沥青路面水损害的原因

浅析沥青路面水损害的原因近年来，随着城市快速道路和高速公路的建设迅速发展，沥青路面里程飞速增长，但有的路施工结束时间不长就出现了路面早期损坏现象，在损坏的原因中，水损害就是其中之一。以下，本文对水损害原因浅略的分析。原因分析1、沥青面层原因：沥青路面出现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。近十年来，重载车辆明显增加，而且超载现象突出，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。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。太仓市沪浮璜一级公路水破坏较严重，其沥青路面上面层设计为AC-16-Ⅱ（见表1），规范Ⅱ型沥青混合料防水性差，上面层空隙率（理论密度）为8%，易渗水，导致路面积水下渗。研究表明：空隙率在8%～12%之间的路面是水损害最容易发生的区域，小于8%水不容易渗进，而大于12%水很容易流走，但必须要设置排水的结构层。而原路面没有设计排水结构层，只是希望在上面层和下面层之间排水，同时在路肩上设置了碎石盲沟，通过碎石盲沟将上、下面层间的水排出。事实上，由上面层渗入的水，无法从碎石盲沟排出，而长期滞留在路面中（天晴后数日，仍可看到在车轮的作用下，从路面裂缝出现唧浆）。在车轮荷载作用下，部分路面水变成有压水，特别在夏季，温水加剧了集料上沥青膜的剥离，造成路面松散脱落。（表1）存沥青混凝抹土型号炭设计厚度缓(饥cm)造油石比井(%芝)宾标准密度退(凯g/cm汉3踏)与理论密度帅(亭g/cm惑3撒)剥马歇尔空辈隙率呆(%)杨压实光度足美钟（理论密年度）数(举%)雨AC-2巨5-I坊6驱4.3魔2.43撒8郑2.54钞8土4.2茧94.1苦AC-1历6-晚Ⅱ伐4缎5.0哪2.41台8柳2.52席9愿5.1糖91.82、基层原因：半刚性基层强度高，容易开裂，反射到路面会加速水破坏。因二灰碎石半刚性基层，其干缩性相对较大，级配中集料越细他受的干缩性影响越大，故其施工碾压、养护过程中不可避免地产生裂缝。太仓市沪浮璜一级公路由于二灰碎石基层采用规范1型级配，集料偏细，碾压过程中含水量偏大，又逢多雨季节，水分蒸发导致稳定土颗粒表面水膜变薄，颗粒间由于毛细作用而引力增大引起体积收缩，随着颗粒间距变小，颗粒间因分子引力增大，使体积进一步收缩。基层的裂缝会因此而继续拉裂，将给同样产生温度收缩的沥青混凝土面层一个附加拉应力，两个拉应力叠加一旦超过沥青混凝土的抗拉强度，沥青混凝土将产生干型反射裂缝。沪浮璜一级公路施工不到一年沥青路面的反射裂缝每隔10-20m一条。同样的通港公路及太蓬公路采用了苏嘉杭高速公路的二灰碎石级配（见表2），正常的规范4.75（mm）的平均通过率为40%，而在苏嘉杭高速公路的4.75（mm）的平均通过率为19.5%。粒料明显偏粗。施工过程中对混合料的含水量进行了严格的控制，均保持在最佳含水量的+1%。同样行车了二年通港公路仅有三条裂缝，太蓬公路行车半年来尚无裂缝发现。（表2）撇孔径办（塘mm深）级配类躁型散31.5励26.5播19岸9.5靠4.75锡2.36遣1.18依0.6绳0.07算5笼规范坚1尘型即90~1播00圣—院72~9东0维48~6津8舍30~5画0见18~3乏8像10~2寸7硬6~20志0~7少苏嘉杭高财速公路贩90~1较00冈64~8吵5员52~6抖3唐24~3故3然16~2选3震12~1回7极9~13叹7~10嘴0~4二、防止措施1、防止路面水下渗的办法，一是封（堵），二是排。现在的问题是沥青面层本身封不住水，基层又不透水，透层油或下封层也不能完全进入基层内部。