瀝青路面水損害的成因分析與防治措施

1、瀝青路面水損害的成因分析與 防治措施瀝青路面水損害的成因分析與防治措施一、瀝青路面水損害的類型與特點瀝青路面由水引起的破壞統(tǒng)稱瀝青路面水損害。瀝青路面水損 害是瀝青路面最常見的破壞現(xiàn)象之一。瀝青路面水損害一般有以下一 些類型及特點：1. 破壞多發(fā)生在雨季，有時一場幾天的大雨就可導(dǎo)致嚴重破壞。2. 行車道破壞嚴重，超車道一般沒有破壞，顯然與重車、超載交 通有關(guān)。3. 破壞之初一般都先有小塊的網(wǎng)裂冒白漿，然后松散成坑槽。4. 發(fā)生水損害破壞的地方一般是透水較嚴重且排水又不暢的部 位，如挖開可見下面有積水或浮漿。一般不會全路同時破壞，顯然與 瀝青混合料攤鋪不均勻有關(guān)，有些嚴重不均勻的路段可能是泛油與

2、水 損害同時發(fā)生。二、瀝青路面水損害形成原因調(diào)查表明，造成瀝青路面早期水損害破壞的原因非常復(fù)雜，可以 歸結(jié)為瀝青混合料空隙率過大、路面滲水、排水設(shè)施不完善、壓實度 不足、瀝青混合料抗水損害能力不足和厚度偏薄等。瀝青路面水損害 的發(fā)生通常是由水滲入并滯留在瀝青路面中引起，交通荷載的反復(fù)作 用則加快了瀝青路面水損害的發(fā)展速度。三、瀝青路面水損害的防治措施1. 關(guān)于表面層的空隙率與級配認真選擇表面層礦料級配非常重要，最重要的指標是混合料的設(shè) 計空隙率和路上的實際空隙率。據(jù)研究，瀝青路面的實際空隙率在 8% （相當(dāng)于設(shè)計空隙率4%壓實度96%）以下時，瀝青層中的 水在荷載作用下一般不會產(chǎn)生動水壓力，不

3、容易造成水損害破壞。而 當(dāng)路面實際空隙率為8-15%的范圍內(nèi)時，水容易進入混合料內(nèi)部, 且在荷載作用下易產(chǎn)生較大的毛細壓力成為動力水，易造成瀝青混合 料的水損害破壞。按照美國最近對superpave和sma的綜合研 究，對高速公路高速開放性交通要求目標空隙率應(yīng)為4%左右，對 慢速及靜止交通要考慮石料壓碎問題，如果環(huán)境條件許可，目標空隙 率對搓揉壓實機可提高至4.5-5%,對馬歇爾試驗可提高為 5-5.5%,并要求粉膠控制在0.8-1.6范圍內(nèi)，且嚴格統(tǒng)一按現(xiàn) 行規(guī)范規(guī)定的方法測定空隙率?；仡櫸覀儑页跗谛藿ǖ木┙蛱恋雀咚俟?，釆用了在歐美、日 本等許多國家常用的i型密實式瀝青混凝土，路面滲水很

4、少，并沒有 發(fā)生水損害的破壞現(xiàn)象。但構(gòu)造深度較小，對抗滑不利；后來設(shè)計規(guī) 范根據(jù)有關(guān)研究成果將構(gòu)造深度作為抗滑性能的一項主要指標與摩 擦系數(shù)并列，要求不小于0-55mm,有些工程考慮到設(shè)計規(guī)范規(guī)定 構(gòu)造深度是在竣工后第一個夏季測定，交工驗收時的構(gòu)造深度要求又 進一步提高，一般達0-7-l.Omm以上，導(dǎo)致表面層不得不都改 用ak類、抗滑表層級配，并逐步從ak13變?yōu)閍k16o隨 著構(gòu)造深度的增大，空隙率也跟著增大，設(shè)計空隙率往往在6%以 上，路面空隙率一般在10%以上，成為滲水嚴重的半開結(jié)構(gòu)。后來 許多人對級配作了各種調(diào)整，有些間斷級配混合料盡管理論上有許多 優(yōu)點，但施工難度較大，受級配和油石

