沥青路面水害.doc

高速公路沥青路面水损害的几个防治方法摘要：水损害是公路沥青路面常见病害之一，与之相关的路面出现麻面、剥离、掉粒松散、坑槽；路面基层受到损害发生唧泥，出现网裂、龟裂；路基变形发生沉降、开裂；路基坍塌等病害严重影响着路面的服务水平和实用寿命。针对这些病害认真分析了其影响因素并提出了相应的防治对策。 关键词：沥青路面；水损害；影响因素；防治措施 1概述 针对近年来沥青面层发生的大面积水损害破坏，仔细分析这些损坏情况，可总结出以下特点： 。 (1)水损害破坏发生在雨季，也可能是黄梅季节，也可能是冰雪融化的季节，有时一场大雨就导致路面大面积严重破坏。 (2)行车道破坏严重，超车道一般没有破坏，显然破坏与荷载有关，尤其与重车、超载交通有关。 (3)路面破坏之初一般都先有小块网裂、冒白泡，然后松散成坑槽。 (4)发生水损害破坏严重的地方一般是透水较严重且排水又不畅的部位，如挖开可见下面有积水或浮浆；一般不会全路同时破坏，显然与沥青混合料不均匀或离析有关；有些不均匀严重的路段可能是泛油与水损害同时发生。 2沥青路面水损害机理与原因 沥青路面的水损害破坏是指沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度胀缩的反复作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，易引起沥青和石料界面粘附性降低；另一方面由于水分的浸泡或动水压力等的作用，沥青膜渐渐从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力损失而发生的路面破坏过程。 沥青路面的强度来自沥青本身的粘结力，集料之间的嵌锁作用、内摩擦力以及沥青与集料的粘附作用，粘附作用是保证前两个因素发挥强度作用的条件。沥青路面水损害，一般认为与两种作用过程有关，一是粘附性不足：由于集料对水分的吸引力比沥青大，水分可进入沥青与集料之间，沥青与集料表面的接触角减小，粘结力降低，从而导致沥青薄膜剥落，使集料裸露而破坏。二是沥青与集料的粘聚力减弱：由于水分浸入路面，使沥青变软，粘度降低，导致沥青路面的整体强度减小。这两种作用过程往往是同时存在又相互影响。 由上述沥青路面水损害概念和机理分析可知；水的存在是沥青路面水损害的内因和先决条件，交通荷载是其损害的外部条件。在工程实践中，沥青路面产生水损害的原因可以从以下方面来分析： 从设计角度，发生沥青路面水损害的原因主要有以下方面： (1)防排水设计。不重视防排水设计，是设计中最薄弱环节之一；路面结构层排水不畅；中央分隔带向路面体渗水；路表面及边沟排水不畅，路面积水；挖方段路基渗水，排水一般采用堵的方式，盲沟效果不好。 (2)结构设计。沥青路面的结构形式单一；未考虑沥青路面自身排水；半刚性基层过于致密，排水性差，缺乏基层排水性能指标；路面薄，受离析影响大；路面过早开裂，有半刚性基层开裂的反射缝和温缩裂缝；各层结构组合不当，沥青渗水。 (3)材料及配合比设计。沥青混合料水稳定性不足，采用抗剥落剂，没达到目的；沥青混合料矿料级配不合理、空隙率过大；路面密水性差；混合料水稳定性不足。 从施工角度，发生沥青路面水损害原因主要有以下方面：沥青路面的离析严重，混合料施工性差；沥青路面的密水性差；施工压实不足，不敢放开碾压，压实度数据弄虚作假；施工污染严重，层间粘结不成整体。 从养护角度，仍延续中低级公路的养护模式和养护习惯，不变采用抢救养护方式，即安排养护从申请计划到批准实施的周期太长。不能及时封缝、灌浆；超载车使动水压力增大。 