瀝青路面水破壞預(yù)防措施研究

李匯玖

(安徽省池州市公路局,安徽池州 247100)

瀝青路面水破壞預(yù)防措施研究

李匯玖

(安徽省池州市公路局,安徽池州 247100)

水破壞分為三類:即材料型水破壞、結(jié)構(gòu)性水破壞和疲勞型水破壞等三種。其中隨著工程技術(shù)和施工水平的進(jìn)步,第一種水破壞在逐漸減少,而第二、三種水破壞將會成為主要的水破壞形式。通過對水破壞原因分析研究,制定預(yù)防和控制水損害的措施。

公路工程;瀝青路面;水破壞;預(yù)防措施

0 引言

公路瀝青路面水破壞[1]是指瀝青路面在存在水分的條件下,經(jīng)受荷載和溫度的反復(fù)作用,使瀝青膜逐漸從集料表面剝離,并導(dǎo)致集料之間的黏結(jié)力喪失而發(fā)生的路面逐漸出現(xiàn)麻面、唧漿、網(wǎng)裂、松散、坑洞等病害。水破壞是目前公路瀝青路面主要的病害之一。根據(jù)作者多年來的研究分析認(rèn)為,可以將水破壞分為三類:即材料型水破壞、結(jié)構(gòu)性水破壞和疲勞型水破壞等三種。其中隨著工程技術(shù)和施工水平的進(jìn)步,第一種水破壞在逐漸減少,而第二、三種水破壞將會成為主要的水破壞形式。通過對水破壞原因分析研究,制定預(yù)防和控制水損害的措施[2]。

1 設(shè)計合理的空隙率降低水損害

毫無疑問,瀝青混合料質(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響著瀝青路面的路用性能。其中瀝青混合料空隙率大、瀝青路面壓實度低和路面壓實不均勻是造成路面水破壞的很重要因素。我們在室內(nèi)進(jìn)行了空隙率與滲水系數(shù)關(guān)系的研究,選擇了AC-20級配和AC-13級配,按照不同空隙率成型車轍試件進(jìn)行滲水試驗,試驗結(jié)果如表1、表2:

表1 AC-20滲水系數(shù)與空隙率關(guān)系

表2 AC-13滲水系數(shù)與空隙率關(guān)系

從試驗結(jié)果可以看出隨著空隙率增加,滲水系數(shù)的增大,其中兩種級配在空隙率為6%～7%之間都有一個突變。說明當(dāng)空隙率大于一定數(shù)值時,路面會出現(xiàn)透水現(xiàn)象。

因此,為了提高路面的抗水損害性能,需要設(shè)計合理的瀝青混合料孔隙率,采用嵌擠密實型級配,根據(jù)研究成果保證路面殘留空隙率不大于7%。

2 優(yōu)化施工工藝提高路面壓實質(zhì)量

施工工藝是保證路面壓實度的重要過程,我們測試的兩個標(biāo)段在下面層的施工中采用了不同的施工工藝,A標(biāo)段采用輪胎壓路機(jī)初壓,然后用振動壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓;B標(biāo)段采用鋼輪壓路機(jī)初壓,采用振動壓路機(jī)復(fù)壓,最后采用輪胎壓路機(jī)封縫;分別對兩個標(biāo)段的三個位置的滲水系數(shù)進(jìn)行了測試。測試結(jié)果如表3。

表3 滲水系數(shù)與碾壓工藝關(guān)系

從試驗結(jié)果可以看出,使用輪胎壓路機(jī)初壓的A標(biāo)段的滲水系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于B標(biāo)段的滲水系數(shù),這說明施工工藝對路面滲水系數(shù)有著很大的影響,使用輪胎壓路機(jī)初壓時,由于輪胎壓路機(jī)具有揉搓的功能,對石料的破壞也小,通過揉搓壓實對礦料進(jìn)行了充分的密實,使得瀝青混合料更密實,減少了滲水現(xiàn)象的發(fā)生。由此可以看出,施工工藝對于提高路面壓實度十分重要,這就要求我們在試驗段鋪筑中認(rèn)真設(shè)計施工工藝,選擇最優(yōu)的施工工藝,提高路面質(zhì)量。

3 提高集料黏附性降低路面水損害

原材料的黏附性對于路面水損害影響很大。現(xiàn)行規(guī)范中是采用水浸法試驗和凍融劈裂試驗來評價集料的黏附性和瀝青混合料的抗水損害性能的。我們采用AC一20瀝青混合料進(jìn)行了對比試驗,分別對摻加消石灰和不摻加消石灰兩種情況進(jìn)行了凍融劈裂的試驗,試驗結(jié)果如表4。