5、比的波動影響比較敏感，稍有 變化容易造成不均勻，致使路面不是泛油就是透水，實際效果并不理 想。為了解決空隙率與構(gòu)造深度的矛盾，既提高耐久性又使路面具有 較好的表面功能，采用瀝青瑪磚脂碎石混合料或同時應(yīng)用改性瀝青是 比較理想的，它對解決水損害問題有良好的效果。但釆用sma必然 要增加相對應(yīng)成本，除了少數(shù)重要的工程和交通量特別大的工程外, 它不可能成為普遍采用的結(jié)構(gòu)。2. 加強壓實度，減少空隙率有些單位對壓實度的重要性認識不足，壓實不足是一個比較突出 的問題。例如：（1）追求平整度和擔(dān)心構(gòu)造深度使壓實度受到影響。盡管壓實的測 定數(shù)據(jù)都合格，但準確性令人懷疑，有些工程不按規(guī)范要求的方法測 定壓實度（

6、標準密度取值不合適，或隨意調(diào)整標準密度）；個別工程主 管出于功利思想和互相攀比風(fēng)氣的影響,提出了一些不切實際的平整 度要求和懲罰措施，導(dǎo)致片面追求平整度，放松了對壓實度的控制。 這些工程的共同點是通車以后平整度迅速下降，面層壓實變形明顯。 有的工程擔(dān)心影響平整度和構(gòu)造深度而不用振動壓路機，但輪胎壓路 機的噸位又偏輕。應(yīng)該明確的是平整度固然重要，但壓實度更重要, 必須在確保壓實度的前提下提高平整度。（2）現(xiàn)行的規(guī)范對壓實度的要求規(guī)定有缺陷。在美國要求符合3 個或其中1個壓實標準：a）實驗室馬歇爾密度的96%； b）實測 最大理論相對密度的92%； c）試驗路鉆孔密度的99%。實際上 前兩個標準可

7、以互相換算，若最大理論密度dmax和馬歇爾試件密 度dms,則以小數(shù)表示的空隙率v設(shè)計=：1dms/dmax,若鉆 孔試件的實測密度d芯樣實測，則按馬歇爾密度計算的壓實度kl 與按最大理論密度計算的壓實度k2之間有下列關(guān)系kl=d芯樣實 測/dms, k2=d 芯樣實測/dmax=k：L xdms/dmax=kl. x （1v設(shè)計）。其中關(guān)鍵是混合料的設(shè)計空隙率v設(shè)計。k96%, k2=92%兩個標準等效的條件是v設(shè)計=4.17%o也就是說，當(dāng) 空隙率小于4.17%,要求壓實度為馬歇爾密度的96%,意味著比 控制最大理論密度的92%要高，相反當(dāng)空隙率大于4.17%時，要 求壓實度為馬歇爾密度的

8、96%,意味著比控制最大理論密度的 92%要低。例如當(dāng)空隙率為8%時，達到馬歇爾密度的96%,實 際上只達到最大理論密度的8&3%,要求達到最大理論密度的 92%,則應(yīng)該達到馬歇爾密度的100%e所以對設(shè)計空隙率大于 4%的層次，現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定馬竭爾密度的96%的壓實標準是偏低 的，現(xiàn)在江蘇省的一些高速公路已經(jīng)開始同時采用理論最大密度 92%進行雙控，也有些工程已經(jīng)將壓實度標準從96%提高到 97%或 98%?？紤]到壓實度測定的不同做法，國外也有直接釆用路面鉆孔的空 隙率作為質(zhì)量控制指標的，如sma路面一般要求空隙率不大于6% 等等。實際上空隙率與壓實度之間也可以換算：v現(xiàn)場=1d芯樣實測/dm

