瀝青路面水損害的原因

淺析瀝青路面水損害的原因近年來，隨著城市快速道路和高速公路的建設(shè)迅速發(fā)展，瀝青路面里程飛速增長，但有的路施工結(jié)束時間不長就出現(xiàn)了路面早期損壞現(xiàn)象，在損壞的原因中，水損害就是其中之一。以下，本文對水損害原因淺略的分析。原因分析1、瀝青面層原因：瀝青路面出現(xiàn)破壞的外因主要有交通量、交通組成、降雨量以及不盡完善的路面排水系統(tǒng)。近十年來，重載車輛明顯增加，而且超載現(xiàn)象突出，其后軸載從額定的100KN增加到180KN以上；輪胎沖氣壓力從額定的0.7Mpa增加到0.9Mpa以上。其作用的直接結(jié)果是路面裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，路面開裂破損后，雨水下滲，產(chǎn)生凍漲、翻漿等水破壞。瀝青路面產(chǎn)生水破壞的內(nèi)因可以歸納為排水設(shè)施不完善、瀝青混和料空隙率過大、路面滲水、路面壓實度不足、瀝青混合料抗水損害能力不足、厚度偏薄等。太倉市滬浮璜一級公路水破壞較嚴(yán)重，其瀝青路面上面層設(shè)計為AC-16-Ⅱ（見表1），規(guī)范Ⅱ型瀝青混合料防水性差，上面層空隙率（理論密度）為8%，易滲水，導(dǎo)致路面積水下滲。研究表明：空隙率在8%～12%之間的路面是水損害最容易發(fā)生的區(qū)域，小于8%水不容易滲進(jìn)，而大于12%水很容易流走，但必須要設(shè)置排水的結(jié)構(gòu)層。而原路面沒有設(shè)計排水結(jié)構(gòu)層，只是希望在上面層和下面層之間排水，同時在路肩上設(shè)置了碎石盲溝，通過碎石盲溝將上、下面層間的水排出。事實上，由上面層滲入的水，無法從碎石盲溝排出，而長期滯留在路面中（天晴后數(shù)日，仍可看到在車輪的作用下，從路面裂縫出現(xiàn)唧漿）。在車輪荷載作用下，部分路面水變成有壓水，特別在夏季，溫水加劇了集料上瀝青膜的剝離，造成路面松散脫落。（表1）存瀝青混凝抹土型號炭設(shè)計厚度緩(饑cm)造油石比井(%芝)賓標(biāo)準(zhǔn)密度退(凱g/cm漢3踏)與理論密度帥(亭g/cm惑3撒)剝馬歇爾空輩隙率呆(%)楊壓實光度足美鐘（理論密年度）數(shù)(舉%)雨AC-2巨5-I坊6驅(qū)4.3魔2.43撒8鄭2.54鈔8土4.2繭94.1苦AC-1歷6-晚Ⅱ伐4緞5.0哪2.41臺8柳2.52席9愿5.1糖91.82、基層原因：半剛性基層強(qiáng)度高，容易開裂，反射到路面會加速水破壞。因二灰碎石半剛性基層，其干縮性相對較大，級配中集料越細(xì)他受的干縮性影響越大，故其施工碾壓、養(yǎng)護(hù)過程中不可避免地產(chǎn)生裂縫。太倉市滬浮璜一級公路由于二灰碎石基層采用規(guī)范1型級配，集料偏細(xì)，碾壓過程中含水量偏大，又逢多雨季節(jié)，水分蒸發(fā)導(dǎo)致穩(wěn)定土顆粒表面水膜變薄，顆粒間由于毛細(xì)作用而引力增大引起體積收縮，隨著顆粒間距變小，顆粒間因分子引力增大，使體積進(jìn)一步收縮?；鶎拥牧芽p會因此而繼續(xù)拉裂，將給同樣產(chǎn)生溫度收縮的瀝青混凝土面層一個附加拉應(yīng)力，兩個拉應(yīng)力疊加一旦超過瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度，瀝青混凝土將產(chǎn)生干型反射裂縫。滬浮璜一級公路施工不到一年瀝青路面的反射裂縫每隔10-20m一條。同樣的通港公路及太蓬公路采用了蘇嘉杭高速公路的二灰碎石級配（見表2），正常的規(guī)范4.75（mm）的平均通過率為40%，而在蘇嘉杭高速公路的4.75（mm）的平均通過率為19.5%。粒料明顯偏粗。施工過程中對混合料的含水量進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，均保持在最佳含水量的+1%。同樣行車了二年通港公路僅有三條裂縫，太蓬公路行車半年來尚無裂縫發(fā)現(xiàn)。（表2）撇孔徑辦（塘mm深）級配類躁型散31.5勵26.5播19岸9.5靠4.75錫2.36遣1.18依0.6繩0.07算5籠規(guī)范堅1塵型即90~1播00圣—院72~9東0維48~6津8舍30~5畫0見18~3乏8像10~2寸7硬6~20志0~7少蘇嘉杭高財速公路販90~1較00岡64~8吵5員52~6抖3唐24~3故3然16~2選3震12~1回7極9~13嘆7~10嘴0~4二、防止措施1、防止路面水下滲的辦法，一是封（堵），二是排?