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【摘 要】当前我国公路建设发展速度迅速,极大提高国内公路运输能力。但是随着车辆超载和公路本身存在的缺陷,沥青路面存在很多破坏,但是究其原因,主要是由于水的作用导致路面产生松散、掉粒、网裂等损害。影响路面的整体稳定性和强度,降低路面的耐久性。本文分析了沥青路面水损害的原因,并提出了相应的防治措施,从而保证公路质量和使用寿命。
【关键词】沥青路面;水损害;影响因素;防治措施
随着我国经济的快速发展,道路建设发展日新月异。但是由于我国道路运价结构的不合理和高等级道路的管理体系不完善,以及道路设计、施工工艺等多方面因素,车辆超载和渠化交通日益严重,沥青路面耐久性和路面结构的早期破坏问题也日益突出。调查表明,许多高速公路通车一至两年以后,甚至不到一年,其沥青面层就产生了大量麻面、松散、掉粒、卿浆、坑洞、网裂等破坏现象,结构内部剥蚀程度相当严重。这一切都严重削弱了沥青路面的使用性能,大大缩短了其使用寿命,阻碍了沥青路面结构及其应用技术的进一步推广。
沥青路面的早期破坏70%-80%与路面的水稳性有关,即是由水损坏引起的。由于其直接影响路面平整度,降低了路面使用性能和服务质量。因此,水损坏已成为我国沥青路面最严重的破坏形式之一。无论是在湿热的南方,还是寒冷的东北,即使在干旱的西北,在通车后不久,都不同程度出现水损害问题。因此如何防止和解决沥青路面水损害问题具有深远的社会影响和重大的经济意义。
一、沥青路面水损害
沥青路面水损害,是指沥青路面在有孔隙水的工作条件下,由于交通动荷载和温湿胀缩的反复作用,进入路面孔隙的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的循环作用,致使水分逐渐侵入沥青与集料的界面,造成沥青膜从集料表面剥落、沥青混合料内部逐渐丧失粘结力、路面结构使用性能下降,并伴随麻面、松散、掉粒、坑洞或唧浆、网裂、辙槽等病害发生,同时诱发其他路面病害的损坏现象。
二、沥青路面水损害的主要类型
(1)水损害破坏发生在雨季,也可能是黄梅季节,也可能是冰雪融化的季节,有时一场大雨就导致路面大面积严重破坏。
(2)行车道破坏严重,超车道一般没有破坏,显然破坏与荷载有关,尤其与重车、超载交通有关。
(3)路面破坏之初一般都先有小块网裂、冒白泡,然后松散成坑槽。
(4)发生水损害破坏严重的地方一般是透水较严重且排水又不畅的部位,如挖开可见下面有积水或浮浆;一般不会全路同时破坏,显然与沥青混合料不均匀或离析有关;有些不均匀严重的路段可能是泛油与水损害同时发生。
三、沥青路面水损害形成原因及机理分析
沥青路面的强度来自沥青本身的粘结力,集料之间的嵌锁作用、内摩擦力以及沥青与集料的粘附作用,粘附作用是保证前两个因素发挥强度作用的条件。沥青路面水损害,一般认为与两种作用过程有关,一是粘附性不足:由于集料对水分的吸引力比沥青大,水分可进入沥青与集料之间,沥青与集料表面的接触角减小,粘结力降低,从而导致沥青薄膜剥落,使集料裸露而破坏。二是沥青与集料的粘聚力减弱:由于水分浸入路面,使沥青变软,粘度降低,导致沥青路面的整体强度减小。这两种作用过程往往是同时存在又相互影响。
从设计、施工、养护等几个角度分析,发生沥青路面水损害的原因可以归结为沥青混合料空隙率过大、路面渗水、排水设施不完善、压实度不足、沥青混合料抗水损害能力不足和厚度偏薄等。
四、沥青路面水损害防治措施
水是水损害之源,对付水损害可采取封(堵)排的方法,防治水损主要从设计和施工两方面入手:
(一)设计方面
为防止沥青路面因水而引发的早期破坏,除要求路基、路面必须具备足够的稳定性和强度外,路面必须具有良好的排水功能。为此,路面排水设计应成为路面设计中的重要内容。
(1)路面结构防水设计沥青路面结构组合设计中,应根据沥青混合料粒料公称最大直径确定合理的面层厚度,防止离析,以减少路面渗水。此外,应尽可能采用有利于减轻沥青路面裂缝的设计方案。
(2)路面结构排水设计路面排水可分为路表排水和结构排水。路表排水是指水沿路面横坡和路线纵坡所合成的坡度流至路基边坡直至边沟,排出路基之外,这点在路面排水设计中已考虑到,而路面结构排水考虑的还不够充分,是导致水损的重要原因。可以采取以下措施:
