瀝青路面水損害的成因分析與防治措施

1、.瀝青路面水損害的成因分析與防治措施一、瀝青路面水損害的類型與特點(diǎn)   瀝青路面由水引起的破壞統(tǒng)稱“瀝青路面水損害”。瀝青路面水損害是瀝青路面最常見的破壞現(xiàn)象之一。瀝青路面水損害一般有以下一些類型及特點(diǎn)：   1破壞多發(fā)生在雨季，有時(shí)一場幾天的大雨就可導(dǎo)致嚴(yán)重破壞。   2行車道破壞嚴(yán)重，超車道一般沒有破壞，顯然與重車、超載交通有關(guān)。   3破壞之初一般都先有小塊的網(wǎng)裂冒白漿，然后松散成坑槽。   4發(fā)生水損害破壞的地方一般是透水較嚴(yán)重且排水又不暢的部位，如挖開可見下面有積水或浮漿。一般不會(huì)全路

2、同時(shí)破壞，顯然與瀝青混合料攤鋪不均勻有關(guān)，有些嚴(yán)重不均勻的路段可能是泛油與水損害同時(shí)發(fā)生。   二、瀝青路面水損害形成原因   調(diào)查表明，造成瀝青路面早期水損害破壞的原因非常復(fù)雜，可以歸結(jié)為瀝青混合料空隙率過大、路面滲水、排水設(shè)施不完善、壓實(shí)度不足、瀝青混合料抗水損害能力不足和厚度偏薄等。瀝青路面水損害的發(fā)生通常是由水滲入并滯留在瀝青路面中引起，交通荷載的反復(fù)作用則加快了瀝青路面水損害的發(fā)展速度。   三、瀝青路面水損害的防治措施   1關(guān)于表面層的空隙率與級配   認(rèn)真選擇表面層礦料級配非常重

3、要，最重要的指標(biāo)是混合料的設(shè)計(jì)空隙率和路上的實(shí)際空隙率。據(jù)研究，瀝青路面的實(shí)際空隙率在8%（相當(dāng)于設(shè)計(jì)空隙率4%壓實(shí)度96%）以下時(shí)，瀝青層中的水在荷載作用下一般不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力，不容易造成水損害破壞。而當(dāng)路面實(shí)際空隙率為8-15%的范圍內(nèi)時(shí)，水容易進(jìn)入混合料內(nèi)部，且在荷載作用下易產(chǎn)生較大的毛細(xì)壓力成為動(dòng)力水，易造成瀝青混合料的水損害破壞。按照美國最近對superpave和sma的綜合研究，對高速公路高速開放性交通要求目標(biāo)空隙率應(yīng)為4%左右，對慢速及靜止交通要考慮石料壓碎問題，如果環(huán)境條件許可，目標(biāo)空隙率對搓揉壓實(shí)機(jī)可提高至4.5-5%，對馬歇爾試驗(yàn)可提高為5-5.5%，并要求粉膠控制在0.8

4、1.6范圍內(nèi)，且嚴(yán)格統(tǒng)一按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的方法測定空隙率。   回顧我們國家初期修建的京津塘等高速公路，采用了在歐美、日本等許多國家常用的i型密實(shí)式瀝青混凝土，路面滲水很少，并沒有發(fā)生水損害的破壞現(xiàn)象。但構(gòu)造深度較小，對抗滑不利；后來設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)有關(guān)研究成果將構(gòu)造深度作為抗滑性能的一項(xiàng)主要指標(biāo)與摩擦系數(shù)并列，要求不小于0.55mm，有些工程考慮到設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定構(gòu)造深度是在竣工后第一個(gè)夏季測定，交工驗(yàn)收時(shí)的構(gòu)造深度要求又進(jìn)一步提高，一般達(dá)0.71.0mm以上，導(dǎo)致表面層不得不都改用ak類“抗滑表層”級配，并逐步從ak-13變?yōu)閍k-16。隨著構(gòu)造深度的增大，空隙率也跟著增大，設(shè)計(jì)