3沥青路面水损害防治措施 沥青路面水损害是当前道路界一项技术难题，其产生原因是复杂多样的，无法通过单一技术途径轻易解决；因而，必须做好病害前“防”，同时做好病害发生后的“治”，从各个方面采取综合治理措施，将病害发生的可能降低到最小程度。 3.1采用合格的路用材料 (1)尽可能选择与沥青粘附性好的集料，但不要迷信玄武岩；石屑的质量必须符合新修订的规范要求，减小含泥量，积极使用机制砂；矿粉必须是石灰岩矿粉，不使用酸性石料的石屑。 (2)采用酸值较小的沥青，采用改性沥青，加强与集料的粘结；采用针人度较小的沥青。 (3)推广掺加消石灰或具有长期有效的抗剥落剂。 3.2采用合理的配合比设计 (1)采用新规范的配合比设计方法，停止使用型及B型抗滑表层级配，采用粗型S型矿料级配。 (2)严格控制设计空隙率，统一空隙率计算方法。 (3)在规范中增补渗水系数指标。 (4)确保水稳定性检验指标合格。 3.3加强路面施工质置的管理 (1)采取措施，加强路面基层质量，减少基层开裂，并对裂缝封闭处理，减少因此而引起的沥青面层反射裂缝，对面层反射裂缝必须封闭处理，防止水进入面层结构。 (2)控制沥青混合料施工各环节的温度，满足运输、摊铺、碾压的要求，保证面层密实、平整、不离析且满足横向排水要求。 (3)不宜采用强振方式，为避免由于骨料被压碎而产生的不利影响，应采用重型轮胎压路机进行搓揉碾压，即保证了骨料不被压碎，又能保证密实度。 3.4沥青路面的结构形式设计 (1)积极采用柔性基层或组合式基层的沥青路面结构。 采用柔性基层沥青路面后，水可以从级配碎石基层中排走，同时由于沥青层自身较厚，进入路面的水路径加长，进入基层的水量也大为减少。这样将有效地防止自下而上的水损害发生。即使它不能防止自上而下的水损害，维修养护也会简单的多。 (2)设置级配碎石过滤层作为排水层。 在半刚性基层沥青路面的沥青层下设置级配碎石过渡层可以有效地改善沥青路面的水损害。过渡层有两个作用：首先是排水，经过沥青层的水分在达到半刚性基层前先进入级配碎石层，它可以横向排走，不会损伤半刚性基层表面，产生浮浆；其次是隔断半刚性基层收缩开裂引起反射裂缝。 (3)采用合理的公称最大集料粒径与沥青面层压实厚度相匹配。 (4)适当调整半刚性基层的矿料级配和对设计强度的要求。 半刚性基层过分致密、强度过大、刚度过大，是造成沥青路面水损害的重要原因。适当调整无机结合料稳定集料的矿料级配，使其粗集料的比例进一步增加，适当减少水泥、石灰、粉煤灰剂量，降低其强度和刚度是必要的。按目前认识，以控制水泥稳定碎石的7d抗压强度在3Mpa4Mpa为好，即下限不低于3Mpa，上限不高于4Mpa。半刚性基层的强度越高越好的看法不正确。改变目前只控制下限不控制上限的情况。 3.5加强预防性养护 (1)采用热拌沥青混合料或冷补材料及时补坑。由于修补坑槽使用的混合料量少，可常备一些冷补材料。此材料即使在雨天也不妨碍修补，且能立即开放交通。 (2)采用专门的施工机械进行扩缝、清缝、补缝、灌缝作业。美国SHRP计划除Superpave外，还有一个课题就是裂缝的修补，可见对其的重视程度。由于缝细不好灌缝，有时需要适当扩宽。灌缝的材料需要有较高要求，通车后不被挤出，不被带走。 (3)对渗水严重的路段立即采用微表处全面封水。微表处是目前国际上使用最广泛的封水方式，其他可以采用的还有喷涂表面复苏剂。 高速公路沥青路面水损害分析和防治措施（转载）2010/07/27 09:09摘要：本文首先对进入路面不同水源产生水损害的原因进行分析，提出了相应解决措施，供大家参考。关键词：高速公路；沥青路面；水损害；防治措施1 前言近几年来，随着国家对高速公路建设投资力度的加大，我国的公路工程建设十分迅速。