沥青路面水损坏原因分析及防治措施

沥青路面水损坏原因分析及防治措施

摘要:在沥青路面的早期破坏中水损坏是最常见的一种,本文对于水损坏的原因加以分析,并建议了防治的措施。

关键词:沥青路面水损坏原因分析防治措施

大量的现场调查及室内试验的对比分析,认为造成沥青路面早期水破坏的原因是多方面的。主要有以下几点。

1 集料质量对路面早期水损坏的影响

1.1 粗集料

我国的路面施工单位一般没有专门的碎石加工设备,需要的碎石通常采用外购的方式进行。而专门从事碎石加工企业的多数属于小规模的私营企业。由于缺乏对沥青混凝土路面所需集料规格的深入了解,成品碎石无论在扁平状颗粒含量方面还是在级配方面都是很难达到规范要求。更严重的是碎石加工企业一般没有清洗石料的习惯,因此成品碎石表面被粉尘裹覆在所难免。这些粉尘不是碎石颗粒相互碰撞产生的石粉,而是土或者岩石表面存在风化碎屑。经过长时间的堆放,粉尘会与碎石颗粒牢固地粘结在一起,就算经过干燥筒进行强力干燥和除尘也未必能将其有效排除。这些粉尘将导致粗集料与沥青的粘附性降低,从而大大增加沥青混凝土路面发生水破坏的可能。

1.2 回收粉

进口沥青混凝土拌和设备一般要求对于从干燥筒中吸出的粉尘进行利用,替代部分矿粉。在西方发达国家,由于集料在出厂前都要经过严格的筛选和冲洗,集料表面很少被粉尘所裹覆,因此从干燥筒中吸出的粉状物实际上是石料在撞击过程中产生的石屑或石粉与砂子中的一些细颗粒组成的混合物,用它来代替部分矿粉无论从经济或是路用性能方面来讲都是合适的。粗集料表面附着有相当数量的杂质,而且砂、石屑中所含泥土和杂质的比例也是不能保证达到规范要求的。因此,可以断定从干燥筒中吸出的粉状物中少部分是砂、石屑和集料撞击产生的石粉,大部分则是土与其他有害杂质的混合物。沥青混合料对回收粉利用越多,路面水损坏的可能性越大,现在很多条高速公回收粉尘不但级配不稳定,而且亲水系数、塑性指数等指标都达不到要求。

2 标准密度的确定方法对路面早期水损坏的影响

标准密度是确定沥青路面压实度的基准。我国目前对沥青混凝土标准密度的确定方法主要有两种,一是当天的马歇尔试验平均密度,二是试验路段钻孔芯样平均密度值作为标准密度,现以马歇尔密度平均密度较为普遍。马歇尔密度不能有效的控制压实后沥青混凝土的空隙率,原因是当天马歇尔试验的平均密度具有很大的事后性,即当天的马歇尔试件必须放置12h以上,待完全冷却后方可测试密度,也是说当天的马歇尔密度只对第二天的施工进行控制,无法控制当天的压实度。

建议一般情况下不要使用试验段平均密度作为标准密度。如果集料级配不稳定或设施本身拌和质量不稳定时,也建议不要使用当天马歇尔试验密度作为标准密度。其实压实度本身的大小是没有意义的,有意义的是沥青混凝土的实际密度和空隙率。所谓沥青混凝土的压实度应该是指在最佳沥青用量范围内,沥青混凝土达到满足要求空隙率时的密度。因此标准密度应该采用最佳沥青用量所对应的混合料的理论密度。此时的理论密度可以实测,也可以采用计算值。为了使压实后沥青混凝土中的实际空隙率达到要求,对于I型沥青混凝土来说,压实度应该控制在94%以上,对于II型沥青混凝土来说,压实度应该控制在90%以上,当沥青用量在最佳沥青用量的±0.3%范围内波动是或是当某一档的集料级配不稳定时,只要合成级配在规定范围内波动,理论密度值的变化都很小,可以忽略。

3 沥青混合料的配合比设计的影响

影响沥青路面水损坏的因素中,沥青路面的设计空隙率是最主要的因素。密级配沥青混合料设计空隙率偏大,不适合用于多雨潮湿地区的路面使用,是造成路面水损坏的重要原因,原沥青施工技术规范中的几种II型和B型抗滑层级配的沥青砼在现行的规范中都已经取消了,并停止了使用。

4 施工中的离析现象对路面早期水损坏的影响

离析现象对于施工中是不可避免的现象,通常有三种形式的离析:级配离析、温度离析、骨料与沥青离析。其中常见的是前面的两种离析,离析的地方主要是粗细集料不均匀分布现象,在粗集料相对集中的局部区域,一般具有较高的空隙率和较低的沥青含量,此处的结构的密水性差,致使水很容易进入到沥青混凝土的内部,从而导致沥青路面水损坏。

5 施工压实不足对路面早期水破坏的影响

片面追求平整度和担心构造深度的不良倾向。个别工程主管部门出于功利思想和互相攀比的影响,出于一些不切实际的平整度要求和奖惩措施导致片面追求平整度。另一方面规范中又有构造深度要求,对于一部分混合料如果不趁热及时认真地碾压,构造深度指标和很可能达不到。放松压实工艺,对于压实度忽视,从而有些得压实度就不够了,可是压实度不够也是不行的,于是采取各种弄虚作假手段,造成通车不到几年,经过行车荷载的反复作用,表面就出现了严重的坑槽和车辙等病害。

6 层间联接对于路面早期水破坏的影响

半钢性基层和沥青之间、沥青各层之间的联接并没有得到足够的重视,路面裂缝处出现唧浆现象,主要是层间连接不紧密,有缝隙可供水浸入,或是说层间夹有浮灰或松散细颗粒,水进入层间缝隙产生,缝隙中的水在行车荷载作用下产生动水压力,在行车荷载重复作用下,对缝隙产生重复冲刷,形成唧浆,使缝隙处结构层强度相应降低,以致形成空洞,造成路面破坏。

7 结语

影响沥青路面早期水破坏的原因是多方面的。施工和研究人员通常把更多的注意力集中在沥青以及一些抗剥落剂的品质上,而忽略了集料品质以及路面压实度标准对路面产生早期水损坏的影响,但是实际情况表明如下。

(1)粗集料表面覆着的杂质或者风尘对集料与沥青的粘附性影响是比较大的。建议改进碎石厂的生产设备和生产工艺,对于小型的碎石厂政府部门加以限制。

(2)在目前情况下,回收粉中所含的物质以软弱颗粒和泥土为主。使用回收粉将会降低沥青混合料的水稳定性以及其他方面的性能。建议高速公路建设中禁止使用回收粉。

(3)路面实际空隙率的大小是影响路面产生早期水损坏与否的关

键因素。目前常用的两种方法得出的标准密度通常离散性和随机性较大,无法有效控制沥青路面的实际空隙率。因此,建议采用最佳沥青用量对应的理论密度和马歇尔密度双控的方法控制空隙率。

(4)混合料的设计采用新规范的设计方法,采用合理的粗型S型级配,进行渗水试验提高路面的渗水性。

(5)施工中的离析现象应该注意施工环节的各个方面,拌和的均匀性以及拌和时间,运输中的温度离析,卸料过程中和摊铺中的机械离析等,建议采用沥青转运车对混合料进行二次拌和,以减少沥青混凝土的离析现象。