而我们的路面设计一般不考虑结构层内部的排水，相反在设计中埋置路缘石、现浇混凝土坡形护肩、更阻碍了路面渗水的排出（桥面上路面破坏尤为严重）。2、根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求，宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料，尽量采用小粒径沥青砼，以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗入。笔者建议推广使用Superpave沥青路面，因为现行规范Ⅰ型沥青混合料有水稳性、温度稳定性差，Ⅱ型沥青混合料防水性差，不利于多雨季节运用。而Superpave沥青路面较全面的兼顾沥青路面的抗疲劳、水稳性、耐高温、耐低温，同时工程造价不高，一些承包商高度评价他为“穷人的SMA”。Superpave沥青路面在苏州地区得到了较广泛的运用，苏嘉杭高速公路及在建的312国道苏州段、苏昆太高速公路均才用了Superpave沥青路面，现使用效果良好。3、添加抗剥落剂能改善沥青与集料粘附性，提高沥青混合料抗水损害能力，要根据集料情况通过周密、反复试验后选择合适的抗剥落剂。消石灰是一种很有效最基本的抗剥落剂，但使用比较困难。在施工中应做到面层混合料粘附力不小于5级。4、下面层与基层之间必须浇洒透层油，沥青面层之间需涂粘层油，护肩、路缘石与沥青混凝土接触面之间也应涂粘层油。透层沥青宜采用经试验确定具有渗透性强、防水性好的慢裂PC-2乳化沥青或稀浆封层。粘层的沥青材料一并采用洒布型乳化沥青或采用快、中凝液体石油沥青。同时要求做好施工管理，减少施工过程中（主要是施工车辆及层间污染）对透层油、粘层油的破坏。透层油使得基层材料中的毛细孔隙全部或部分被封闭，有一定的防水封闭作用，但仅仅依靠透层，是不能抵抗水对基层表面的损毁的。5、减少基层对沥青路面的反射裂缝。半刚性基层应控制细集料所占比例，细集料增加导致混合料的最佳含水量往往偏高，压实后液相体积大，待二灰碎石固化后，其干缩变形和温缩变形较大，从而产生较大缩裂。施工中严格控制混合料的含水量及压实度，施工含水量不超过最佳含水量1个百分点；压实度尽可能提高，不得低于设计要求和规范规定值。实践证明，提高压实度，一方面可以使土粒之间接触紧密，增大水化反应强度和速度，另一方面减少了土体液相部分体积和气相部分体积，减小了干缩变形和温缩变形。养生温度越高，二灰碎石水化反应越剧烈，混合料强度越高。但是不得洒大水，否则表面结晶水化物溶解流失，在基层与底基层之间形成素土的夹泥软弱层，通车后会引起沥青混凝土路面局部网裂。养生期间除洒水车外，其余车辆不得在表面行驶，因为二灰碎石表面极其不耐磨耗。建议采用覆盖方式养生，这样可以避免二灰碎石表面因曝晒或时干时湿而产生裂缝。为了提高基层抗拉强度，在面层与基层结合部位铺设土工布等以缓减半刚性基层材料的收缩应力。如果投资容许的话，鼓励发展柔性基层和组合基层路面结构。6、实践证明已经竣工通车的公路路面裂缝相当一部分是由基层引起的反射裂缝，路面开裂后如不及时灌缝，雨水进入面层中就会产生水破坏。沪浮璜公路充分说明这一点，在不到一年时间出现了许多反射裂缝，因没有及时灌缝，现在损坏现象严重，特别在9K+500-10K+200左幅，几乎到了无法通车地步。灌缝的质量和寿命提高就必须满足3个条件：（1）灌缝材料应具有良好的粘结力（和沥青混合料相融合）；（2）低温状态下具有优良的延伸性和弹性；（3）灌缝材料应具备持久的抗老化和抗疲劳能力。三、结束语晋沥青路面瑞的水损害市，不仅与惯设计、施轧工等路面修形成前的啦环节