沥青混合料路面水损害原因分析及防治对策初探

沥青混合料路面水损害原因分析及防治对策初探

余燕女

余燕女慈溪市桥卉建设有限公司315300

摘要：本文针对市政工程建设中的沥青混合料路面水损害问题首先分析了其发生原因然后重点探讨了防治对策。

关键词：沥青混合料路面；水损害；原因分析；防治对策

沥青混凝土路面水损害的产生受到多种因素的影响，无论是在路面结构设计方面，还是在施工质量控制和运营管理方面都存在一些不足。鉴于目前沥青混凝土路面水损害的特点，在优化路面结构设计的同时，更应重视现场的施工管理，规范施工程序，提高工程质量，强化运营管理，以提高沥青路面抗水损害的能力，延长路面的使用寿命，提高公路建设的投资效益。

1沥青混合料路面水损害原因分析

1.1沥青面层的压实

沥青面层的压实，目前常以当日沥青拌合站取样试验的马歇尔密度的平均值作为本批次混合料摊铺路段压实度的标准密度。通过这种方法确定标准密度值应有个前提，即沥青拌和站在生产过程中所使用的材料质量、矿料级配与生产配合比确定无显著变化，只有满足了这个前提才能保证该批次沥青混合料的物理性质与组成设计相一致。但在实际生产过程中,由于碎石本身的物理性质不稳定，导致了各热料仓中集料的级配组成发生变化，根本无法满足上述的前提条件，则以当日沥青拌合站取样试验确定的马歇尔密度作为标准密度是不科学的。以此来测算施工现场的压实度是不真实的，也难以真实的评价沥青路面的压实质量。

1．2沥青混合料的离析

运输和摊铺过程中造成离析拌和机向料车放料时，由于机车落差较大，各种混合料的密度不同，易使沥青混合料离析；混合料从运料车上倒入摊铺机受料斗时，再次出现离析。当运料车倒完一车料开走后，摊铺机受料斗两翼板上的积存料含粗集料较多，细集料较少，如不能够连续供料使料斗两翼板及早翻动使混合料混合搅拌，则摊铺后极易造成局部离析。宽幅摊铺导致混合料离析施工中为减少纵向接缝，在摊铺机的熨平板两端往往要接长熨平板，以增加摊铺宽度。实践表明，摊铺机连续由中间向两端输送混合料时，在加长段熨平板部分容易生产离析。

1.3路面排水的影响

目前沥青面层下承层几乎全部采用半刚性基层，且强度越来越高，这对整体承载能力是好的，但当沥青面层不能完全封住水时，下渗的水分及从裂缝进入的水分就会长时间滞留在沥青面层和半刚性基层的界面上，在荷载作用下形成唧浆，最后导致沥青面层的水损害破坏。

2沥青混合料路面水损害防护措施

大量调查表明,导致沥青路面出现以上水损害,主要是由于沥青混合料空隙率过大、路面渗水、排水设施不完善以及石料质量不过关等等。根据这些水损害的原因,我们可以采取以下几种措施来防范沥青路面的水损害。

2.1严格控制道路各结构层的空隙率

我们知道空隙率和渗透之间并不是直接关系,当混合料的空隙率小于8%时,混合料中的水在荷载作用下一般不会产生动水压力,混合料几乎不透水,不会造成水损害;而当混合料中的空隙率大于15%时,水能够在空隙中自由流动,混合料持水的时间不长,也不会造成水损害;但是当混合料的空隙率为8%-15%的范围内时,水容易进入混合料内部,而且不易自动排出,在载荷作用下产生较大的毛细压力,这些毛细压力便很快成为动水压力,而这种动水压力一旦破坏沥青与石料联结,就形成混合料的剥落、松散。为此,我们要尽可能控制空隙率。

1)选择良好级配。对于沥青混合料路面,表面层采用密实的ACI型级配或靠近ACI型级配,经济容许情况下也可以使用沥青马蹄脂碎石(SMA),或使用经过调整的AK型,使混合料的目标空隙率控制在4%以下,必要时采用改性沥青;中面层、下面层也采用密实型AC级配,防止水分由路基渗入。

2)足够压实。足够的压实可以减少空气空隙的连通性,防止水分进入混合料中。据调查配合比设计空隙率为4%的同一种沥青混凝土,在压实度为96%时,现场空隙率接近8%;在压实度为98%时,现场空隙率接近6%,并且前者的渗透系数大于后者。为此,施工中决不能过分强调平整度而牺牲密实度,致使路面压实不够,空隙率过大而透水。我们应该明确平整度固然重要,但是压实度更重要,所以必须在满足压实度的情况下才可以强调平整度。

