瀝青路面早期水破壞病害分析及預(yù)防
2012-03-01 來(lái)源：寧夏公路管理局
1、前言
近年來(lái),國(guó)家對(duì)高速公路建設(shè)投資力度加大,使我國(guó)的公路工程建設(shè)得到了飛速發(fā)展由于瀝青路面具有無(wú)接縫、低噪音、 易維修等優(yōu)點(diǎn),因此在已建成的高速公路中有９０％以上采用的是瀝青混凝土路面。但是,隨著一條條高速公路的建成并投入運(yùn)營(yíng),瀝青路面早期病害現(xiàn)象也引起了人們的普遍關(guān)注。目前,瀝青混凝土路面最常見(jiàn)的早期病害現(xiàn)象有:裂縫、水破壞、松散、泛油、推移等,這些病害基本上也是公路工程質(zhì)量的通病,對(duì)新建公路的正常使用形成了嚴(yán)重的威脅。本文就其中水破壞病害的成因進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。
2、瀝青混凝土路面早期水破壞病害成因分析
所謂水破壞是指瀝青路面在存在水份的條件下, 經(jīng)過(guò)交通荷載和溫度脹縮的反復(fù)作用, 致使瀝青的粘結(jié)力喪失, 強(qiáng)度下降,使水透入路面結(jié)構(gòu)層后使路面產(chǎn)生早期破壞的現(xiàn)象,它是目前瀝青混凝土路面早期病害中最常見(jiàn)也是破壞力最大的一種病害。水破壞的主要破壞形式有:網(wǎng)裂、坑洞、唧漿、轍槽等,其破壞的典型特征就是瀝青路面出現(xiàn)麻面、剝離、掉粒松散、坑槽、唧泥、網(wǎng)裂、龜裂等。水破壞的產(chǎn)生往往是由于施工中瀝青混凝土配合比控制不嚴(yán)、瀝青混合料拌合不均、 碾壓效果不良等導(dǎo)致的瀝青路面空隙率過(guò)大所造成的。
水透過(guò)瀝青面層滯留在基層頂面,在大量高速行車(chē)作用下,自由水產(chǎn)生很大的壓力并沖刷基層和面層的瀝青混合料,造成集料和瀝青
膜剝離,發(fā)生松散,從而使得瀝青混合料不再成為一個(gè)整體,集料在車(chē)輛荷載作用下對(duì)基層表面產(chǎn)生撞擊,基層中的粉質(zhì)部分如水泥、石灰、粉煤灰以及土質(zhì)部分便形成稀漿,通過(guò)路面的縫隙向上擠出,這樣就會(huì)在瀝青混凝土路面看到白色的唧漿,同時(shí)在面層可見(jiàn)到局部的龜甲狀的網(wǎng)狀裂縫。
坑洞是最典型的水破壞現(xiàn)象。在行車(chē)荷載作用下,特別在降雨過(guò)程中和雨后行車(chē)道上的局部網(wǎng)裂會(huì)逐漸松散,松散的石料被車(chē)輪甩出形成坑洞。由于瀝青混凝土的不均勻性,坑洞總是先在瀝青混凝土空隙率較大處產(chǎn)生,隨著時(shí)間推移,將會(huì)造成路面大面積破損。形成水破壞的原因除瀝青混合料不均勻、空隙率過(guò)大有關(guān)外,還與瀝青和碎石間的粘結(jié)性能或有無(wú)抗剝落劑、交通量大小、 重載車(chē)比重及公路沿線(xiàn)降雨量等因素有關(guān)。在我國(guó)南方潮濕地區(qū),瀝青路面的水破壞數(shù)量及速度比北方干旱地區(qū)嚴(yán)重的多。近年來(lái)我國(guó)部分高速公路開(kāi)始采用改性瀝青或加抗剝落劑的SMA 路面,雖然產(chǎn)生水破壞的數(shù)量和速度明顯改觀(guān),但只要混凝土不均勻自由水能夠進(jìn)入并滯留的地方也不同程度的產(chǎn)生了水破壞。
3、瀝青混凝土路面早期水破壞病害預(yù)防措施
瀝青路面的水破壞是由于瀝青膜從集料表面的剝離,其條件是水分介入到瀝青與集料界面上,改變了瀝青、集料與水分的關(guān)系所造成的。其產(chǎn)生數(shù)量及速度與瀝青混凝土密實(shí)性及空隙率大小、瀝青與粗集料的粘結(jié)力大小或有無(wú)抗剝落劑、交通量大小及重（超）載車(chē)輛的多少有關(guān)。所以,有效預(yù)防水破壞發(fā)生,應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手:
3.1 瀝青混合的優(yōu)化設(shè)計(jì)
瀝青面層層間應(yīng)使用防水材料,無(wú)論是何種瀝青混合料,必然有一定的空隙率存在,就會(huì)遭受一定的水破壞。在瀝青面層表面涂上防水材料,形成一種不透水的薄膜封層,能使瀝青面層中因降雨而聚集的水大大減少。
3.2 選擇合適的混凝土類(lèi)型
瀝青面層各層應(yīng)盡量使用空隙率≯5%的密實(shí)型瀝青混凝土。從當(dāng)前的技術(shù)水平看,密實(shí)式粗集料斷級(jí)配瀝青混凝土既具有良好的不透水性,又具有明顯優(yōu)于連續(xù)級(jí)配瀝青混凝土（如AC-16I、AC-20I、AC-25I）的高溫抗永久形變能力,用前者作為表面層時(shí),還具有良好的抗滑性能。SMA 路面的廣泛應(yīng)用是最好的例證。
