较大处首先产生。通常采用 半开式(型)沥青砼表面层时,产生的水破 坏更为严重,只要自由水侵入并滞留

3、在沥青 砼的孔隙中,不管是传统纯沥青砼,还是改性 沥青或加抗剥落剂的 SMA,在大量行车作用 下,都会产生沥青剥落现象和水破坏。1.2 唧浆 唧浆、网裂、网裂、坑洞、坑洞水透过沥青面层滞留在半刚性 基 层 顶 面,在大量快速行车作用下,自由水产生很大 压力并冲刷基层混合料表层的细料,形成灰 浆。在行车压力作用下,灰浆通过各种裂缝 达到路表面。如果灰浆数量较大,可能立即 产生坑洞;而数量小的情况下,则导致网裂或 变形。在南方潮湿多雨地区,这种破坏更为 严 重,有些高速公路,每次下雨,都产生唧浆阶段总结、研究报告,为各结构层次的施工时 间安排提供决策依据,发现异常情况及时提 供情况报告及分析意见。

4、5 结束语 结束语耒宜高速公路全线进行路基沉降观测 2 年半时间的实践表明,对路堤填土及地基条 件变化极为复杂的高路堤而言,进行施工期 的动态沉降监测,对发现施工中存在的问题,了解各施工环节对沉降变化的影响,总结高 路堤施工的经验,科学合理地安排各结构层次的施工时间表,提高高等级公路的建设质 量均起到了重要作用。随着高路堤施工动态 监测内容、手段及相关反分析技术或理论的 不断丰富与完善,高等级公路建设过程中的 施工动态监测将对高速公路建设发挥日益重 要的作用。参考文献参考文献:1 J TJ 059-95,公路路基路面现场测试规程 S.收稿日期:2002-06-05 1995-2004 Tsin

5、ghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.fillBlip公 路 与 汽 运 总第 93 期 Hi gh w ays&A u tom ot i ve A p pl icat ions 29与坑洞,而且唧出的常是底基层石灰土浆。1.3 表面层和中面层同时产生坑洞以及局 表面层和中面层同时产生坑洞以及局 部表面产生网裂和变形部表面产生网裂和变形 如果表面层和中面层是由空隙率较大的半开级沥青砼组成的,而底面层为空隙率较 小的密实沥青砼时,遇上降水,则自由水易渗 入并滞留在表面层和中面层内。而当表面层 是半开级配、中面层是密实式沥青砼

6、时,在历 时较长的降水过程中,自由水透入表面层后,从中面层的薄弱处进入中面层,并滞留在表 面层和中面层内。大量快速行车使这两层内 沥青砼中部分碎石上的沥青剥落,导致表面 产生网裂、下降和向外侧推挤,或产生坑洞。即使表面层和中面层都是密实式沥青砼,如 果沥青砼的不均匀性较大,局部小面积沥青 砼的实际空隙率较大,自由水也能逐渐透入 并使路面产生水破坏。1.4 辙 辙 槽 槽自由水侵入沥青面层后,使沥青与碎石 的粘结力减弱。在行车荷载作用下,沥青砼 的强度逐渐损失,直至完全松散。在行车轮 迹下不但产生压缩变形,更严重的是产生剪 切变形,轮下的沥青砼向外侧挤出,使轮迹带 下陷,同时其两侧鼓起,形成严重

7、的辙槽,槽 深一般达 30 40 mm,如不及时处理,降雨 后,辙槽内积有雨水,在雨水长时间作用下,造成更严重的水损害。2 水损害产生的原因 水损害产生的原因2.1 内 内 因 因1)沥青混合料压实度偏小,空隙率过大 及沥青砼不均匀造成局部空隙率更大。2)沥青与矿料之间粘附性不足。影响沥青与矿料之间粘附性的 因 素 包括:沥青与矿料的化学组成;沥青与矿 料表面的界面张力;沥青的粘性;矿料 的空隙率;矿料的含水量。3)沥青混合料抗水损害能力不足。4)混合料的离析。混合料的离析又分为集料离析和温度离 析。造成这两种离析的原因是多方面的:拌和过程中的不均匀、材料自身的不均匀是 集料离析最主要的原因;

8、运输过程中会造 成集料 和 温 度 的 离 析;摊 铺 过 程 中 的 离 析;混合料压实度不均匀。5)排水设施不好,未设置有效防水层。2.2 外 外 因 因1)降水量。2)交通量和交通组成以及行车速度。交通量大和载重车辆多的高速公路的水 损害比交通量小和载重车辆少的高速公路严重。3 防治措施 防治措施3.1 改善集料品种 改善集料品种集料的品种无疑是影响沥青混合料抗水 损害能力的最重要因素,容易造成剥落的集 料品种是 SiO2 含量高的酸性石料。酸性石 料比碱性石料剥落更为严重,因此,减少酸性 石料可增加沥青集料的化学反应能力,从而 可减少剥落破坏。3.2 提高沥青与集料的粘结力 提高沥青与

