瀝青混凝土路面水損害.doc

1、瀝青混凝土路面水損害1.瀝青路面常見水損害現(xiàn)象1 唧漿水透過瀝青面層滯留在半剛性基層頂面, 在大量高速行車作用下, 自由水產生很大的壓力并沖刷基層和面層的瀝青混合料,造成集料和瀝青膜剝離 ,發(fā)生松散 ,從而使得瀝青混合料不再成為一個整體 ,集料在車輛荷載作用下對基層表面產生撞擊 , 基層中的粉質部分如水泥 、石灰、粉煤灰以及土質部分便形成稀漿 ,通過路面的縫隙向上擠出 ,這樣就會在瀝青混凝土路面看到白色的唧漿。2 坑凼當自由水侵入并滯留在瀝青混凝土的孔隙中 , 在車輛荷載作用下 ( 特別是在降雨過程中和雨后 ), 行車道上的局部網(wǎng)狀裂縫會逐漸松散 , 松散的石料被車輪甩出而形成坑洞 。由于瀝青

2、混凝土的不均勻性 , 坑洞總是首先在局部混凝土孔隙率較大處產生 。3 坑槽由于出現(xiàn)了唧漿現(xiàn)象使得瀝青混凝土整體強度下降。在車輛車輪的作用下,使得松散的瀝青混合料向兩側( 特別是向外側 ) 擠出,使輪跡帶下陷,同時使其兩側鼓起 ,形成嚴重的車轍槽。2.瀝青路面水損害破壞機理水損害的機理主要是瀝青混凝土路面自身結構破壞。開始由于降雨、路面排水不暢、地下水毛細上升以及瀝青混凝土路面自身的空隙率等因素導致水侵入瀝青與集料的界面 ,以水膜或水氣的形式存在,影響了瀝青與集料的粘附性,大大削弱了粘結力。隨后在車輛等交通荷載的反復作用下,瀝青膜與集料開始產生剝離, 進而影響了瀝青混凝土的整體強度,導致瀝青混凝

3、土開始出現(xiàn)松散,久而久之出現(xiàn)了唧漿、坑凼 、坑槽等破壞形式。3.影響瀝青混合料抗水損害性能的各種因素降水量降水次數(shù)多和降水量大 , 特別是長時間的降水 ,空隙率大的瀝青混凝土路面 , 自由水進入的機會就會增多 ,滲透進的量就會增大 ,容易在瀝青與集料的界面上以水膜或水氣的形式存在 , 進而產生水損害 。交通量大小及重車和超重車的比例車輛通過時 ,面層瀝青混凝土的孔隙中或面層與基層交界面上滯留有自由水時都會產生相當大的水壓力和抽吸力 。車輪經過時產生壓擠力 ,車輪駛離時又產生抽吸力 , 這兩種力的瞬時先后作用能將滯留在基層頂面以及面層空隙中的水唧出表面 , 并促使瀝青膜從較大顆粒的集料上剝落 ,

4、 逐漸使瀝青混凝土強度大幅下降直至路面局部松散并形成唧漿 、坑洞或車轍 。交通量大 、重車和超重車在交通流量中的比例高 , 瀝青混凝土路面的水損害嚴重 。原材料性質瀝青的性質：由于在粘性大的瀝青中存在較公路工程與運輸多的極性物質，并對集料具有良好的浸潤性，所以粘性大的瀝青與集料粘附性能好，其抗剝落能力較粘性小的瀝青強，所拌和的瀝青混合料具有更好的水穩(wěn)定性。集料的性質：集料是由礦物質組成的， 而每種礦物均有其獨特的化學性質和晶體結構。 就剝落而言， 關鍵在于集料性質是親水的還是憎水的。瀝青集料要求有憎水性，集料表面的化學性質、紋理構造、表面積、孔隙大小、潔凈程度以及集料的形狀、含水量等均對其與瀝

5、青的粘附性能有影響。瀝青路面的現(xiàn)場孔隙率瀝青混合料的許多性能都與其孔隙率息息相關，孔隙率大小直接關系到瀝青路面的透水性。當瀝青路面的孔隙率在8% （相當于設計孔隙率為4%5% 、壓實度為 96% 的情況）以下時，混合料的透水性很小，幾乎不透水。且此時瀝青面層中的水以薄膜水的狀態(tài)存在，在荷載作用下一般不會產生動水壓力，不容易造成水損害破壞。 路面結構層內部排水不良和施工方面的問題是造成路面水損害的重要原因之一。4.瀝青混合料抗水損害性能的評價方法與評價指標 松散顆粒的粘附性試驗將未經壓實的松散瀝青混合料浸于水中（常溫或沸水）一段時間后，主觀評價或利用儀器檢查集料裹覆瀝青膜的剝蝕程度，并據(jù)此作為判