5、空隙率往往在6%以上，路面空隙率一般在10%以上，成為滲水嚴(yán)重的半開結(jié)構(gòu)。后來許多人對級配作了各種調(diào)整，有些間斷級配混合料盡管理論上有許多優(yōu)點(diǎn)，但施工難度較大，受級配和油石比的波動(dòng)影響比較敏感，稍有變化容易造成不均勻，致使路面不是泛油就是透水，實(shí)際效果并不理想。    為了解決空隙率與構(gòu)造深度的矛盾，既提高耐久性又使路面具有較好的表面功能，采用瀝青瑪碲脂碎石混合料或同時(shí)應(yīng)用改性瀝青是比較理想的，它對解決水損害問題有良好的效果。但采用sma必然要增加相對應(yīng)成本，除了少數(shù)重要的工程和交通量特別大的工程外，它不可能成為普遍采用的結(jié)構(gòu)。   2加強(qiáng)壓實(shí)度，減少空

6、隙率   有些單位對壓實(shí)度的重要性認(rèn)識不足，壓實(shí)不足是一個(gè)比較突出的問題。例如：   (1)追求平整度和擔(dān)心構(gòu)造深度使壓實(shí)度受到影響。盡管壓實(shí)的測定數(shù)據(jù)都合格，但準(zhǔn)確性令人懷疑，有些工程不按規(guī)范要求的方法測定壓實(shí)度(標(biāo)準(zhǔn)密度取值不合適,或隨意調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)密度)；個(gè)別工程主管出于功利思想和互相攀比風(fēng)氣的影響，提出了一些不切實(shí)際的平整度要求和懲罰措施，導(dǎo)致片面追求平整度，放松了對壓實(shí)度的控制。這些工程的共同點(diǎn)是通車以后平整度迅速下降，面層壓實(shí)變形明顯。有的工程擔(dān)心影響平整度和構(gòu)造深度而不用振動(dòng)壓路機(jī)，但輪胎壓路機(jī)的噸位又偏輕。應(yīng)該明確的是平整度固然重要，但壓實(shí)度

7、更重要，必須在確保壓實(shí)度的前提下提高平整度。   (2)現(xiàn)行的規(guī)范對壓實(shí)度的要求規(guī)定有缺陷。在美國要求符合3個(gè)或其中1個(gè)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：a）實(shí)驗(yàn)室馬歇爾密度的96%；b）實(shí)測最大理論相對密度的92%；c）試驗(yàn)路鉆孔密度的99%。實(shí)際上前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以互相換算，若最大理論密度dmax和馬歇爾試件密度dms，則以小數(shù)表示的空隙率v設(shè)計(jì)=1-dms/dmax，若鉆孔試件的實(shí)測密度d芯樣實(shí)測，則按馬歇爾密度計(jì)算的壓實(shí)度k1與按最大理論密度計(jì)算的壓實(shí)度k2之間有下列關(guān)系k1=d芯樣實(shí)測/dms，k2=d芯樣實(shí)測/dmax=k1dms/dmax=k1(1-v設(shè)計(jì))。其中關(guān)鍵是混合料的設(shè)計(jì)空隙率

8、v設(shè)計(jì)。k1=96%，k2=92%兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等效的條件是v設(shè)計(jì)=4.17%。也就是說，當(dāng)空隙率小于4.17%，要求壓實(shí)度為馬歇爾密度的96%，意味著比控制最大理論密度的92%要高，相反當(dāng)空隙率大于4.17%時(shí)，要求壓實(shí)度為馬歇爾密度的96%，意味著比控制最大理論密度的92%要低。例如當(dāng)空隙率為8%時(shí)，達(dá)到馬歇爾密度的96%，實(shí)際上只達(dá)到最大理論密度的88.3%，要求達(dá)到最大理論密度的92%，則應(yīng)該達(dá)到馬歇爾密度的100%。所以對設(shè)計(jì)空隙率大于4%的層次，現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定馬竭爾密度的96%的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)是偏低的，現(xiàn)在江蘇省的一些高速公路已經(jīng)開始同時(shí)采用理論最大密度92%進(jìn)行雙控，也有些工程已經(jīng)將壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)

