高速公路沥青砼路面水破坏机理与解决措施

高速公路沥青砼路面水破坏机理与解决措施探讨

[摘要] 本文从沥青混凝土的结构特点、设计方法、施工工艺出发,对沥青混凝土路面水破坏的机理做出了分析,并进一步提出了

防治沥青混凝土路面水破坏的重点,具有很大的现实意义。

[关键词] 高速公路沥青砼路面水破坏措施

[abstract]this article startes from concrete’s structural characteristics, design method, construction techniques and analyzes water damage’s mechanism of the bitumious concrete pavement, then proposes further the prevention key points of bitumious concrete pavement’s water damage. it has great practical signification.

[key words]highwaybitumious concrete pavementwater damagemeasures

1 沥青路面水破坏的原因

1.1造成水破坏的因素

沥青路面产生破坏的外因主要有交通量、交通组成、降雨量以及不尽完善的路面排水系统。进十年来,重载车辆特别是大幅度超载车辆日益显著增加,其后轴载从额定的100kn增加到180kn以上;轮胎冲气压力从额定的0.7mpa增加到0.9mpa以上。其作用的直接结果是路面裂缝的产生和扩展,路面开裂破损后,雨水下渗,产生冻涨、翻浆等水破坏,如果不及时养护维修,其破损面积会逐年增大。沥青路面产生水破坏的内因可以归纳为排水设施不完善、沥青混和

料空隙率过大、路面渗水、路面压实度不足、沥青混合料抗水损害能力不足、厚度偏薄等。我国的沥青路面设计方法一般不考虑路面结构层的排水问题。

1.2水进入路面层不可避免

汽车行驶在沙地中,随着汽车向前行进轮胎下的沙子也在动,使一部分沙子被理轮胎挤到两侧,少部分沙子被轮胎压在下面。同样的道理,路面上的水大部分被高速行驶的汽车的轮胎溅到路边(从波型梁护栏上的水滴即可知),还有很少一部分水被挤压而进入路面沥青层中。即使采用密级配沥青混凝土面层,如果沥青混合料的不均匀性较大、局部面积的实际空隙率较大、施工质量控制不好也会造成局部路段的水破坏。我国早期建成的沈大、京石、京塘等高速公路都采用沥青路面技术规范中的i型沥青混凝土面层,但都未能避免水破坏的产生。只要水侵入并滞留在沥青混凝土的空隙中,不管是传统的沥青混凝土还是改性沥青或加抗剥落剂的sma,在大量行车的作用下,都会发生沥青剥落现象,并产生水破坏。

1.3半刚性基层强度高,容易开裂,反射到路面会加速水破坏

我国的高速公路路面结构基本上采用半刚性基础结构,其干缩性和温缩性相对较大,故其施工碾压、养护过程中不可避免地产生裂缝。

1.4沥青混合料的组成设计方面的原因

1.4.1 沥青混合料类型选择不好

《公路沥青路面施工技术规范》要求至少有一层不透水的i型密

级配沥青混凝土,这是非常重要的。其目的是防止自由水渗入下面层和基层。

1.4.2 沥青混合料级配不好

有的沥青混合料片面地追求其高温稳定性,而加大粗集料用量或者选用沥青用量低限。这样一来,沥青混合料的空隙率偏大,再加上粗集料偏多的沥青混合料摊铺离析较严重,实际空隙率更加偏大。从而沥青路面的密水性很差,水破坏严重。

1.5施工方面的原因

1.5.1 拌和站拌和的沥青混合料质量不好

首先料场加工的石料质量不同,而且破碎和筛分机械各异,筛孔尺寸又混乱,导致集料质量和规格不一,各档料的实际级配和做目标配合比设计时的有很大的差别。尽管目标配合比设计很认真,而路用性能很好,但是在拌和站现场的生产配合比设计就有了很大的变化,到了正式生产时,实际沥青混合料的级配与设计级配己不同了。

第三拌和站的料场不设防雨顶棚,下雨对集料的含水量影响很大。尤其是砂子、石屑等细集料的含水量过大,不能自流地通过冷料斗的出料口,只得靠人工站在料斗边框上用长棍往下捅料。显然细集料不能按预定的数量往输送带上布料。

1.5.2 沥青混合料摊铺时发生了离析

首先沥青混合料从运料车卸到摊铺机的过程中,一定程度地发生离析。其次料斗里中间的沥青混合料进入摊铺机里的速度快,而料

斗两边的料则可能会在料斗里停留很长时间,直到侧板立起,这时棍合料才被挤到中间,进入分料室。显然,被挤到中间的混合料的温度比原来在中间的混合料的要低得多,即发生了温度离析,从而使摊铺到路面的混合料的温度不一致。第三摊铺机摊铺的宽度过长,混合料的离析较严重。现在许多单位片面追求平整度,而采取全幅摊铺的方式,这是造成沥青混合料离析的重要原因。

2 沥青路面水破坏的主要形式

2.1 表面层坑洞

自由水进入沥青表面层孔隙中,如果不能及时排出,而滞留在表面层的孔隙中。在长期行车荷载的作用下,产生动水压力及泵吸力,使沥青从碎石表面剥落下来,从而使局部沥青混凝土变松散,碎石被车轮甩出路面,即产生坑洞。

2.2 卿浆、网裂

水通过各种途径进入沥青面层,并滞留在半刚性基层顶面。半刚性基层顶面在水的浸泡下变软,使路面的承载能力大大降低。在荷载的作用下,沥青面层产生裂缝,形成网裂;同时,在大量行车荷载作用下,在结构层内形成很大的动水压力,冲刷基层的细料,形成灰白色灰浆。灰浆又被行车压pro,通过裂缝(如横缝、纵缝和网裂)而到达路表面。当基层的抗冲刷能力很弱时(如石灰土基层),被卿出的灰浆量很大,可能立即产生坑洞。相反,基层的抗冲刷能力较强(如水泥稳定碎石基层),则灰浆量小,路面可能先产生网裂或变形。

3 减少沥青路面水破坏的主要措施

首先,选择沥青层厚时要考虑混合料组成设计和混合料施工方面的要求一般沥青厚度宜按最大公称粒径的3倍考虑。

其次,做好沥青路面内部排水设计,在沥青层下设置排水基层。第三,改进透层油或在沥青面层中设上封层或下封层。

3.2 沥青混合料组成设计方面的措施

3.2.1 沥青面层各层都用密实式沥青混凝土

沥青面层中仅有一层是密实式,远远达不到防止水破坏的要求。实际情况是沥青面层中哪一层空隙率大,一旦自由水进入该层,则它会成为保水层,发生水

破坏。因此沥青面层各层都应该采用密实式沥青混凝土(但专门设计的排水层不包括在内)。另外沥青表面层亦可采用sma,以提高沥青路面防水能力。

3.2.2 提高沥青与矿料的粘附性

为减轻沥青剥落现象,改善沥青混凝上的水稳定性,需增加沥青与矿料的粘附性。选择沥青和集料时,中面层和底面层的沥青混凝土,要求沥青与矿料的粘结力不小于4级;对于用做表面层的沥青混凝土,要求粘结力不小于5级。对表面层的沥青混凝土,一般要求用既耐磨又有高磨光值的硬质石料,如玄武岩。但是这些岩石与沥青的粘附性达不到规范要求,需要添加抗剥落剂。用石灰或水泥代替部分填料,将起到良好的抗剥落作用。同时,选优质的重交通沥青(甚至改性沥青)作结合料,可提高沥青与集料的粘附性。