6、定混合料水穩(wěn)定性的依據(jù)。評價方法適用范圍粒徑大于 13.水煮法2mm 的粗集料粒徑介于1.2mm 靜態(tài)浸水法13.2mm的粗集料粒徑介于1.2mm 光電分光度法13.2mm的粗集料磨耗試驗馬氏試件試驗過程直接將瀝青裹覆的集料顆粒懸掛于微沸狀態(tài)的水中沸煮若干分鐘（ 各國規(guī)范的時間要求不等）， 然后目測其表面的剝離程度將集料與質量分數(shù)為 5.5% 的瀝青拌和均勻， 然后將其平攤于玻璃板或其他器皿中，浸入一定溫度的蒸餾水中，待一定時間后目測其水中剝離的面積百分率先將粗集料表面吸附示蹤鹽，裹覆瀝青后浸入一定溫度的蒸餾水中 16h 18h ， 然后用光電分光度儀測定分散于蒸餾水中的示蹤鹽的含量成型試件在

7、120 水下浸泡優(yōu)缺點該試驗時間短、 操作極為簡單，對試驗設備無特殊要求且瀝青膜剝落情況直觀明顯，但是該試驗方法缺乏定量指標， 評定等級往往因人而異該試驗同樣是一種方便、 快捷的試驗評價方法， 但它同樣存在缺乏定量指標， 易受人為因素影響等缺陷該方法的優(yōu)點在于對瀝青膜的剝落有敏感的定量指標 ，缺點是試驗操作煩瑣，試驗精度不易控制該試驗試圖模仿瀝青路面在6d 或室溫下浸泡20h 后，水和交通荷載作用下的水損在特定溫度下進行磨耗試驗，壞，但是質量損失這一指標以質量損失為指標的物理意義不明確 混合料成型試件的水損害試驗將瀝青混合料試件或芯樣置于一定水侵蝕環(huán)境條件下，以某些物理力學指標的衰變程度來表征

8、混合料的水敏感性。評價方法適用范圍試驗過程優(yōu)缺點該方法試驗操作簡單易行，然馬氏試件浸水 48h 前而，除非是酸性石料，此法測中粒式細粒定的浸水馬歇爾試驗后的馬氏穩(wěn)定度比值式馬氏試件馬氏試驗殘留穩(wěn)定度，很少有為殘留穩(wěn)定度達不到標準規(guī)定的75% 的情況，甚至有大于 100% 的情況劈裂試驗在試驗、 環(huán)Rrs 易于對不同瀝青混合料的水境條件及標準等幾方穩(wěn)定性進行橫向比較，一般認劈裂試驗圓柱體試驗面存在不同的選擇，為， Rrs0.75 的水穩(wěn)定性較Rrs 作為試驗指標好成型 !102mm 64mm該試驗是評價瀝青混合料水穩(wěn)定圓柱體試件 3 組， 使性較早的一種方法，洛特曼建其平均空隙率相同，議以飽和試

9、件代表使用4 年的瀝洛特曼試驗圓柱體試驗3 組試件分別進行干燥、青路面的水穩(wěn)定性，而凍融試飽和以及凍融 循 環(huán) 件代表路齡 4 12年的水穩(wěn)定后的劈裂強度性， 以 Rrs=0.7為瀝青混合料，以 Rrs 和 RM 為試水穩(wěn)定性的臨界值，模量比驗指標RM 亦可作為評價指標5 瀝青路面水損害的治理措施從瀝青混凝土路面的水損害機理中, 我們可以看到瀝青混凝土路面水損害主要因為水分介入到瀝青和集料的界面,改變了瀝青和集料的粘結力,導致了瀝青膜從集料表面剝離,從而造成水損害。因此,預防瀝青混凝土路面的水損害關鍵在于 :(1)防止或減少水分進入瀝青混合料內部,使得水分不侵入到瀝青和集料的界面中 ;(2)