9、ax=lk2或v現(xiàn)場=1kl x(lv設(shè)計)(3) 有些工程出于平整度的考慮，不切實際地采用一臺攤鋪機全幅攤 鋪的方法，容易造成瀝青混合料離析，振搗力較小，壓實不均勻。國 外普遍采用兩臺攤鋪機梯隊式的攤鋪方法，這種特別加長的攤鋪機是 國外廠商專門為中國特制的。建議公路一般采用兩臺攤鋪機梯隊式的 攤鋪方法。3. 采用合理的集料粒徑和適宜的瀝青面層壓實層厚度現(xiàn)在瀝青面層的集料粒徑普遍偏粗，與其相匹配的壓實層厚稍偏 薄，不利于壓實。美國以前規(guī)定結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)不小于最大粒徑的2 倍，現(xiàn)superpave提出宜為公稱最大粒徑的3倍，澳大利亞要求 25倍。現(xiàn)在表面層普遍釆用公稱最大粒徑16mm,厚度4cm,

10、 相當(dāng)于25倍，顯得稍薄，如按3倍宜采用5cm。4cm表面層如 果釆用13mm可能會好一些。由于集料生產(chǎn)和價格的關(guān)系，16mm 的最大粒徑是我國常用尺寸，當(dāng)初是由lh20轉(zhuǎn)過來的，按歐洲 的級配系列，公稱粒徑16mm的最大粒徑是22.4mm,不是 19mm。中下面層的厚度5-6cm與粒徑265mm相比就更薄。 我國施工規(guī)范規(guī)定表面層集料最大粒徑不大于層厚的1/2,中下面 層不大于2/3,以及設(shè)計規(guī)范對適宜厚度的規(guī)定對高速公路有些不 合適。瀝青混合料的集料粒徑大產(chǎn)生的離析是普遍存在的問題。不僅表 面層，中下面層更嚴重。底面層混合料普遍釆用空隙率較大的ac 25型瀝青混凝土，粗集料粒徑偏大（全幅攤

11、鋪離析更甚），離析無 法避免，層厚越薄，越易導(dǎo)致局部區(qū)域空隙過大，成為透水、積水和 積漿的場所，容易導(dǎo)致瀝青與集料剝離。當(dāng)然集料離析還有另一個更 重要的原因是施工所使用材料的變異性太大，礫石料料場水平低，來 源雜、不穩(wěn)定，使級配變化太大，往往不能達到配合比設(shè)計的要求。 我們應(yīng)該象重視瀝青質(zhì)量一樣重視混合料總量90%以上的礫石材 料的質(zhì)量。我國原來的規(guī)范對集料最大粒徑與最大公稱粒徑的定義不明確， 使用較混亂,今后應(yīng)該注意在此基礎(chǔ)上根據(jù)集料粒徑選用合理的瀝青 面層的設(shè)計壓實厚度。隨著時代的發(fā)展和認識的提高，不能單純過分 地追求減薄。下表列出了集料粒徑和最小面層的關(guān)系，一般宜按最大 公稱粒徑的3倍考

12、慮。4. 做好路面排水和封水在雨季水進入瀝青層內(nèi)部是不可避免的，但是我們通常在路面設(shè) 計時一般不考慮路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部排水問題，相反普遍設(shè)計了埋置式路 緣石、砌筑式路肩、漿砌擋墻，阻礙了滲入路面內(nèi)部的水排出；而且 有的路段縱坡不順，攔置式路緣石使路表水不能從邊緣迅速排出，反 而阻水導(dǎo)致局部積水，這個問題在橋面板上特別突出。在設(shè)計時應(yīng)從以下幾個方面考慮排水問題:(1) 切實做好中央分隔帶的排水，避免綠化澆水橫向滲入路基。如 果不能保證排水，不如改綠化帶為表面用水泥混凝土或瀝青層封住。(2) 保證路表水排水順暢，擋水式的路緣石有可能使水滯留在路面 上成為水涵，不如做成平的，或者干脆不做緣石，讓水漫流至

