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瀝青路面水損害的形成與防治

來源:233網(wǎng)校 2008年12月18日
  一、瀝青路面水損害的形成
  瀝青路面的水損害破壞,是瀝青路面在水分存在的條件下,經(jīng)受車輛荷載及溫度變化的反復(fù)作用而發(fā)生的路面破壞過程。其顯著特征是瀝青膜的剝落,從而使瀝青路面出現(xiàn)松散、剝離、坑槽等病害。
  1.1上面層滲水
  水損害與上面層的空隙率密切相關(guān),當(dāng)空隙率大于滲水的臨界值7%時,便會出現(xiàn)不同程度的滲水。路面上部分地表水從面層的空隙中滲到路面基層中,集聚在路面夾層中,這些集聚水,在車輛荷載的反復(fù)作用下,隨著路面上下反復(fù)運動,它沖擊著路面材料,使路面材料松散解體,從而導(dǎo)致路面的早期損壞。
  1.2 中面層存水
  按密級配設(shè)計的中下面層,實測空隙率波動范圍甚寬,形成了水損害分散不連續(xù)的特征。我國路面基層普遍采用半剛性基層,也是不透水的,上面滲入路面和冰凍地區(qū)春融期融化的水容易積聚在基層表面,成為浮漿,而雨季水進入瀝青層內(nèi)部是不可避免的,遺憾的是路面設(shè)計一般不考慮路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的排水問題。相反,普遍設(shè)計了埋置路緣石、砌筑式路肩、漿砌擋墻,阻礙了滲入路面內(nèi)部的水排出,而有的路段縱坡不順,攔置式路緣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,這個問題在橋面板上特別突出。
  1.3重交通的作用
  超重車引起的危害也是很明顯的。我國公路路面設(shè)計荷載是100KN的軸載,但隨著大量的重型車和拖掛車通過,它們的很多車軸載都超過100KN。據(jù)我國有關(guān)方面統(tǒng)計研究在路面行駛的貨車有45-95%是超軸載的,所以瀝青路面一些結(jié)構(gòu)薄弱地段出現(xiàn)路面早期損壞是不足為奇的,如果有水害存在,路面的早期損壞會提前到來。
  1.4 環(huán)境條件
  一些特殊路段如近郊道路,未能根據(jù)路段自然的地質(zhì)、地貌、水文狀態(tài),嚴格按照公路路基排水設(shè)計要求而設(shè)計,全線的排水溝、管道、橋涵未構(gòu)成完整的排水系統(tǒng),地下水和部分地表逕流水危害著路基、路面強度和穩(wěn)定性,或者路基標高設(shè)計偏低,路基土是處于潮濕狀態(tài)和過潮濕狀態(tài)。
  二、 預(yù)防水損害的措施
  既然瀝青路面的水損害來源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。那么,排除結(jié)構(gòu)因素,預(yù)防水損害的關(guān)鍵一是提高瀝青與集料之間的粘附性,提高集料之間的粘結(jié)力,二是防止或減少水分進入瀝青混合料內(nèi)部,不致侵入到瀝青與集料界面中去。
    2.1 選料要精良 提高水穩(wěn)定性
  2.1.1瀝青:要選用重交通瀝青或?qū)?yōu)質(zhì)瀝青按照對瀝青路面路用性能的特殊要求進行改性處理,為提高瀝青的溫度穩(wěn)定性和抗老化性能,一般用混融法摻入SBS 進行瀝青改性。改性瀝青的流變性變化,能改善瀝青混凝土的抗永久變形能力、抗裂能力和與礦料的粘結(jié)力,對解決水損害具有良好的效果。