沥青混凝土路面以其力学强度高、行车平稳舒适、噪音低、施工期短、维修方便等众多优点越来越受到青睐，我国90%以上的路面为沥青混凝土或改性沥青混凝土路面。但大部分高速公路在建成通车后不久，短的几个月，长的不超过两年，就出现了水损害破坏。沥青路面的这种早期水损害，既是我国高速公路沥青路面最严重的病害之一，也是一个世界性的难题。因此研究高速公路沥青路面水损害机理及防治措施显得非常必要，并具有重大的现实意义。2 沥青路面水损害的特点及形成机理按照其形成过程的不同，可以分为自上而卞的表面层水损害和自下而上的水损害，下面分别对这两种水损害类型加以阐述和说明。 2.1 自上而下表面层水损害许多初期的路面水损害都是从上往下发生的，它往往局限于在表面层发生松散和坑槽，如果及时维修，路面性能可以很快恢复。在降雨过程中，雨水首先渗入并滞留在表面层沥青混凝土的孔隙中。当下层的沥青混和料密水性好，且沥青层层厚较大，向下渗透比较困难，在大量高速行车的作用下，反复产生的动水压力逐渐使沥青从集料表面剥离，局部沥青混凝土变得松散，碎石被车轮甩出，路面产生坑槽。这种水损害是国际上通称的经典的水损害，它是一个水使沥青膜从集料表面脱落，失去附着力的过程。水损坏的先决条件是水的存在，同时存在外力作用环境。汽车荷载的压应力和高速行驶产生的真空吸力形成剪应力的反复泵吸作用，使沥青膜从剥离发展到松散、掉粒、坑槽。损坏的进程与荷载的大小、频度有关。在初始价段，集料与集料之间发生剪切滑移，伴有沥青膜移动和脱离，当剪应力超过沥青与集料之间的粘附力导致附着力丧失，这个过程很短暂，一条公路在长时间干燥少水的情况下可以稳定的使用，一旦有充足、大量的水从裂缝和大的孔隙中迅速渗入并达到饱和，经行车反复泵吸就很快造成沥青膜剥离的环境，并形成表面型坑槽。 2.2 自下而上水损害当表面的水从裂缝和孔隙较大的裂隙中进入路面。当沥青路面存在薄弱环节，例如由于离析造成上下有连通的孔隙，水在这些地方比其它地方更容易进入路面内部，并很快进入到基层表面。由于半刚性基层过分致密，不能迅速将水排除时，水滞留在沥青层和基层的界面上，在汽车荷载的作用下，下面层沥青混和料的粗集料对基层造成损伤，并形成灰浆。如果基层表面存在薄弱，如铺筑沥青层前就有浮灰、修补的薄层等：遇水很快就成为灰浆，灰浆从上下连通的孔隙中被荷载挤出，成为唧浆。通过唧浆部位可见，开始发生唧浆的孔一般都很小，肉眼看只有1-2cm，被挤出的灰浆可能喷射到数米以外，尤其是有重载车高速通过时，这种集中的冲击力很大。在发生唧浆的路段，两侧的护栏几乎都被泥浆所污染。与此同时，沥青层和基层的界面条件恶化，可能很快转变为滑动界面条件，沥青层底部承受很大的拉应力，反复荷载的疲劳作用同时发生，并发生拉应力超过极限而开裂。下面层的公称最大粒径较大，离析也比较严重，并存在一些孔隙较大的部位。水在孔隙中承受很大的高速汽车荷载的抽吸作用，孔隙率较大的下面层将很快出现沥青从集料表面剥离，沥青膜逐渐被水乳化而丧失，集料松散，这种情况逐渐向上发展，最后顶破表面，成为坑槽。这种水损害多发生在雨季、季节性冰冻地区的春融季节，有时一场几天的大雨就导致严重破坏。水损坏之初一般都先有小块的网裂、冒白浆(唧浆)，然后松散成坑槽。发生水损害的地方一般是透水较严重且排水又不畅的部位，如挖开可见下面有积水或浮浆。一般情况下行车道破坏严重，超车道没有破坏，显然与重车、超载车有关。3 沥青路面水损害预防措施通过对沥青路面水损害的机理分析，我们知道造成水损害的主要原因是水，但由于水损害产生的数量及速度与沥青混凝土密实度及空隙率大小、沥青与粗集料的粘附力大小或有无使用抗剥落剂、交通量大小及重(超)载车辆的多少也有一定的关系，所以，有效防治水损害发生，应从以下几方面考虑。 