9、從96%提高到97%或98%。   考慮到壓實(shí)度測定的不同做法，國外也有直接采用路面鉆孔的空隙率作為質(zhì)量控制指標(biāo)的，如sma路面一般要求空隙率不大于6%等等。實(shí)際上空隙率與壓實(shí)度之間也可以換算：   v現(xiàn)場=1-d芯樣實(shí)測/dmax=1-k2或v現(xiàn)場=1-k1(1-v設(shè)計(jì))(3)有些工程出于平整度的考慮，不切實(shí)際地采用一臺攤鋪機(jī)全幅攤鋪的方法，容易造成瀝青混合料離析，振搗力較小，壓實(shí)不均勻。國外普遍采用兩臺攤鋪機(jī)梯隊(duì)式的攤鋪方法，這種特別加長的攤鋪機(jī)是國外廠商專門為中國特制的。建議公路一般采用兩臺攤鋪機(jī)梯隊(duì)式的攤鋪方法。   3采用合

10、理的集料粒徑和適宜的瀝青面層壓實(shí)層厚度   現(xiàn)在瀝青面層的集料粒徑普遍偏粗，與其相匹配的壓實(shí)層厚稍偏薄，不利于壓實(shí)。美國以前規(guī)定結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)不小于最大粒徑的2倍，現(xiàn)superpave提出宜為公稱最大粒徑的3倍，澳大利亞要求2.5倍?，F(xiàn)在表面層普遍采用公稱最大粒徑16mm，厚度4cm，相當(dāng)于2.5倍，顯得稍薄，如按3倍宜采用5cm。4cm表面層如果采用13mm可能會(huì)好一些。由于集料生產(chǎn)和價(jià)格的關(guān)系，16mm的最大粒徑是我國常用尺寸，當(dāng)初是由lh-20轉(zhuǎn)過來的，按歐洲的級配系列，公稱粒徑16mm的最大粒徑是22.4mm，不是19mm。中下面層的厚度56cm與粒徑26.5mm相比

11、就更薄。我國施工規(guī)范規(guī)定表面層集料最大粒徑不大于層厚的1/2，中下面層不大于2/3，以及設(shè)計(jì)規(guī)范對適宜厚度的規(guī)定對高速公路有些不合適。   瀝青混合料的集料粒徑大產(chǎn)生的離析是普遍存在的問題。不僅表面層，中下面層更嚴(yán)重。底面層混合料普遍采用空隙率較大的ac25型瀝青混凝土，粗集料粒徑偏大（全幅攤鋪離析更甚），離析無法避免，層厚越薄，越易導(dǎo)致局部區(qū)域空隙過大，成為透水、積水和積漿的場所，容易導(dǎo)致瀝青與集料剝離。當(dāng)然集料離析還有另一個(gè)更重要的原因是施工所使用材料的變異性太大，礫石料料場水平低，來源雜、不穩(wěn)定，使級配變化太大，往往不能達(dá)到配合比設(shè)計(jì)的要求。我們應(yīng)該象重視瀝青質(zhì)量一樣

12、重視混合料總量90%以上的礫石材料的質(zhì)量。   我國原來的規(guī)范對集料最大粒徑與最大公稱粒徑的定義不明確，使用較混亂，今后應(yīng)該注意在此基礎(chǔ)上根據(jù)集料粒徑選用合理的瀝青面層的設(shè)計(jì)壓實(shí)厚度。隨著時(shí)代的發(fā)展和認(rèn)識的提高，不能單純過分地追求減薄。下表列出了集料粒徑和最小面層的關(guān)系，一般宜按最大公稱粒徑的3倍考慮。   4做好路面排水和封水   在雨季水進(jìn)入瀝青層內(nèi)部是不可避免的，但是我們通常在路面設(shè)計(jì)時(shí)一般不考慮路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部排水問題，相反普遍設(shè)計(jì)了埋置式路緣石、砌筑式路肩、漿砌擋墻，阻礙了滲入路面內(nèi)部的水排出；而且有的路段縱坡不順，攔置式路緣

