高速公路路面水損毀機(jī)理分析以及防水治理方案探討

1、.螈羂肂節(jié)蒈螅羈芁薀羈芆芁蚃螄膂芀螅罿肈荿蒅螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肆膅蒞薁袈肁蒞蚄肄羇莄螆袇芅蒃蒅蝕膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋葿蚄羂膄蒈螇螄肀蕆蒆羀羆薆蕿螃芅薅蟻羈膁薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螈肅芇膈蕆袈膃膇蕿肅聿膇螞袆羅芆螄蠆芄芅蒄襖膀芄蚆蚇膆芃螈羂肂節(jié)蒈螅羈芁薀羈芆芁蚃螄膂芀螅罿肈荿蒅螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肆膅蒞薁袈肁蒞蚄肄羇莄螆袇芅蒃蒅蝕膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋葿蚄羂膄蒈螇螄肀蕆蒆羀羆薆蕿螃芅薅蟻羈膁薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螈肅芇膈蕆袈膃膇蕿肅聿膇螞袆羅芆螄蠆芄芅蒄襖膀芄蚆蚇膆芃螈羂肂節(jié)蒈螅羈芁薀羈芆芁蚃螄膂芀螅罿肈荿蒅螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肆膅蒞薁袈肁蒞蚄肄羇

2、莄螆袇芅蒃蒅蝕膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋葿蚄羂膄蒈螇螄肀蕆蒆羀羆薆蕿螃芅薅蟻羈膁薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螈肅芇膈蕆袈膃膇蕿肅聿膇螞袆羅芆螄蠆芄芅蒄襖膀芄蚆蚇膆芃螈羂肂節(jié)蒈螅羈芁薀羈芆芁蚃螄膂芀螅罿肈荿蒅螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肆膅蒞薁袈肁蒞蚄肄羇莄螆袇芅蒃蒅蝕膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋葿蚄羂膄蒈螇螄肀蕆蒆羀羆薆蕿螃芅薅蟻羈膁薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螈肅芇膈蕆袈膃膇蕿肅聿膇螞袆羅 高速公路路面水損毀機(jī)理分析以及防水治理方案探討郭文雄（ 廣西金雨傘防水裝飾有限公司，廣西 南寧 530001）摘要：本文通過對我國混凝土高速公路路面水損毀機(jī)理分析，提出在路面承重層之上磨耗層之下做一

3、層反應(yīng)粘結(jié)型功能防水層，既能對承重層密封防水，又能消減面層反射性裂縫，達(dá)到提高路面使用舒適性，延長路面使用壽命的目的。關(guān)鍵詞：路面防水 CPS反應(yīng)粘 混凝土 密封1.高速公路混凝土路面水損毀現(xiàn)象我國高速公路里程突破4萬公里，一兩年內(nèi)就需要大規(guī)模維修的狀況非常普遍。水泥混凝土路面為剛性路面，幾乎沒有塑性，因此水泥混凝土路面必須要留伸縮縫和施工縫，這些人為縫隙和混凝土自身的吸水性和透水性都會(huì)導(dǎo)致路基受到不同程度的水侵害。根據(jù)我國已建成通車的公路使用情況看，凡是路基沉陷、沖刷、坍塌、翻漿，瀝青路面剝落、龜裂、松散，水泥混凝土路面的唧泥、錯(cuò)臺(tái)、斷裂等病害，都與路面滲水、地表積水和地下水的侵蝕有關(guān)。水的