  2.1.2集料:集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì),并具有足夠的強度和耐磨耗性或適當(dāng)?shù)念w粒級配。在通常情況下,石灰?guī)r等堿性集料,與瀝青的粘附性好;而花崗巖、砂巖、石英巖等酸性巖石,石質(zhì)堅硬、致密、耐磨性強,能充分發(fā)揮集料之間的嵌擠作用。
  2.1.3填料:宜采用石灰?guī)r等憎水性石料磨細得到的礦粉,礦料要求潔凈、干燥、無雜質(zhì)小于0.075mm的顆粒含量大于8%,無團粒結(jié)塊現(xiàn)象,礦粉含水量小于1%,高級公路瀝青混凝土面層不宜采用粉煤灰做填料,用回收粉塵做填料時,其用量不得超過填料總量的50%。
  2.1.4纖維素穩(wěn)定劑:制做傳統(tǒng)瀝青混凝土和多碎石瀝青碎石混合料SAC均不用纖維素穩(wěn)定劑,如制做瑪蹄脂瀝青碎石混合料SMA時,為避免瀝青在高溫時從混合料流出和提高瀝青混合料的穩(wěn)定性,要加入適量的纖維素穩(wěn)定劑,劑量為混合料的0.3-0.4%
  2.2  配料要準確 減少空隙率
  研究表明,瀝青路面的空隙率在8%以下時,瀝青層中的水在荷載作用下一般不會產(chǎn)生動水壓力,不容易造成水損害破壞。而排水性混合料的路面空隙率大于15%時,一般都采用改性瀝青,且水能夠在空隙中自由流動,也不容易造成水損害破壞。|考試|大|而當(dāng)路面空隙率為8-15%的范圍內(nèi)時,水容易進入混合料內(nèi)部,且在荷載作用下易產(chǎn)生較大的毛細壓力成為動力水,易造成瀝青混合料的水損害破壞。因此,在原材料規(guī)格、性質(zhì)達到相應(yīng)標準時,應(yīng)優(yōu)先選用較先進、性能優(yōu)良的瀝青混凝土礦料級配,實現(xiàn)高溫穩(wěn)定、低穩(wěn)抗裂、抗車轍能力強、抗水害能力強、抗滑耐磨、抗疲勞老化能力強的瀝青混凝土面層。
  2.3  鋪壓要合理 增大密實度
  瀝青混凝土的現(xiàn)場鋪筑要用帶自動找平、振密、熨平設(shè)備的攤鋪機,路面寬度超過7m時,最好用兩臺攤鋪機前后間距小于50m,同步鋪筑,實現(xiàn)縱縫熱接,因一次鋪寬超過10m時,將會出現(xiàn)粗粒料離析現(xiàn)象。要按施工規(guī)范的要求做好工序的橫向接縫,確保路面平整度。
    SAC和SMA瀝青混合料因粗碎石較多,內(nèi)摩阻力增大,壓實功也要增加,壓實這種瀝青混合料的關(guān)鍵是:高溫、高頻、低頻、慢壓,緊跟攤鋪機一次性壓實,初壓溫度控制在140-145℃ ,先用振動壓路機碾壓,再用鋼輪壓路機碾壓,不準使用輪胎壓路機碾壓,終碾溫度不得低于80℃ 。SBS改性瀝青、SAC、SMA型瀝青混合料碾壓溫度還要提高10℃,瀝青混凝土壓實度要達到98%,空隙率小于4%。
  2.4  基礎(chǔ)要穩(wěn)固 搞好排防水
  瀝青路面對路基的要求是不產(chǎn)生不均勻沉降、重垂沉降或側(cè)向滑移,不產(chǎn)生嚴重的冰凍拱脹或春融軟化。而對基層的要求是強度要具有水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性,不產(chǎn)生唧泥、水浸軟化,凍融后強度不能有大的衰減;基層要有一定的強度、較高的彈性摸量,為路面提供均勻穩(wěn)定的支撐條件;基層要有較好的抗沖刷能力,在強氣流、強水流沖刷下,不會產(chǎn)生過大的沖刷,致使板底脫空。同時,基層還要有較輕的干縮裂縫和溫縮裂縫,防止產(chǎn)生嚴重的反射裂縫,路面上基層宜采用二灰碎石或二灰礫石,下基層采用水泥穩(wěn)定砂礫碎石半剛性基層。此外,還要做好路面排水和封水工作的設(shè)計和施工。
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