瀝青路面水損害原因分析及預(yù)防措施
隨著我國高等級(jí)公路的迅速發(fā)展,瀝青路面作為一種高級(jí)路面被廣泛采用,,然而由于交通量的不斷增長,重車增多,,大型貨車超載嚴(yán)重和渠化行車的作用,,給路面帶來的明顯的早期破壞逐漸增多。在對(duì)路面破壞現(xiàn)象廣泛調(diào)查,、統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上,,各國道路科研工作者通過反復(fù)分析、論證發(fā)現(xiàn),,瀝青路面的早期破壞現(xiàn)象大多與水有關(guān),。“在各種類型的瀝青路面早期破壞現(xiàn)象中,水損壞是最主要,、危害最大的損壞類型”,。
一、水損壞現(xiàn)象的類型及其作用機(jī)理
瀝青路面較為普遍的水損害現(xiàn)象有麻面,、松散,、掉粒、坑洞,、唧漿,、網(wǎng)裂、轍槽等,。
1.松散類:路表麻面,、松散、掉粒,、坑洞
瀝青面層在孔隙水壓力的反復(fù)作用下,,使瀝青膜從集料表面剝落、混合料中的集料相互之間喪失粘結(jié)力而逐漸變軟直至松垮,,導(dǎo)致麻面,、松散現(xiàn)象;在局部松散處,,松散的集料顆粒逐漸掉粒,、流失進(jìn)而形成大小不一的坑洞。
2.裂縫類:唧漿,、網(wǎng)裂,、坑洞
半剛性基層基頂結(jié)合料與從路表連通孔隙及裂縫處下滲的水混合,在行車荷載的反復(fù)作用下,產(chǎn)生的高速動(dòng)水壓力沖刷基頂形成灰漿并從裂縫中被擠壓而出形成了唧漿現(xiàn)象,;隨著基層結(jié)合料的逐漸流失,,面層也隨著底部脫空現(xiàn)象的產(chǎn)生而形成沉陷、網(wǎng)裂,,進(jìn)而發(fā)展成坑洞,。
3.變形類:轍槽
在行車荷載作用下,滯留在面層內(nèi)的水使集料特別是粗集料表面裹覆的瀝青膜逐漸剝落,,瀝青混合料強(qiáng)度不斷損失直至完全松散,。行車輪跡帶下不僅出現(xiàn)了壓縮變形現(xiàn)象,而且產(chǎn)生了嚴(yán)重的剪切破壞現(xiàn)象,,輪下松散的瀝青混合料向兩側(cè)擠出并鼓起,,在輪跡帶下形成車轍。轍槽內(nèi)有時(shí)還伴隨著唧漿和網(wǎng)裂現(xiàn)象,。
4.凍融循環(huán)破壞
在冰凍地區(qū)或季節(jié)性冰凍地區(qū),,由于水凝聚結(jié)冰時(shí)體積增大,在瀝青混合料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很大的膨脹力,,致使混合料內(nèi)部粘結(jié)力下降,;而當(dāng)其融化時(shí),又滯留于路面層內(nèi),,在行車荷載作用下加速瀝青膜的剝落,。在路表,冰雪融水進(jìn)入瀝青混合料內(nèi)部,,在行車荷載和凍融循環(huán)的反復(fù)作用下產(chǎn)生破壞,。而在下面層,當(dāng)基礎(chǔ)有較多的細(xì)粒土和孔隙時(shí),,冬季特有的毛細(xì)水使水分逐漸積聚在基層頂面,,春融期過飽和的水進(jìn)入下面層孔隙,在荷載反復(fù)作用下產(chǎn)生剝落現(xiàn)象和基頂沖刷,。
★二,、水損害的原因
1.表面產(chǎn)生坑洞
由于瀝青混凝土的不均勻性,坑洞總是首先在局部瀝青混凝土空隙率較大處產(chǎn)生,。通常采用半開式(Ⅱ型)瀝青混凝土表層時(shí),,產(chǎn)生的水損破壞更為嚴(yán)重。事實(shí)表明,,只要有自由水侵入并滯留在瀝青混凝土的孔隙中,,不管是傳統(tǒng)純?yōu)r青混凝土,還是改性瀝青或加抗剝落劑的SMA,,在大量行車作用下,,都會(huì)產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象,。
2.表面層和中面層同時(shí)產(chǎn)生坑洞以及局部表面產(chǎn)生網(wǎng)裂和變形
當(dāng)表面層和中面層都是空隙率較大的半開級(jí)配瀝青混凝土,而底面層為空隙率較小的密實(shí)瀝青混凝土?xí)r,,降水過程中,,自由水較易滲入并滯留在表面層和中面層內(nèi)。當(dāng)表面層是半開級(jí)配,、中面層為密實(shí)式瀝青混凝土?xí)r,,在較長時(shí)間的降水過程中,自由水透入表面層后較長時(shí)間從中面層的薄弱處浸入中面層,,并滯留在表面層和中面層內(nèi),。大量快速行車使此兩層瀝青混凝土中部分碎石上的瀝青剝落,導(dǎo)致表面產(chǎn)生網(wǎng)裂,、形變和向外側(cè)推擠或產(chǎn)選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 生坑洞。
3.唧漿,、網(wǎng)裂,、坑洞
水透過瀝青面層滯留在半剛性基層頂面,在大量快速行車作用下,,自由水產(chǎn)生很大的壓力并沖刷基層混合料表層的細(xì)料形成灰白漿,。灰漿通過各種形狀裂縫被行車壓唧到路表面,,可使路面產(chǎn)生網(wǎng)裂,、變形或坑洞。
4.橋面唧漿或坑洞
橋梁,、通道等構(gòu)造物以及水泥混凝土鋪裝層上的瀝青混凝土面層相對(duì)于路基上的面層更容易產(chǎn)生坑洞,。橋面產(chǎn)生坑洞也往往是先產(chǎn)生唧漿(白漿),接著形變,、網(wǎng)裂和坑洞,。
