沥青路面水破坏预防措施研究

李汇玖

(安徽省池州市公路局,安徽池州 247100)

沥青路面水破坏预防措施研究

李汇玖

(安徽省池州市公路局,安徽池州 247100)

水破坏分为三类:即材料型水破坏、结构性水破坏和疲劳型水破坏等三种。其中随着工程技术和施工水平的进步,第一种水破坏在逐渐减少,而第二、三种水破坏将会成为主要的水破坏形式。通过对水破坏原因分析研究,制定预防和控制水损害的措施。

公路工程;沥青路面;水破坏;预防措施

0 引言

公路沥青路面水破坏[1]是指沥青路面在存在水分的条件下,经受荷载和温度的反复作用,使沥青膜逐渐从集料表面剥离,并导致集料之间的黏结力丧失而发生的路面逐渐出现麻面、唧浆、网裂、松散、坑洞等病害。水破坏是目前公路沥青路面主要的病害之一。根据作者多年来的研究分析认为,可以将水破坏分为三类:即材料型水破坏、结构性水破坏和疲劳型水破坏等三种。其中随着工程技术和施工水平的进步,第一种水破坏在逐渐减少,而第二、三种水破坏将会成为主要的水破坏形式。通过对水破坏原因分析研究,制定预防和控制水损害的措施[2]。

1 设计合理的空隙率降低水损害

毫无疑问,沥青混合料质量的好坏严重影响着沥青路面的路用性能。其中沥青混合料空隙率大、沥青路面压实度低和路面压实不均匀是造成路面水破坏的很重要因素。我们在室内进行了空隙率与渗水系数关系的研究,选择了AC-20级配和AC-13级配,按照不同空隙率成型车辙试件进行渗水试验,试验结果如表1、表2:

表1 AC-20渗水系数与空隙率关系

表2 AC-13渗水系数与空隙率关系

从试验结果可以看出随着空隙率增加,渗水系数的增大,其中两种级配在空隙率为6%～7%之间都有一个突变。说明当空隙率大于一定数值时,路面会出现透水现象。

因此,为了提高路面的抗水损害性能,需要设计合理的沥青混合料孔隙率,采用嵌挤密实型级配,根据研究成果保证路面残留空隙率不大于7%。

2 优化施工工艺提高路面压实质量

施工工艺是保证路面压实度的重要过程,我们测试的两个标段在下面层的施工中采用了不同的施工工艺,A标段采用轮胎压路机初压,然后用振动压路机进行复压;B标段采用钢轮压路机初压,采用振动压路机复压,最后采用轮胎压路机封缝;分别对两个标段的三个位置的渗水系数进行了测试。测试结果如表3。

表3 渗水系数与碾压工艺关系

从试验结果可以看出,使用轮胎压路机初压的A标段的渗水系数远远小于B标段的渗水系数,这说明施工工艺对路面渗水系数有着很大的影响,使用轮胎压路机初压时,由于轮胎压路机具有揉搓的功能,对石料的破坏也小,通过揉搓压实对矿料进行了充分的密实,使得沥青混合料更密实,减少了渗水现象的发生。由此可以看出,施工工艺对于提高路面压实度十分重要,这就要求我们在试验段铺筑中认真设计施工工艺,选择最优的施工工艺,提高路面质量。

3 提高集料黏附性降低路面水损害

原材料的黏附性对于路面水损害影响很大。现行规范中是采用水浸法试验和冻融劈裂试验来评价集料的黏附性和沥青混合料的抗水损害性能的。我们采用AC一20沥青混合料进行了对比试验,分别对掺加消石灰和不掺加消石灰两种情况进行了冻融劈裂的试验,试验结果如表4。

表4 沥青混合料冻融劈裂试验结果

从试验结果可以看出掺加消石灰后,提高了集料与沥青的黏附性,提高了界面的黏结,从而提高了沥青混合料的抗水损害能力。

根据对以上水损害因素的分析,可以从采用掺加消石灰的方法提高沥青混合料的抗水损害性能。掺加消石灰粉是公认的可以增强路面抗水损害的措施。一般掺量在1%～2%之间,不宜超过2%,否则也会起到负面作用。也可以在生产矿粉时掺加一定量的生石灰,并通过滴定等方法控制质量,这种方法已经在多条高速公路应用,取得很好的效果。

4 层间结合对路面结构性水损害影响

结构性水损害是指水份通过各种渠道进入到路面结构层内部,迁移聚集,在动荷载作用下,出现的水损害。主要是由于层间结合不紧密、中央分隔带浇水等因素引起。我国现行《公路沥青路面设计规范》(J TGD50—2006)的结构设计以弹性层状体系理论为基础,在设计结构厚度和验算沥青层底拉应力时,假设路面各层之间完全连续,于是沥青层内部完全处于受压状态,路表弯沉经常成为设计的唯一指标。但是实际道路结构的各层之间,完全连续的界面条件仅仅是开放交通初期层间尚未受水影响时的一种理想状态。从对某些进行养护的高速公路挖开后观察发现,在沥青层间存在有大量的水份。而且在路面施工过程中,不注意控制污染,导致层间黏结不紧密。这种层间存在污染的情况,一遇到水,就出现泥浆,沥青层的界面就可能不完全连续,甚至完全滑动。半刚性基层发射裂缝不能避免,缝中会进水,沥青层普遍较薄且一些沥青混合料的空隙率较大,再加上集料粒径偏大造成离析等,都会造成结构性水损害。

为了解决结构性水损害可以采用以下几种措施:

(1)上层施工前洒布SBR改性沥青黏层油,洒布量控制到0.6kg/m2,可以很好的保证层间的黏结;

(2)采用SBS改性沥青粘结防水层,洒布量一般控制在1.5kg/m2～2.0kg/m2,喷洒黏结防水层后会在沥青混合料底部形成一个富沥青层,不仅起到黏结作用,还可以起到阻水作用,这个措施在河北省得到推广,水损害病害明显降低。

5 进行预防性养护,控制老化性水损害

随着对路面早期病害研究深入,早期病害问题得到遏制。路面寿命得到延长,老化性水损害将会成为路面水损害的主要病害之一。老化性水损害是指由于环境等因素作用造成沥青路面集料与沥青之间剥落,路面出现裂缝等使得水份渗入路面造成破坏。

很多的水损害是由于养护不及时造成,因此在路面养护中应该加强日常巡检,发现隐患及时处理,对于一般裂缝可以采用灌缝进行处理,对于形成网裂但是面积较小的情况应进行局部挖补,挖补面积最少应6m2,并做好周围防水,保证挖补面压实度,对于大面积网裂,可以采用微表处罩面、热再生等施工进行处理,以预防水损害的发生。

6 结论

综上所述,我们在工程实践中通过掺加消石灰粉,采用嵌挤密实型级配以及优化施工工艺,提高路面压实度、提高沥青混合料抗水损害性能。并通过加强层间结合和积极进行预防性养护来控制水损害的发生,提高路面质量。

[1] 沈金安,李福普,陈景,等.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2] 王联芳.高速公路沥青路面渗水系数影响因素研究[J].河北交通,2006(2).

责任编辑:钱让清

U416.217

A

1671-8275(2010)01-0016-02

2009-11-23

李汇玖(1951-),男,安徽贵池人,池州市公路局工程师。