4、作用加劇了路基和路面等結(jié)構(gòu)的損壞，縮短了它們的使用壽命。2.高速公路混凝土路面水損毀機(jī)理超載易使混凝土路面產(chǎn)生斷裂、豎向位移的病害，這些危害使剛性混凝土產(chǎn)生不同程度的裂縫，水會(huì)滲入路基，混凝土板底在交通荷載作用下就會(huì)脫空，造成地基強(qiáng)度不均勻、承載力降低，從而引起面板的進(jìn)一步開裂，致使基層材料形成泥漿從接縫處或板邊緣擠出，板底出現(xiàn)脫空。在輪載的頻繁作用下，板邊緣和角隅下的路基和路基由于塑性變形累積與同面層脫離接觸；路面由于下滲的水積聚在面層下的脫空區(qū)內(nèi)，在輪載彎沉變形的作用下使空隙內(nèi)的積水變成壓力水，侵蝕基層并同基層內(nèi)沖刷出的細(xì)料攪混成懸液，并沿裂縫縫隙噴濺，使面層板邊緣部分失去支撐，久之，引起

5、錯(cuò)臺(tái)并導(dǎo)致面板出現(xiàn)更多更深的裂縫，致使路面破壞面積不斷擴(kuò)大。圖1 高速公路路面破損情況3.高速公路混凝土路面水危害處理方法在廣西、云南、貴州等地早期修筑的高速公路多是水泥混凝土路面，噪聲大，平整度差，使用一段時(shí)間后就出現(xiàn)斷板、卿泥、翻漿，嚴(yán)重地影響交通運(yùn)輸。為提高水泥路面的使用性能，不得不用瀝青路面進(jìn)行維修或改造?，F(xiàn)在國內(nèi)數(shù)條高速公路采用了不同的方法，第一種方法是直接在水泥路面上加鋪一層瀝青路面；第二種方法是在水泥路面的縮縫處鋪設(shè)土工格柵，然后再鋪筑瀝青面層；第三種方法是將水泥路面破碎后做20 cm左右厚的半剛性基層，再鋪筑瀝青面層。前兩種方法施工時(shí)間短，費(fèi)用低，但是使用壽命短；后一種方法施工

6、周期長，使用壽命長，使用性能好，但是成本高。如何既經(jīng)濟(jì)又耐久地對水泥路面進(jìn)行維修改造是公路養(yǎng)護(hù)部門亟待解決的問題。美國很早就遇到同樣的問題，為了解決水泥路面加鋪瀝青面層的難題，科氏瀝青材料公司研制開發(fā)了STRATA系統(tǒng)，專為減少水泥路面的反射裂縫而設(shè)計(jì)的瀝青路面結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)在美國試驗(yàn)應(yīng)用數(shù)年，取得成功經(jīng)驗(yàn)后于1994年開始推廣使用。STRATA系統(tǒng)由應(yīng)力吸收層和罩面層(包括中面層和抗滑表層)組成，核心是應(yīng)力吸收層。由于水泥混凝土具有熱脹冷縮的特性，隨著溫度的升降，水泥混凝土板會(huì)發(fā)生伸縮變形，對于5m長的水泥混凝土板，在溫度波動(dòng)40的情況下變形量不小于2mm，普通瀝青混凝土不能承受如此大的變形，

7、從而使瀝青面層出現(xiàn)反射裂縫。一旦產(chǎn)生裂縫，水就會(huì)通過裂縫流到基層，引起路面卿泥、翻漿等病害。應(yīng)力吸收層要能全部或部分吸收水泥混凝土板收縮變形，消減對上部瀝青面層的影響，其本身不會(huì)因水泥混凝土板收縮而開裂。這要求吸收層必須具有較好的柔韌性及不透水的特點(diǎn)。為滿足這些特點(diǎn)，應(yīng)力吸收層應(yīng)采用高彈性改性瀝青，其耐高溫性能必須達(dá)到75以上，低溫性能等級必須達(dá)到-22以下，以滿足維姆穩(wěn)定性和彎曲梁疲勞試驗(yàn)的雙重要求。經(jīng)過旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化后的彈性恢復(fù)率不低于45，48h的離析軟化點(diǎn)差不大于6。4.現(xiàn)有高速公路路面水危害處理最有效的途徑根據(jù)高速公路混凝土路面產(chǎn)生危害的機(jī)理和原因，以及現(xiàn)在處理高速公路路面危害的有

