瀝青路面早期水破壞病害分析及預防
2012-03-01 來源：寧夏公路管理局
1、前言
近年來,國家對高速公路建設投資力度加大,使我國的公路工程建設得到了飛速發(fā)展由于瀝青路面具有無接縫、低噪音、 易維修等優(yōu)點,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營,瀝青路面早期病害現(xiàn)象也引起了人們的普遍關注。目前,瀝青混凝土路面最常見的早期病害現(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,對新建公路的正常使用形成了嚴重的威脅。本文就其中水破壞病害的成因進行分析并提出相應的預防措施。
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)過交通荷載和溫度脹縮的反復作用, 致使瀝青的粘結力喪失, 強度下降,使水透入路面結構層后使路面產(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、瀝青混合料拌合不均、 碾壓效果不良等導致的瀝青路面空隙率過大所造成的。
水透過瀝青面層滯留在基層頂面,在大量高速行車作用下,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整體,集料在車輛荷載作用下對基層表面產(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,通過路面的縫隙向上擠出,這樣就會在瀝青混凝土路面看到白色的唧漿,同時在面層可見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。在行車荷載作用下,特別在降雨過程中和雨后行車道上的局部網(wǎng)裂會逐漸松散,松散的石料被車輪甩出形成坑洞。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,隨著時間推移,將會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、空隙率過大有關外,還與瀝青和碎石間的粘結性能或有無抗剝落劑、交通量大小、 重載車比重及公路沿線降雨量等因素有關。在我國南方潮濕地區(qū),瀝青路面的水破壞數(shù)量及速度比北方干旱地區(qū)嚴重的多。近年來我國部分高速公路開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,但只要混凝土不均勻自由水能夠進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、集料與水分的關系所造成的。其產(chǎn)生數(shù)量及速度與瀝青混凝土密實性及空隙率大小、瀝青與粗集料的粘結力大小或有無抗剝落劑、交通量大小及重（超）載車輛的多少有關。所以,有效預防水破壞發(fā)生,應從以下幾個方面著手:
3.1 瀝青混合的優(yōu)化設計
瀝青面層層間應使用防水材料,無論是何種瀝青混合料,必然有一定的空隙率存在,就會遭受一定的水破壞。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型
瀝青面層各層應盡量使用空隙率≯5%的密實型瀝青混凝土。從當前的技術水平看,密實式粗集料斷級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,還具有良好的抗滑性能。SMA 路面的廣泛應用是最好的例證。
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,所以在高等級公路中,用于瀝青路面的碎石應具有良好的顆粒形狀,針片狀含量少,并保持潔凈、干燥無風化、無雜質(zhì), 加工的石料規(guī)格質(zhì)量穩(wěn)定,變異性小,并具有足夠的強度和耐磨耗性能, 石料與瀝青的粘附性不小于５級,使用針入度較小的瀝青并采用抗剝落劑。嚴格控制細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,配合比設計必須嚴密。瀝青混合料的足夠拌和時間對保證其均勻性非常重要,拌和時間偏短,瀝青混凝土就不均勻,在施工中我們要求間歇式拌和機拌和時間不小于45Ｓ,其中干拌時間不得小于５Ｓ,而且不包括混合料排出時間（大約５Ｓ）,使得和料應均勻一致,無花白料、無團塊、無粗、細集料離析。嚴格控制瀝青混合料拌合溫度、出場溫度及碾壓溫度,混合料拌合溫度過高會容易造成瀝青老化,與集料的粘附性也會明顯降低,嚴重時會造成面層局部色澤不一致等現(xiàn)象。據(jù)國外有關試驗數(shù)據(jù)表明,瀝青混合料的溫度低于90℃,實際上已不可能再被進一步壓實。壓實是瀝青路面施工的最后一道工序,良好的路面質(zhì)量最終要通過輾壓來實現(xiàn),輾壓中的任何質(zhì)量缺陷特別是溫度的缺陷,必將導致前功盡棄。 保證壓實溫度,提高壓實標準。再者,盡量通過使用高效配套的碾壓設備、 增加碾壓遍數(shù)等提高壓實度以減小空隙率,空隙率大的位置越多水破壞現(xiàn)象越嚴重。設法加強瀝青面層間粘結力也是有效防治水破壞的措施之一。
3.5 嚴格控制超載車輛
公路管理部門應該按照《公路法》及交通部《超限運輸車輛行駛公路規(guī)定》的要求對超載車輛進行強制卸載,并在入口處設卡不得讓超載車輛進入高速公路。
3.6 做好路面排水
?。保┣袑嵶龊弥醒敕指魩У呐潘?避免綠化澆水橫向滲水路基;２）路面設計必須考慮混合料內(nèi)部層間不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;３）改進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水的上升;４）加強排水的處理,一是封,即防止水進入瀝青層的內(nèi)部。二是排,即將進入到路面內(nèi)的水排除出去。
4、結論
綜上所述,要解決瀝青路面的水破壞問題應在優(yōu)化設計的同時,進行材料性能要求設計、瀝青混合料級配設計以及瀝青路面綜合設計,包括排水設計、路面結構綜合設計等,更為重要的是應該加強施工管理,提高現(xiàn)場施工質(zhì)量,規(guī)范施工。瀝青路面的水破壞問題應該從多個環(huán)節(jié)考慮,才能從根本上預防瀝青路面的水破壞。