3.3 使用優(yōu)質(zhì)瀝青及抗剝落劑以增強(qiáng)瀝青與碎石的粘附性
一般情況下,酸性石料（花巖、玄武巖等）與瀝青的粘附性較差,所以在高等級(jí)公路中,用于瀝青路面的碎石應(yīng)具有良好的顆粒形狀,針片狀含量少,并保持潔凈、干燥無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì), 加工的石料規(guī)格質(zhì)量穩(wěn)定,變異性小,并具有足夠的強(qiáng)度和耐磨耗性能, 石料與瀝青的粘附性不小于５級(jí),使用針入度較小的瀝青并采用抗剝落劑。嚴(yán)格控制細(xì)集料含泥量也是提高瀝青與碎石的粘附性的有力措施。
3.4 提高施工質(zhì)量
施工前原材料的選用必須規(guī)格、均勻、合理,配合比設(shè)計(jì)必須嚴(yán)密。瀝青混合料的足夠拌和時(shí)間對(duì)保證其均勻性非常重要,拌和時(shí)間偏短,瀝青混凝土就不均勻,在施工中我們要求間歇式拌和機(jī)拌和時(shí)間不小于45Ｓ,其中干拌時(shí)間不得小于５Ｓ,而且不包括混合料排出時(shí)間（大約５Ｓ）,使得和料應(yīng)均勻一致,無(wú)花白料、無(wú)團(tuán)塊、無(wú)粗、細(xì)集料離析。嚴(yán)格控制瀝青混合料拌合溫度、出場(chǎng)溫度及碾壓溫度,混合料拌合溫度過(guò)高會(huì)容易造成瀝青老化,與集料的粘附性也會(huì)明顯降低,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成面層局部色澤不一致等現(xiàn)象。據(jù)國(guó)外有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,瀝青混合料的溫度低于90℃,實(shí)際上已不可能再被進(jìn)一步壓實(shí)。壓實(shí)是瀝青路面施工的最后一道工序,良好的路面質(zhì)量最終要通過(guò)輾壓來(lái)實(shí)現(xiàn),輾壓中的任何質(zhì)量缺陷特別是溫度的缺陷,必將導(dǎo)致前功盡棄。 保證壓實(shí)溫度,提高壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。再者,盡量通過(guò)使用高效配套的碾壓設(shè)備、 增加碾壓遍數(shù)等提高壓實(shí)度以減小空隙率,空隙率大的位置越多水破壞現(xiàn)象越嚴(yán)重。設(shè)法加強(qiáng)瀝青面層間粘結(jié)力也是有效防治水破壞的措施之一。
3.5 嚴(yán)格控制超載車(chē)輛
公路管理部門(mén)應(yīng)該按照《公路法》及交通部《超限運(yùn)輸車(chē)輛行駛公路規(guī)定》的要求對(duì)超載車(chē)輛進(jìn)行強(qiáng)制卸載,并在入口處設(shè)卡不得讓超載車(chē)輛進(jìn)入高速公路。
3.6 做好路面排水
?。保┣袑?shí)做好中央分隔帶的排水,避免綠化澆水橫向滲水路基;２）路面設(shè)計(jì)必須考慮混合料內(nèi)部層間不和縫隙水的排水問(wèn)題,保證滲入路面內(nèi)部的水能排出路外;３）改進(jìn)透層油或在瀝青面層的下層用瀝青含量較高的瀝青砂作下封層,以隔斷地下水或毛細(xì)水的上升;４）加強(qiáng)排水的處理,一是封,即防止水進(jìn)入瀝青層的內(nèi)部。二是排,即將進(jìn)入到路面內(nèi)的水排除出去。
4、結(jié)論
綜上所述,要解決瀝青路面的水破壞問(wèn)題應(yīng)在優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí),進(jìn)行材料性能要求設(shè)計(jì)、瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)以及瀝青路面綜合設(shè)計(jì),包括排水設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)等,更為重要的是應(yīng)該加強(qiáng)施工管理,提高現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量,規(guī)范施工。瀝青路面的水破壞問(wèn)題應(yīng)該從多個(gè)環(huán)節(jié)考慮,才能從根本上預(yù)防瀝青路面的水破壞。