表4 瀝青混合料凍融劈裂試驗結(jié)果

從試驗結(jié)果可以看出摻加消石灰后,提高了集料與瀝青的黏附性,提高了界面的黏結(jié),從而提高了瀝青混合料的抗水損害能力。

根據(jù)對以上水損害因素的分析,可以從采用摻加消石灰的方法提高瀝青混合料的抗水損害性能。摻加消石灰粉是公認(rèn)的可以增強(qiáng)路面抗水損害的措施。一般摻量在1%～2%之間,不宜超過2%,否則也會起到負(fù)面作用。也可以在生產(chǎn)礦粉時摻加一定量的生石灰,并通過滴定等方法控制質(zhì)量,這種方法已經(jīng)在多條高速公路應(yīng)用,取得很好的效果。

4 層間結(jié)合對路面結(jié)構(gòu)性水損害影響

結(jié)構(gòu)性水損害是指水份通過各種渠道進(jìn)入到路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部,遷移聚集,在動荷載作用下,出現(xiàn)的水損害。主要是由于層間結(jié)合不緊密、中央分隔帶澆水等因素引起。我國現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(J TGD50—2006)的結(jié)構(gòu)設(shè)計以彈性層狀體系理論為基礎(chǔ),在設(shè)計結(jié)構(gòu)厚度和驗算瀝青層底拉應(yīng)力時,假設(shè)路面各層之間完全連續(xù),于是瀝青層內(nèi)部完全處于受壓狀態(tài),路表彎沉經(jīng)常成為設(shè)計的唯一指標(biāo)。但是實際道路結(jié)構(gòu)的各層之間,完全連續(xù)的界面條件僅僅是開放交通初期層間尚未受水影響時的一種理想狀態(tài)。從對某些進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的高速公路挖開后觀察發(fā)現(xiàn),在瀝青層間存在有大量的水份。而且在路面施工過程中,不注意控制污染,導(dǎo)致層間黏結(jié)不緊密。這種層間存在污染的情況,一遇到水,就出現(xiàn)泥漿,瀝青層的界面就可能不完全連續(xù),甚至完全滑動。半剛性基層發(fā)射裂縫不能避免,縫中會進(jìn)水,瀝青層普遍較薄且一些瀝青混合料的空隙率較大,再加上集料粒徑偏大造成離析等,都會造成結(jié)構(gòu)性水損害。

為了解決結(jié)構(gòu)性水損害可以采用以下幾種措施:

(1)上層施工前灑布SBR改性瀝青黏層油,灑布量控制到0.6kg/m2,可以很好的保證層間的黏結(jié);

(2)采用SBS改性瀝青粘結(jié)防水層,灑布量一般控制在1.5kg/m2～2.0kg/m2,噴灑黏結(jié)防水層后會在瀝青混合料底部形成一個富瀝青層,不僅起到黏結(jié)作用,還可以起到阻水作用,這個措施在河北省得到推廣,水損害病害明顯降低。

5 進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù),控制老化性水損害

隨著對路面早期病害研究深入,早期病害問題得到遏制。路面壽命得到延長,老化性水損害將會成為路面水損害的主要病害之一。老化性水損害是指由于環(huán)境等因素作用造成瀝青路面集料與瀝青之間剝落,路面出現(xiàn)裂縫等使得水份滲入路面造成破壞。

很多的水損害是由于養(yǎng)護(hù)不及時造成,因此在路面養(yǎng)護(hù)中應(yīng)該加強(qiáng)日常巡檢,發(fā)現(xiàn)隱患及時處理,對于一般裂縫可以采用灌縫進(jìn)行處理,對于形成網(wǎng)裂但是面積較小的情況應(yīng)進(jìn)行局部挖補(bǔ),挖補(bǔ)面積最少應(yīng)6m2,并做好周圍防水,保證挖補(bǔ)面壓實度,對于大面積網(wǎng)裂,可以采用微表處罩面、熱再生等施工進(jìn)行處理,以預(yù)防水損害的發(fā)生。

6 結(jié)論

綜上所述,我們在工程實踐中通過摻加消石灰粉,采用嵌擠密實型級配以及優(yōu)化施工工藝,提高路面壓實度、提高瀝青混合料抗水損害性能。并通過加強(qiáng)層間結(jié)合和積極進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)來控制水損害的發(fā)生,提高路面質(zhì)量。

[1] 沈金安,李福普,陳景,等.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對策[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2] 王聯(lián)芳.高速公路瀝青路面滲水系數(shù)影響因素研究[J].河北交通,2006(2).

責(zé)任編輯:錢讓清

U416.217

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1671-8275(2010)01-0016-02

2009-11-23

李匯玖(1951-),男,安徽貴池人,池州市公路局工程師。