8、效方法可知，在高速公路面層中做一層具有較高強(qiáng)度和柔韌性的密封防水層是最有效最經(jīng)濟(jì)途徑，它不僅能保護(hù)混凝土基面免受水侵害，而且還能有效消減混凝土面板收縮變形對上部瀝青混凝土面層的影響。因此滿足這樣條件的防水層采用具有特殊功能的防水層無疑是最合理的。高速公路路面防水層的關(guān)鍵性指標(biāo)與基層路面的粘結(jié)性問題 防水層能與混凝土基礎(chǔ)有效粘結(jié)，形成密封層，杜絕防水層因破損（在施工過程中防水層不可避免地產(chǎn)生破損）而產(chǎn)生竄水問題，致使水在混凝土面層竄流，通過混凝土路面的裂隙滲透到基層，破壞基層結(jié)構(gòu)。另外粘結(jié)力還要足夠大，否則就不足以抵抗車輛荷載造成的剪切破壞?？归_裂性的問題（基層開裂對防水層的影響） 高速公路混凝

9、土路面容易在氣候和載荷等各種因素的作用下產(chǎn)生裂縫，因此防水層必須良好的抗開裂性能，這就要求防水材料具有良好的彈性，同時(shí)還要有非常優(yōu)異的蠕變功能，能有效消減混凝土面層因開裂產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力對防水層的破壞，同時(shí)有效消減面層反射裂縫。路面的剪切性問題（高載重貨車緊急剎車產(chǎn)生的剪切性破壞，斜坡剪切） 高速公路路面除了受垂直載荷的影響外，也承受著平行于路面剪切載荷影響。對防水層影響最大的是剪切載荷，如高載重貨車緊急剎車產(chǎn)生的剪切性破壞最為嚴(yán)重。因此防水層必須要有足夠的強(qiáng)度來應(yīng)對剪切破壞。影響防水卷材抗剪切強(qiáng)度的因素有（抗剪強(qiáng)度=垂直載荷×tan(內(nèi)摩擦角)+內(nèi)聚力）：防水層要有合適的厚度，厚度過

10、低會(huì)造成粘結(jié)面剛性破壞，過高易造成剪切變形過大，使防水層產(chǎn)生滑移；內(nèi)聚力要大；耐高溫性能好。圖2 防水層抗剪切的示意圖材料濕面施工性能 防水層最好能在潮濕的混凝土上施工，能有效節(jié)省工期，即使混凝土基面不平整也不影響防水層施工后的粘結(jié)性能材料使用的抗老化性能防水層在溫度、紫外線、循環(huán)動(dòng)載荷的作用下有較長的使用壽命。5.高速公路路面防水方案根據(jù)高速公路路面水損壞的機(jī)理分析以及才有特色防水層的防治方案，我們根據(jù)高速公路防水的實(shí)際工程案例，選用一種CPS反應(yīng)粘結(jié)型功能防水材料，它能跟現(xiàn)澆混凝土或水泥凝膠通過化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)粘結(jié)在一起，并與基層混凝土形成牢固持久的界面反應(yīng)密封層，杜絕竄水現(xiàn)象的發(fā)生，有效地保

11、護(hù)路基免受水侵害。這種功能型防水材料由反應(yīng)粘密封膠層和增強(qiáng)胎體構(gòu)成，密封膠層具有很高的韌性，將其涂覆在增強(qiáng)的胎體上，使其成為一種較高強(qiáng)度的復(fù)合材料，能有效抵抗路面的剪切破壞。這種CPS反應(yīng)粘卷材與混凝土基層粘結(jié)剝離強(qiáng)度大（可達(dá)8.0N/mm），而且還具有蠕變抗裂功能，適應(yīng)混凝土基礎(chǔ)開裂的影響，有效釋放混凝土基礎(chǔ)開裂應(yīng)力對面層瀝青混凝土的影響，使面層瀝青混凝土能減少放射性裂紋的產(chǎn)生。圖3 CPS反應(yīng)粘防水卷材與混凝土基層粘結(jié)密封的效果下圖為高速公路剖面結(jié)構(gòu)圖，將防水層做在承重層之上磨耗層之下，承重層一般為混凝土層，CPS反應(yīng)粘卷材就粘結(jié)到承重的混凝土基層上，CPS反應(yīng)粘卷材的上面為為瀝青混凝土磨