13、路外, 但路肩及邊坡必須經(jīng)得起水的沖刷。(3) 路面設(shè)計必須考慮混合料內(nèi)部層間的水和縫隙水的排水問題, 保證滲入路面內(nèi)部的水能排出路外。可以在中下面層邊緣設(shè)置15cm寬的碎石層盲溝(有的加設(shè)土工布)縱向排水，每5m有一個 出口(有的中間設(shè)排水管)通到路外，上面覆蓋表面層；也可以表面 層只鋪至行車道，緊急停車帶不鋪，中面層上灑布改性乳化瀝青封層, 使?jié)B入表面層的水從界面上流出。埋置式路緣石會擋住結(jié)構(gòu)層水的排 出，不宜釆用，瀝青路緣石的效果較好。(4) 挖方路段的排水往往是薄弱環(huán)節(jié)，尤其要注意邊溝的深度，使 其不僅能排路表水，還應(yīng)能排結(jié)構(gòu)層的水，且路面內(nèi)部的水能排入邊 溝O(5) 考慮排水性能，開

14、展對半剛性基層和級配碎石柔性基層的研 究。現(xiàn)在我國幾乎全部采用半剛性基層，且強度越來越高，這對整體 承載能力是好的。但當(dāng)瀝青面層不能完全封住水時，下滲的水分及從 裂縫進入的水分就長時間滯留在瀝青面層和半剛性基層的界面上，在 荷載作用下形成灰(泥)漿,并形成唧漿，最后導(dǎo)致瀝青面層的水損害 破壞?；鶎右灰紤]透水性能，要不要限制4.75mm以下細料含 量，要不要限制強度的上限，是一個值得研究的問題。(6) 在瀝青面層下設(shè)置排水層，可以是級配碎石層，也可以是瀝青 或水泥穩(wěn)定碎石層，空隙率應(yīng)達到15%以上。但施工期間必須保證 路面不被污染和將空隙堵住，如果做不到則起不到作用。關(guān)于這方面 的做法必須加

15、以研究，取得經(jīng)驗后推廣。(7) 加強瀝青層與瀝青層之間的黏結(jié)。現(xiàn)在許多工程的施工順序安 排不當(dāng)，在瀝青面層鋪筑過程中或鋪筑后，開挖中央分隔帶、埋置管 道、埋設(shè)路緣石，挖出的土污染了瀝青面層，即使清掃也掃不干凈, 有的甚至不灑粘層油，土影響了上下層的黏結(jié)和協(xié)同作用。施工規(guī)范 對粘層油的規(guī)定要求不嚴格也是缺陷。應(yīng)該合理安排施工順序，所有 開挖、埋設(shè)、綠化等工序應(yīng)該在基層施工過程中同步完成，最后鋪筑 瀝青層。嚴格禁止在瀝青面層鋪筑過程中或鋪筑后將挖開的土堆放在 瀝青面層上造成污染。(8) 改進透層油或下封層，使其真正起到作用。在半剛性基層上灑 布乳化瀝青透層油時經(jīng)常透不下去，以及施工前運輸車輛及施工過程 中將透層破壞，透層油起不到將瀝青面層與基層連接成為一體的作 用，更起不到封住水的作用。為了做好透層油，在半剛性基層上一般 宜采用煤油稀釋的中凝液體瀝青；為了使透層油至少透下去5mm, 并減少唧漿，上基層最好釆用水泥穩(wěn)定碎石，少用二灰碎石。5. 提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性瀝青路面的水損害主要是水侵入瀝青混合料后，起了兩個方面的 破壞作用：一減少了瀝青對礦料的黏附力，二破壞了瀝青混和料相互 之間的黏結(jié)力。要提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性，就必須選擇合適的瀝青和礦料來 制作瀝青混合料，以提高其黏附力和粘結(jié)力。經(jīng)過國內(nèi)外大量的研究 發(fā)現(xiàn)，選