5.瀝青面層空隙率過大產(chǎn)生滲水
據(jù)資料顯示:當(dāng)瀝青路面的空隙率小于8%時(shí),瀝青層中水在荷載作用下一般不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力,,不容易造成水損破壞,。當(dāng)排水性混合料的路面空隙率大于15%時(shí),一般都采用改性瀝青,,且水能夠在空隙中自由流動(dòng),,也不容易造成水損破壞。而當(dāng)路面實(shí)際空隙率在8%~15%的范圍時(shí),,水容易產(chǎn)生較大的毛細(xì)壓力成為動(dòng)力水,,造成瀝青混合料的水損壞。
★三,、水損害的預(yù)防
1.應(yīng)該考慮如何使水不容易侵人路面結(jié)構(gòu)層,。例如,,防止中央分隔帶植草植樹后水侵人路面,有的高速公路將中央分隔帶封閉后,,在其上擺大盆栽樹是一種值得提倡的措施,;防止凸型中央分隔帶兩側(cè)緣石與面層瀝青混凝土連接處粘結(jié)不好而透水。此外,,當(dāng)出現(xiàn)縱向和橫向裂縫時(shí)應(yīng)該及時(shí)封閉,,防止水沿裂縫侵人結(jié)構(gòu)層。為較好的防止水侵人,,可以使面層的各層都采用空隙率不大于5%的密實(shí)瀝青混凝土,。實(shí)踐表明,瀝青面層中那一層空隙率大,,一旦水進(jìn)人,,那一層就會(huì)產(chǎn)生水損害。某高速公路瀝青面層的表層和中層都是密實(shí)的I型瀝青混凝土,,但底面層是空隙率較大的Ⅱ型瀝青混凝土,,開放交通不久,在某些路段上產(chǎn)生了早期縱向裂縫,。雨水從縱向裂縫進(jìn)人并滯留在底面層,,使瀝青混凝土的強(qiáng)度顯著減弱。因此,,在保證面層混合料高溫穩(wěn)定性,、低溫抗裂性和抗滑性的基礎(chǔ)上,應(yīng)該盡量減小各層混合料的空隙率,,最好全部面層結(jié)構(gòu)都采用空隙率不大于5%的密實(shí)瀝青混凝土,。
2.應(yīng)該提高瀝青與礦料的粘結(jié)力。當(dāng)水進(jìn)人瀝青混合料后,,在快速重載車輛作用下容易產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象,。為減輕瀝青剝落,改善瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和耐久性,,需要增強(qiáng)瀝青與礦料的粘結(jié)力,。有關(guān)研究建議,為加強(qiáng)粘結(jié)力應(yīng)該保證中面層和底面層的粘結(jié)力不小于4級(jí),,表面層的粘結(jié)力不小于5級(jí),。
3.應(yīng)該提高混合料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn),瀝青混凝土的壓實(shí)度不僅對(duì)瀝青混凝土的物理力學(xué)性質(zhì)有著重要的影響,,而且是決定現(xiàn)場空隙率的主要因素,。對(duì)于配合比設(shè)計(jì)空隙率為4%的同一種瀝青混凝土,在不同壓實(shí)度下的現(xiàn)場空隙率有明顯差別,。在壓實(shí)度為96%時(shí),,現(xiàn)場空隙率接近8%,;在壓實(shí)度為98%時(shí),現(xiàn)場空隙率接近6%,,前者的滲透系數(shù)明顯大于后者,。所以在實(shí)際施工中,要嚴(yán)格保證壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),,表面層壓實(shí)度不小于98%,,中面層和底面層不小于97%。
4.應(yīng)該在路面結(jié)構(gòu)層中設(shè)置排水層和防水層,。從我國瀝青路面的早期破壞來看,,往往表面水還沒有滲透到中面層或下面層,表面層或中面層就已經(jīng)開始破壞,。鑒于當(dāng)前我國公路建設(shè)中,,很多人擔(dān)心瀝青面層薄了容易破壞,愿意用厚的瀝青面層,。在這種情況下,,為了防止水滲人到面層下部造成破壞,可考慮將防水層設(shè)在表面層下面,。同時(shí),應(yīng)該在基層頂面設(shè)置多孔隙瀝青混合料排水層,,使水能盡快排出路面結(jié)構(gòu)層,。
四、結(jié)語
⑴瀝青混合料和瀝青路面施工質(zhì)量及一些外部因素可能會(huì)導(dǎo)致瀝青路面剝落,,主要是:路面排水系統(tǒng)不健全,,路面壓實(shí)度不足,混合料離析以及集料表面粉塵太多等,。
⑵現(xiàn)行瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范關(guān)于水損害的三個(gè)指標(biāo),,即粘附性大于4級(jí)強(qiáng)度、浸水馬歇爾穩(wěn)定度大于80%,,以及簡化洛特曼法間接抗拉強(qiáng)度比TSRI≥70%,,存在一些缺陷,還控制不了水損害,。
⑶AASHTOT283利用空隙率為7%的試件來進(jìn)行試驗(yàn),,模擬施工好的路面空隙率,更為科學(xué)合理,,真空飽水條件更為嚴(yán)密,,加上凍融循環(huán),適合作為南方多雨有冰凍地區(qū)抗水損害的指標(biāo),。