13、石使路表水不能從邊緣迅速排出，反而阻水導(dǎo)致局部積水，這個(gè)問題在橋面板上特別突出。   在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮排水問題：   (1)切實(shí)做好中央分隔帶的排水，避免綠化澆水橫向滲入路基。如果不能保證排水，不如改綠化帶為表面用水泥混凝土或?yàn)r青層封住。   (2)保證路表水排水順暢，擋水式的路緣石有可能使水滯留在路面上成為水涵，不如做成平的，或者干脆不做緣石，讓水漫流至路外，但路肩及邊坡必須經(jīng)得起水的沖刷。   (3)路面設(shè)計(jì)必須考慮混合料內(nèi)部層間的水和縫隙水的排水問題，保證滲入路面內(nèi)部的水能排出路外?？梢栽谥邢旅鎸?/p>

14、邊緣設(shè)置15cm寬的碎石層盲溝(有的加設(shè)土工布)縱向排水，每5m有一個(gè)出口(有的中間設(shè)排水管)通到路外，上面覆蓋表面層；也可以表面層只鋪至行車道,緊急停車帶不鋪，中面層上灑布改性乳化瀝青封層，使?jié)B入表面層的水從界面上流出。埋置式路緣石會(huì)擋住結(jié)構(gòu)層水的排出，不宜采用，瀝青路緣石的效果較好。   (4)挖方路段的排水往往是薄弱環(huán)節(jié)，尤其要注意邊溝的深度，使其不僅能排路表水，還應(yīng)能排結(jié)構(gòu)層的水，且路面內(nèi)部的水能排入邊溝。   (5)考慮排水性能,開展對半剛性基層和級配碎石柔性基層的研究?，F(xiàn)在我國幾乎全部采用半剛性基層，且強(qiáng)度越來越高，這對整體承載能力是好的。但

15、當(dāng)瀝青面層不能完全封住水時(shí)，下滲的水分及從裂縫進(jìn)入的水分就長時(shí)間滯留在瀝青面層和半剛性基層的界面上，在荷載作用下形成灰(泥)漿,并形成唧漿，最后導(dǎo)致瀝青面層的水損害破壞?；鶎右灰紤]透水性能,要不要限制4.75mm以下細(xì)料含量，要不要限制強(qiáng)度的上限，是一個(gè)值得研究的問題。   (6)在瀝青面層下設(shè)置排水層，可以是級配碎石層，也可以是瀝青或水泥穩(wěn)定碎石層，空隙率應(yīng)達(dá)到15%以上。但施工期間必須保證路面不被污染和將空隙堵住，如果做不到則起不到作用。關(guān)于這方面的做法必須加以研究，取得經(jīng)驗(yàn)后推廣。   (7)加強(qiáng)瀝青層與瀝青層之間的黏結(jié)。現(xiàn)在許多工程的施工順序

16、安排不當(dāng)，在瀝青面層鋪筑過程中或鋪筑后，開挖中央分隔帶、埋置管道、埋設(shè)路緣石，挖出的土污染了瀝青面層，即使清掃也掃不干凈，有的甚至不灑粘層油，土影響了上下層的黏結(jié)和協(xié)同作用。施工規(guī)范對粘層油的規(guī)定要求不嚴(yán)格也是缺陷。應(yīng)該合理安排施工順序，所有開挖、埋設(shè)、綠化等工序應(yīng)該在基層施工過程中同步完成，最后鋪筑瀝青層。嚴(yán)格禁止在瀝青面層鋪筑過程中或鋪筑后將挖開的土堆放在瀝青面層上造成污染。   (8)改進(jìn)透層油或下封層，使其真正起到作用。在半剛性基層上灑布乳化瀝青透層油時(shí)經(jīng)常透不下去，以及施工前運(yùn)輸車輛及施工過程中將透層破壞，透層油起不到將瀝青面層與基層連接成為一體的作用，更起不到封住水的作用。為了做好透層油，在半剛性基層上一般宜采用煤油稀釋的中凝液體瀝青；為了使透層油至少透下去5mm，并減少唧漿，上基層最好采用水泥穩(wěn)定碎石，少用二灰碎石。   5提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性   瀝青路面的水損害主要是水侵入瀝青混合料后，起了兩個(gè)方面的破壞作用：一減少了瀝青對礦料的黏附力，二破壞了瀝青混和料相互之間的黏結(jié)力。   要提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性，就必須選擇合適的瀝青和礦料來制作瀝青混合料，以提高其黏附力和粘結(jié)力。經(jīng)過國內(nèi)外大量的研究發(fā)