9、集料的粘结力 沥青与集料之间的粘附性主要取决于沥 青本身的粘度,粘度越大,粘附性越好。另外 沥青中表面活性成分含量越高,沥青的酸值 越大,其粘附性则越好。对于用作中面层和 底面层的沥青砼,要求沥青与矿料的粘结力 不小于 4 级;对于用作表层的沥青砼,要求沥 青与矿料的粘结力不小于 5 级。对于用作表 面层的沥青砼,通常要求用既耐磨又磨光值 高的硬质岩石料,如玄武岩、安山岩、闪长岩、花岗岩、砂岩和辉率岩等。实践证明,这些岩 石与沥青的粘结力都较差,往往只有 3 级,偶 尔能达到 4 级。因此,都需要添加抗剥落剂,改善粘结力。目前常用的抗剥落剂有消石灰与液体抗剥落剂。3.3 提高压实标准 提高压实

10、标准为了尽可能提高沥青砼面层的 不 透 水 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.fillBlip 公 路 与 汽 运 30Hi gh w ays&A u tom ot i ve A p pl icat ions 20 第 6 期02 年 12 月性,要提高沥青面层的压实度。由于现行规范对压实度的要求有一定缺陷,并且近年来工地所用的压路机品种、吨 位、技术性能都有很大的提高、改善,早已具 备了提高压实标准的条件,所以对于表面层 的压实度可提高为 98%,中/底面层为 97%。在 98%和 97%

11、压实度时,现场空隙率为 6%和 7%,在这种情况下,面层的透水性就会大 大减少。3.4 沥青面层选用空隙率为 沥青面层选用空隙率为 4%左右的密左右的密 级配沥青砼级配沥青砼 沥青面层矿料级配最主要的指标是混合料的设计空隙率和路上实际的空隙率。据研 究,当路面实际空隙率为 8%15%时,水容 易进入混合料内部,且在荷载作用下易产生 较大的毛细压力而成为动力水,易造成沥青 混合料的水损害破坏。按照美国最近对 Su perpave 和 SMA 的综合研究,对高速公路所 用沥青 混 合 料 要 求 目 标 空 隙 率 应 为 4%左 右。对慢速及静止交通,要考虑石料压碎问 题,如果环境条件许可,目标

12、空隙率对搓揉压 实机可提高为 4.5%5%,对马歇尔试验可 提高为 5%5.5%,以备夏季沥青膨胀有个 去处,不致泛油。公路沥青路面施工技术规范要求至少 有一层不透水的 型密级配沥青砼,目的是 为了防止水渗入下面层和基层。实践证明,沥青面层结构中只有一层 型密级配沥青砼 来防水损害是远远达不到要求的。实际情况 是沥青面层中哪一层空隙率大,水进入后,那 一层就会发生水破坏。因此,不管沥青面层 是 1 层、2 层还是 3 层,各层都应该采用密级 配或 型沥青砼,但专门设计的排水层不包 括在内。抗滑表层也应该是空隙率不大于4%的密级配沥青砼,用密级配沥青砼来减少 表面水透入面层结构。3.5 路面结构

13、层内设排水层或放水层 路面结构层内设排水层或放水层路面损坏是在有水作用的条件下,路面 承载力严重降低,荷载的作用导致的。路面排水除了考虑路基范围内的路面表 面以外的水的排除外,还应注重对路面结构 层内部的水排除。在路面结构层中设排水 层,使水进得去也出得来,以免水冲刷基层;或是在基层顶面或面层结构中设防水层,防 止水透入中、下面层。为确保路面排水顺畅,要注意以下几个 方面:1)路面设计必须考虑混合料内部层间 水和缝隙水的排水问题,保证渗入路面内部 的水能排出路外。2)挖方路段的排水是薄弱环节,要特别 注意边沟的深度,不仅能排路表水,还应能排 结构层的水,使路面内部的水能排入边沟。3)在沥青面层

14、下设置排水层,此排水层 可以是级配碎石层,也可以是嵌挤良好的沥 青或水泥稳定碎石层(或贯入式结构层),空 隙率应该达到 15%以上。4)加 强 沥 青 层 与 沥 青 层 之 间 的 粘 结。强化施工组织计划,所有开挖、埋设、绿化等 工序应该在基层施工过程中同步完成,最后 铺筑沥青层。要求合理安排施工顺序,严格 禁止在沥青面层铺筑过程中或铺筑后将挖出 的土堆放在沥青面层上造成污染。5)改进透层油或在沥青面层的下层用 沥青含量较高的沥青砂作下封层,以隔断地 下水或毛细水上升。参考文献参考文献:1 J TJ 014-90,公路沥青路面设计规范 S.2 沈金安.沥青及沥青混合料路用性能 M.北京:人 民交通出版社,2001.收稿日期:2002-06-10 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.