12、耗層，它與CPS反應(yīng)粘卷材的密封膠料層有良好的相容性，可直接澆注在CPS反應(yīng)粘卷材上。圖4 高速公路路面防水剖面結(jié)構(gòu)防水層可采取1.5mmCPS反應(yīng)粘卷材雙粘濕鋪+1.5mmCPS反應(yīng)粘卷材雙粘干鋪的方案。此方案雖蠕變層加厚，“抗剪切”性有所降低，但仍在安全正常的閾值范圍內(nèi)，仍有利于面層應(yīng)力的釋放和抗開裂性的提高。第一層濕鋪主要是與承重的混凝土層有效粘結(jié)密封防水。由于第一層防水層厚度較薄，在磨耗層與承重層的夾壓下，使其蠕變性變差，釋放應(yīng)力的能力相應(yīng)降低，CPS反應(yīng)粘卷材在此過程中受到破壞的風(fēng)險(xiǎn)因素增大，因此有必要在其上再構(gòu)筑一層防水層，使其形成增強(qiáng)的二元防水層結(jié)構(gòu)。下層適應(yīng)混凝土基層開裂的影響

13、，上層通過有效的蠕變變形能力適應(yīng)路面剪切破壞的影響。6.總結(jié)通過對廣西某高速公路路段采用在路面承重層之上磨耗層之下做一層反應(yīng)粘結(jié)型功能防水層的做法，有效地降低了路面因水害而產(chǎn)生的破損現(xiàn)象，中間這種既能柔性抗裂又能與滿粘密封的防水層，起到了對承重層防水保護(hù)以及消減面層反射性裂縫的功效，達(dá)到了提高路面使用舒適性，延長路面使用壽命的目的。 葿羇袂薇蒈螇肇蒃蕆衿羀荿蒆羈膅芅蒅蟻羈膁蒄螃膄葿薄袆羇蒞薃羈膂芁薂蚈羅膇薁袀膀膃薀羂肅蒂蕿螞艿莈薈螄肁芄薈袆芇膀蚇罿肀蒈蚆蚈袃莄蚅螁肈芀蚄羃袁芆蚃蚃膆膂螞螅罿蒁螞袇膅莇蟻羀羇芃螀蠆膃腿蝿螂羆蒈螈襖膁蒃螇肆羄荿螆螆艿芅莃袈肂膁莂羈羋蒀莁蝕肁莆莀螂芆節(jié)蒀裊聿膈葿羇袂薇蒈螇肇蒃蕆衿羀荿蒆羈膅芅蒅蟻羈膁蒄螃膄葿薄袆羇蒞薃羈膂芁薂蚈羅膇薁袀膀膃薀羂肅蒂蕿螞艿莈薈螄肁芄薈袆芇膀蚇罿肀蒈蚆蚈袃莄蚅螁肈芀蚄羃袁芆蚃蚃膆膂螞螅罿蒁螞袇膅莇蟻羀羇芃螀蠆膃腿蝿螂羆蒈螈襖膁蒃螇肆羄荿螆螆艿芅莃袈肂膁莂羈羋蒀莁蝕肁莆莀螂芆節(jié)蒀裊聿膈葿羇袂薇蒈螇肇蒃蕆衿羀荿蒆羈膅芅蒅蟻羈膁蒄螃膄葿薄袆羇蒞薃羈膂芁