，F(xiàn)在的問題是瀝青面層本身封不住水，基層又不透水，透層油或下封層也不能完全進(jìn)入基層內(nèi)部。而我們的路面設(shè)計一般不考慮結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的排水，相反在設(shè)計中埋置路緣石、現(xiàn)澆混凝土坡形護(hù)肩、更阻礙了路面滲水的排出（橋面上路面破壞尤為嚴(yán)重）。2、根據(jù)瀝青路面設(shè)計規(guī)范，瀝青面層除應(yīng)滿足車輛的使用要求外，還應(yīng)滿足雨水不滲等要求，宜選用粒徑較小，空隙也小的級配混合料，盡量采用小粒徑瀝青砼，以提高瀝青路面面層的防滲性。對于選用中粗粒砼或開級配或半開級配瀝青碎石的瀝青路面，必須在瀝青面層下設(shè)下封層，防止雨水滲入。筆者建議推廣使用Superpave瀝青路面，因為現(xiàn)行規(guī)范Ⅰ型瀝青混合料有水穩(wěn)性、溫度穩(wěn)定性差，Ⅱ型瀝青混合料防水性差，不利于多雨季節(jié)運用。而Superpave瀝青路面較全面的兼顧瀝青路面的抗疲勞、水穩(wěn)性、耐高溫、耐低溫，同時工程造價不高，一些承包商高度評價他為“窮人的SMA”。Superpave瀝青路面在蘇州地區(qū)得到了較廣泛的運用，蘇嘉杭高速公路及在建的312國道蘇州段、蘇昆太高速公路均才用了Superpave瀝青路面，現(xiàn)使用效果良好。3、添加抗剝落劑能改善瀝青與集料粘附性，提高瀝青混合料抗水損害能力，要根據(jù)集料情況通過周密、反復(fù)試驗后選擇合適的抗剝落劑。消石灰是一種很有效最基本的抗剝落劑，但使用比較困難。在施工中應(yīng)做到面層混合料粘附力不小于5級。4、下面層與基層之間必須澆灑透層油，瀝青面層之間需涂粘層油，護(hù)肩、路緣石與瀝青混凝土接觸面之間也應(yīng)涂粘層油。透層瀝青宜采用經(jīng)試驗確定具有滲透性強(qiáng)、防水性好的慢裂PC-2乳化瀝青或稀漿封層。粘層的瀝青材料一并采用灑布型乳化瀝青或采用快、中凝液體石油瀝青。同時要求做好施工管理，減少施工過程中（主要是施工車輛及層間污染）對透層油、粘層油的破壞。透層油使得基層材料中的毛細(xì)孔隙全部或部分被封閉，有一定的防水封閉作用，但僅僅依靠透層，是不能抵抗水對基層表面的損毀的。5、減少基層對瀝青路面的反射裂縫。半剛性基層應(yīng)控制細(xì)集料所占比例，細(xì)集料增加導(dǎo)致混合料的最佳含水量往往偏高，壓實后液相體積大，待二灰碎石固化后，其干縮變形和溫縮變形較大，從而產(chǎn)生較大縮裂。施工中嚴(yán)格控制混合料的含水量及壓實度，施工含水量不超過最佳含水量1個百分點；壓實度盡可能提高，不得低于設(shè)計要求和規(guī)范規(guī)定值。實踐證明，提高壓實度，一方面可以使土粒之間接觸緊密，增大水化反應(yīng)強(qiáng)度和速度，另一方面減少了土體液相部分體積和氣相部分體積，減小了干縮變形和溫縮變形。養(yǎng)生溫度越高，二灰碎石水化反應(yīng)越劇烈，混合料強(qiáng)度越高。但是不得灑大水，否則表面結(jié)晶水化物溶解流失，在基層與底基層之間形成素土的夾泥軟弱層，通車后會引起瀝青混凝土路面局部網(wǎng)裂。養(yǎng)生期間除灑水車外，其余車輛不得在表面行駛，因為二灰碎石表面極其不耐磨耗。建議采用覆蓋方式養(yǎng)生，這樣可以避免二灰碎石表面因曝曬或時干時濕而產(chǎn)生裂縫。為了提高基層抗拉強(qiáng)度，在面層與基層結(jié)合部位鋪設(shè)土工布等以緩減半剛性基層材料的收縮應(yīng)力。如果投資容許的話，鼓勵發(fā)展柔性基層和組合基層路面結(jié)構(gòu)。6、實踐證明已經(jīng)竣工通車的公路路面裂縫相當(dāng)一部分是由基層引起的反射裂縫，路面開裂后如不及時灌縫，雨水進(jìn)入面層中就會產(chǎn)生水破壞。滬浮璜公路充分說明這一點，在不到一年時間出現(xiàn)了許多反射裂縫，因沒有及時灌縫，現(xiàn)在損壞現(xiàn)象嚴(yán)重，特別在9K+500-10K+200左幅，幾乎到了無法通車地步。灌縫的質(zhì)量和壽命提高就必須滿足3個條件：（1）灌縫材料應(yīng)具有良好的粘結(jié)力（和瀝青混合料相融合）；（2）低溫狀態(tài)下具有優(yōu)良的延伸性和彈性；（3）灌縫材料應(yīng)具備持久的抗老化和抗疲勞能力。三、結(jié)束語晉瀝青路面瑞的水損害市，不僅與慣設(shè)計、施軋工等路面修形成前的啦環(huán)節(jié)