①设置沥青下封层。一方面将基层封闭起来,避免直接受到水的冲刷,另一方面形成一个光滑的界面,以利基层表面水的排泄。
②硬路肩的结构设计,应考虑将路面结构内的水迅速引向路基之外。可采用设置碎(砾)石垫层或外包土工布的纵横向盲沟等措施。
③设置中央分隔带时,同样也应考虑沿界面水的排出通道,如弯道处的中央分隔带必须设置纵向排水沟,然后通过集水井、横向排水等设施,既排路表水,又排下渗水。另外,填土的分隔带顶部做成抛物线拱起,并大面积种植草皮封盖,尽可能减少雨水下渗。
④地处软土地基或高填土路基的路面,由于路基沉降作用,随着时间的推移,路在横坡度逐渐变小,严重时会出现平坡甚至倒坡现象。因此,建议路面横坡度的设计值,在规范值的基础上增加0.5%-1%的预拱度,以抵消路面横坡度的损失,使渗入面层的水能沿着基层较大的横坡向外排泄。
⑤设置内部排水层。将积滞在路面结构在内的水份及时排至路面和路基结构外,将有利于改善路面的使用性能,大大提高路面的使用寿命。
⑥地下水位较高路段,可设置垫层以隔断毛细水,垫层应具有排除上下两方面来水的作用。
(二)施工方面
(1)确保面层质量注重混合料、摊铺及碾压质量,切实提高沥青和矿粉的粘结力、路面压实度与平整度,努力降低不均匀性和渗水率。
(2)控制基层质量摊铺基层过程中,严禁出现明显的离析现象,尤真在主车道位置上。防止出现薄弱夹层,找平过程中“宁高勿低”,严禁“薄层贴补”,并要加强养生期的养护,以防养护不到位裂缝增多。
(3)增强层间粘结沥青下封层施工前,必须将基层表面的浮灰全部清除干净
(三)加强预防性养护
(1)采用热拌沥青混合料或冷补材料及时补坑。由于修补坑槽使用的混合料量少,可常备一些冷补材料。
(2)采用专门的施工机械进行扩缝、清缝、补缝、灌缝作业。
(3)对渗水严重的路段立即采用微表处全面封水或喷涂表面复苏剂。
五、结论
在高速公路沥青路面早期损坏的各种现象中,沥青路面的早期水损坏是最主要的一种类型。因此,研究如何防止和解决沥青路面的早期水损害问题具有深远的社会影响和重大的经济意义。虽然目前来说对于实体工程的排水处治取得了较好的效果,但仍需要在理论、设计、施工、养护和测试等方面进行更加深入细致的研究。
参考文献:
[1]沈国平.多雨地区沥青路面渗水病害探讨[J].公路,2000,(4)
[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏及预防[M].北京:人民交通出版社
【关键词】沥青路面;水损害;影响因素;防治措施
随着我国经济的快速发展,道路建设发展日新月异。但是由于我国道路运价结构的不合理和高等级道路的管理体系不完善,以及道路设计、施工工艺等多方面因素,车辆超载和渠化交通日益严重,沥青路面耐久性和路面结构的早期破坏问题也日益突出。调查表明,许多高速公路通车一至两年以后,甚至不到一年,其沥青面层就产生了大量麻面、松散、掉粒、卿浆、坑洞、网裂等破坏现象,结构内部剥蚀程度相当严重。这一切都严重削弱了沥青路面的使用性能,大大缩短了其使用寿命,阻碍了沥青路面结构及其应用技术的进一步推广。
沥青路面的早期破坏70%-80%与路面的水稳性有关,即是由水损坏引起的。由于其直接影响路面平整度,降低了路面使用性能和服务质量。因此,水损坏已成为我国沥青路面最严重的破坏形式之一。无论是在湿热的南方,还是寒冷的东北,即使在干旱的西北,在通车后不久,都不同程度出现水损害问题。因此如何防止和解决沥青路面水损害问题具有深远的社会影响和重大的经济意义。
一、沥青路面水损害
沥青路面水损害,是指沥青路面在有孔隙水的工作条件下,由于交通动荷载和温湿胀缩的反复作用,进入路面孔隙的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的循环作用,致使水分逐渐侵入沥青与集料的界面,造成沥青膜从集料表面剥落、沥青混合料内部逐渐丧失粘结力、路面结构使用性能下降,并伴随麻面、松散、掉粒、坑洞或唧浆、网裂、辙槽等病害发生,同时诱发其他路面病害的损坏现象。
二、沥青路面水损害的主要类型
(1)水损害破坏发生在雨季,也可能是黄梅季节,也可能是冰雪融化的季节,有时一场大雨就导致路面大面积严重破坏。
(2)行车道破坏严重,超车道一般没有破坏,显然破坏与荷载有关,尤其与重车、超载交通有关。
(3)路面破坏之初一般都先有小块网裂、冒白泡,然后松散成坑槽。