3)减少混合料的离析。离析是混合料粗细集料和沥青含量的不均匀。粗细集料的不均匀,偏离了设计级配,沥青含量的不均匀则与最佳沥青含量不一致,从而使配合比设计成为一种摆设,实际配合比就成为了一种任意配合比,混合料的空隙率必然失去控制。据调查,混合料发生轻微离析,混合料空隙率就会增加1%;混合料发生中等离析,混合料空隙率就会增加2%;混合料发生严重离析,混合料空隙率就会增加4%。为此,在沥青混合料施工中必须加强混合料的生产、运输管理,严格控制摊铺机的铺筑宽度,一般不宜超过6-8m,摊铺速度要慢速、均匀和不间断,确保混合料不离析。万一出现严重离析,必须立即返工,不留后患。

2.2设置排水系统

水是水损害之源,而水的来源无非是雨水、地下水和毛细水。设置良好的排水系统可以消除引起集料剥落的水分,即可以使路面水很快排除,防止水分从基层、垫层进入混合料,侵蚀沥青与集料的联结。

1)挖方路段,设置合适深度的边沟,使之不但能够排除路表水,同时能够排除结构内渗出的水。

2)做好高速公路中央分隔带的排水,避免绿化带中的水分进入道路各结构层。

3)在中、下面层设置碎石或其他的排水盲沟,纵向排出渗入混合料内部的水分,且盲沟每隔一定距离要设置排水出口,以便能够将水排出路外。

4)在沥青面层下设置专用的排水层,排水层的设置要视具体情况,可以是碎石层,也可以是沥青或水泥稳定碎石层,空隙率要求15%以上,以便水分能够自由排出。

5)在半刚性基层上洒布乳化沥青透层油作封层,这样既可以把沥青面层与基层连接成为一体的作用,又可以阻止地下水或毛细水上升。但是在洒布乳化沥青透层油施工时必须保持透层油的清洁,切忌污染,同时封层不能太薄。

2.3掺加外掺剂以提高沥青与石料的粘附性

当沥青与集料之间的粘附性不合格或沥青混合料的水稳定性达不到要求时,掺加外掺剂以提高沥青与石料的粘附性,外掺剂多数是活性大的试剂,它的作用是使沥青表面的张力减小,因而促使集料表面更加湿润,使沥青与集料之间的粘性增加。能够提高沥青与石料粘附性的一般有石灰外掺剂和化学外掺剂两种外掺剂。

1)石灰外掺剂:该剂一般适用于含酸性集料,这是因为集料的酸性OH基团能与沥青中的羧酸基团形成氢键,从而在沥青与集料之间增强了联结作用,当他们之间出现水分时,这两种基团将分离并与水分形成强烈的氢键结合。石灰外掺剂对集料的处理方法有:干熟石灰法、热生石灰稀浆法、熟石灰稀浆等。

2)化学外掺剂:该剂中含有脂肪酸,当脂肪酸加入沥青中时,沥青便能够较好地湿润集料表面,同时脂肪酸也能提高沥青与集料的粘附性。化学外掺剂掺入沥青混合料中有两种方法:一种是将外掺剂掺入沥青中,使外掺剂与沥青完全混合,由于此过程早于沥青与集料的混合,故外掺剂不能充分地进入到沥青和集料的表面。另一种是将外掺剂直接掺到集料中。后者方法优于前者。值得强调一点的是,化学外掺剂使用时要特别注意用量,当用量不足时,外掺剂不能充分达到沥青和集料表面;当用量太多时,就会形成决定混合料性质的水敏感性剪切面,不但不能增强粘附性,反而损坏了混合料的性质。

结语

水损害造成沥青混合料路面破坏的原因非常复杂,经过多年的经验和实践,人们对这个问题有了一定的认识,并有相应的防范措施。但是,人们对此还缺乏系统的定量的研究,致使目前的防范措施应用到实际工程中还不能完全杜绝水损害对沥青路面的破坏。因此,我们一方面要继续进行水损害的研究;另一方面我们在进行公路设计、施工和维护中要考虑到水损害的各种因素,尽可能减少水损害对公路造成的破坏。

参考文献

[1]杨文渊，钱绍武.道路施工工程师手则[M].人民交通出版社，2003年4月.

[2]沈金安.改性沥青与SMA路面[M].人民交通出版社，1999年7月.

[3]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].人民交通出版社，2001年5月.

[4]JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》