10、提高瀝青與集料的粘附性,提高集料間的粘結力。5.1 路表排水設計其路表排水設計可以從以下3 個方面進行完善:1在保證高速公路所需表面抗滑功能的前提下, 提高瀝青混凝土表面層的密水性能。2 在所有的填方路段 ( 除超高外側 ) 設置路肩溝 , 并根據(jù)路線縱坡大小 ,通過水力計算, 結合結構物、地形狀態(tài)及其它排水設施等情況, 設置急流槽,44 公 路 交 通 技 術 2003 年將路表雨水迅速集中排至排水溝中。3在超高路段的中央分隔帶內設置縱向排水溝, 并根據(jù)路線縱坡大小,通過水力計算,結合結構物、地形狀態(tài)等情況,間隔一定距離設置集水井和橫向排水管, 使得超高段的路表雨水經縱向排水溝, 過集水井和

11、橫向排水管直接排出路基。5.2 路面內排水設計由于結構層空隙率偏大且不均勻,雨水容易滲入瀝青混凝土路面的結構層中 ,從而導致各種水損害 。因此必須完善路面內排水設計, 可以從以下 5個方面考慮。1中面層和底基層均采用密實型瀝青混凝土, 面層采用較密實的改進型AK -13 結構2在水泥穩(wěn)定碎石基層上 , 設置“透層 +封層”的防水結構層 。3除超高外側外, 在路肩部位的路面邊緣均設置了碎石盲溝。4土質切方路段, 在邊溝下設置排水盲溝; 在石質切方路段, 在路床上設置10 cm 厚的級配碎石隔水層 。5為防止邊溝雨水倒灌進入路面結構層 ,加深邊溝 。5.3 中央分隔帶排水設計1 對于中央分隔帶設置

12、波形鋼護欄的路段 , 全段設置帶 PVC 管的碎石盲溝 , 并根據(jù)縱坡大小 , 超高集水井結合分布 、結構物 、地形狀態(tài)等情況 , 間隔一定距離設置集水井和橫向排水管 , 將滲水排出路面結構層和路基 ( 見圖1) 。2對于中央分隔帶設置混凝土護欄的路段,采用封閉措施, 只在超高縱向排水溝的邊部設置帶軟式透水管的盲溝,小型集水井與橫向排水管的布置與設置波形鋼護欄的路段相同( 見圖 2)3預制塊水溝接頭多, 漏水嚴重, 為減少超高縱向水溝漏水, 在超高段采取現(xiàn)澆的施工工藝, 且每隔 10 m 設置一道寬1 cm 的伸縮縫, 縫內填塞瀝青麻絮 。5.4完善瀝青混凝土路面的結構設計,加強瀝青混凝土路面

13、的層間技術處理現(xiàn)有的瀝青混凝土路面一般采用 3 層設計 , 不同層次之間的瀝青混合料配合比一般不同 , 因此在瀝青混凝土結構層之間容易產生空隙 , 導致層間的結合強度不夠 , 進而進一步影響瀝青混凝土路面結構的整體強度 , 降低了抗水侵害的能力 。目前比較成功的層間處理技術有:1 鋪設透層透層主要是適用于無機結合料基層表面的有機結合料滲透層,它的作用是在于改善和提高無機結合料基層表面的水密性,同時在一定的程度上起到與有機結合料面層 ( 路面底面層 )過度結合的作用。它既可填充基層表面的空隙,又可確保基層材料的強度和穩(wěn)定性。2 鋪設防水層防水層是設在有機結合料層與基層間的 、有一定厚度的隔水層

14、。它與透層油在一起 , 在基層和面層間形成抵御水損害的保護層 。主要作用是防止水分進入結構層從而導致路面整體破壞。5.5 完善瀝青混合料的配合比設計由于空隙率是影響瀝青混凝土路面水損害的主要原因之一, 因此我們必須采取一定的 、有效的措施降低瀝青混凝土路面的空隙率 。根據(jù)大量的實踐經驗和大量的實驗數(shù)據(jù)表明 , 瀝青混凝土路面的空隙率與瀝青混合料的不同級配、瀝青的用量以及拌和溫度存在著一定的關系 。因此我們可以從完善瀝青混合料的配合比設計方面來降低空隙率 。5.6 加強原材料質量的控制對瀝青而言控制好瀝青的軟化點、延伸度和針入度三大指標;集料要嚴格控制好其耐磨值、強度和級配, 同時也要注意集料與瀝青的粘附性及粘結力,對于粘附性能不好的酸性集料可以采用摻入抗剝落劑的技術措施進行處理。5.7 控制好施工質量主要控制好以下幾個重要的環(huán)節(jié):瀝青混凝土拌和廠必須整齊規(guī)范; 原材料的選用必須規(guī)格、均勻和合理; 路面壓實度試驗必須精確, 并確保壓實度;瀝青