(4)发生水损害破坏严重的地方一般是透水较严重且排水又不畅的部位,如挖开可见下面有积水或浮浆;一般不会全路同时破坏,显然与沥青混合料不均匀或离析有关;有些不均匀严重的路段可能是泛油与水损害同时发生。
三、沥青路面水损害形成原因及机理分析
沥青路面的强度来自沥青本身的粘结力,集料之间的嵌锁作用、内摩擦力以及沥青与集料的粘附作用,粘附作用是保证前两个因素发挥强度作用的条件。沥青路面水损害,一般认为与两种作用过程有关,一是粘附性不足:由于集料对水分的吸引力比沥青大,水分可进入沥青与集料之间,沥青与集料表面的接触角减小,粘结力降低,从而导致沥青薄膜剥落,使集料裸露而破坏。二是沥青与集料的粘聚力减弱:由于水分浸入路面,使沥青变软,粘度降低,导致沥青路面的整体强度减小。这两种作用过程往往是同时存在又相互影响。
从设计、施工、养护等几个角度分析,发生沥青路面水损害的原因可以归结为沥青混合料空隙率过大、路面渗水、排水设施不完善、压实度不足、沥青混合料抗水损害能力不足和厚度偏薄等。
四、沥青路面水损害防治措施
水是水损害之源,对付水损害可采取封(堵)排的方法,防治水损主要从设计和施工两方面入手:
(一)设计方面
为防止沥青路面因水而引发的早期破坏,除要求路基、路面必须具备足够的稳定性和强度外,路面必须具有良好的排水功能。为此,路面排水设计应成为路面设计中的重要内容。
(1)路面结构防水设计沥青路面结构组合设计中,应根据沥青混合料粒料公称最大直径确定合理的面层厚度,防止离析,以减少路面渗水。此外,应尽可能采用有利于减轻沥青路面裂缝的设计方案。
(2)路面结构排水设计路面排水可分为路表排水和结构排水。路表排水是指水沿路面横坡和路线纵坡所合成的坡度流至路基边坡直至边沟,排出路基之外,这点在路面排水设计中已考虑到,而路面结构排水考虑的还不够充分,是导致水损的重要原因。可以采取以下措施:
①设置沥青下封层。一方面将基层封闭起来,避免直接受到水的冲刷,另一方面形成一个光滑的界面,以利基层表面水的排泄。
②硬路肩的结构设计,应考虑将路面结构内的水迅速引向路基之外。可采用设置碎(砾)石垫层或外包土工布的纵横向盲沟等措施。
③设置中央分隔带时,同样也应考虑沿界面水的排出通道,如弯道处的中央分隔带必须设置纵向排水沟,然后通过集水井、横向排水等设施,既排路表水,又排下渗水。另外,填土的分隔带顶部做成抛物线拱起,并大面积种植草皮封盖,尽可能减少雨水下渗。
④地处软土地基或高填土路基的路面,由于路基沉降作用,随着时间的推移,路在横坡度逐渐变小,严重时会出现平坡甚至倒坡现象。因此,建议路面横坡度的设计值,在规范值的基础上增加0.5%-1%的预拱度,以抵消路面横坡度的损失,使渗入面层的水能沿着基层较大的横坡向外排泄。
⑤设置内部排水层。将积滞在路面结构在内的水份及时排至路面和路基结构外,将有利于改善路面的使用性能,大大提高路面的使用寿命。
⑥地下水位较高路段,可设置垫层以隔断毛细水,垫层应具有排除上下两方面来水的作用。
(二)施工方面
(1)确保面层质量注重混合料、摊铺及碾压质量,切实提高沥青和矿粉的粘结力、路面压实度与平整度,努力降低不均匀性和渗水率。
(2)控制基层质量摊铺基层过程中,严禁出现明显的离析现象,尤真在主车道位置上。防止出现薄弱夹层,找平过程中“宁高勿低”,严禁“薄层贴补”,并要加强养生期的养护,以防养护不到位裂缝增多。
(3)增强层间粘结沥青下封层施工前,必须将基层表面的浮灰全部清除干净
(三)加强预防性养护
(1)采用热拌沥青混合料或冷补材料及时补坑。由于修补坑槽使用的混合料量少,可常备一些冷补材料。
(2)采用专门的施工机械进行扩缝、清缝、补缝、灌缝作业。
(3)对渗水严重的路段立即采用微表处全面封水或喷涂表面复苏剂。
五、结论
在高速公路沥青路面早期损坏的各种现象中,沥青路面的早期水损坏是最主要的一种类型。因此,研究如何防止和解决沥青路面的早期水损害问题具有深远的社会影响和重大的经济意义。虽然目前来说对于实体工程的排水处治取得了较好的效果,但仍需要在理论、设计、施工、养护和测试等方面进行更加深入细致的研究。
参考文献:
[1]沈国平.多雨地区沥青路面渗水病害探讨[J].公路,2000,(4)
[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏及预防[M].北京:人民交通出版社