3.1 合理设计，健全道路防、排水系统降落或汇流到中央分隔带或路肩上的雨水，会下渗进入分隔带或路肩部分的土体中，并会沿路面边缘侧向渗入路面结构内部，甚至会渗透侵入路基内，而影响到行车道路基路面的稳定。另一方面，路表水和渗入路面结构内部的水分，都要通过中央分隔带或路肩向外排泄。因此，设置好分隔带和路肩的防、排水设施，是防治高等级沥青路面雨水侵渗破坏的一个重要方面。设置下封层可有效阻止水分向基层及其以下侵渗。对于高等级半刚性基层沥青路面，尽量考虑设置下封层，改变以往那种靠浇洒透层沥青兼起防水作用的不正确的做法。由于这类路面一般情况下采用半刚性材料稳定碎石基层，基层顶面往往存积粉尘，很难清扫干净而完全露出碎石。透层沥青可以渗入碎石间隙，但在粉尘上无法牢固粘结，施工车辆行驶时会出现起皮和卷带，致使透层不完整，起不到防水作用。下封层可采用拌和法或层铺法施工的单层式沥青表面处治，也可采用乳化沥青稀浆封层等。 3.2 控制沥青路面空隙率，防止或减少水分进入内部据有关研究表明，当路面实际空隙率为7% 一14%时，水容易渗入沥青混合料内部，并在行车荷载作用下产生较大毛细压力而形成动力水，是发生水损害的最危险孔隙率，而4%5%的空隙率就认为是不透水的，也就是说与水损害无关；大于12%的空隙率，水很容易流走，但必须要设置排水的结构层。据美国战略公路研究计划的调查，沥青路面最合理的残留空隙率为4%。所以必须提高对空隙率重要性的认识，迅速改变因片面追求平整度和担心构造深度而忽视对空隙率控制的现象。 3.3 提高沥青与集料的粘附性，提高集料之间的粘结力提高沥青与集料的粘附性和抗剥离性能，是很久以来道路和沥青制造部门共同研究的课题。例如用一部分石灰、水泥代替矿粉，或在沥青中添加少量环烷类高分子有机酸，可以改善沥青与集料的粘附性。尤其是添加钙、铅、锰等各种类型的金属皂，能够有效地提高沥青与集料的粘附性。近年来，随着表面化学科学的发展，各种表面活性材料的开发，使各种抗剥落剂应运而生。添加抗剥落剂能改善和提高沥青混合料抗水损害能力，但抗剥落剂(液体和石灰添加剂)对集料和沥青有选择性。因此，不能轻易得出某种抗剥落剂不好或是劣质产品的结论，应通过周密的试验设计来进行筛选。石灰是一种很有效的抗剥落剂，但使用比较困难。 3.4 提高施工质量施工前原材料的选用必须规格、均匀，配合比设计必须严密，而且注意防止集料的污染。在施工过程中必须注意沥青混凝土拌合的均匀性以及摊铺的宽度，防止粗细集料离析。严格控制沥青混合料拌合温度、出场温度和碾压温度，混合料拌合温度过高容易造成沥青老化，沥青与集料的粘附性也会明显降低，严重时会造成面层局部色泽不一致或路面过早老化破坏等现象。据国外有关试验数据表明，沥青混合料的温度低于90 ，实际上已不可能再被进一步压实。再者，尽量通过使用高效配套的碾压设备、增加碾压遍数等提高压实度以减小空隙率，空隙率大的位置滞留水越多破坏现象越严重。 3.5 严格控制超载车辆公路管理部门应该按照公路法及交通部超限运输车辆行驶公路规定的要求对超载车辆进行强制卸载，并在入口处设卡不让超载车辆进入高速公路。结束语高速公路沥青路面早期水损害的产生原因很多，分析和防治相当困难。我国对路面水损害的研究还比较落后，应该努力借鉴国外先进经验，认真找出沥青路面水损害的确切原因，因地制宜地采取处治措施。参考文献1沈金安.沥青及沥青混合料的路用性能M，北京：人民交通出版社，2001.2沙庆林.公路压实与压实标准M.北京：人民交通出版社.2001.3沙庆林.高速公路沥青混凝土路面的水破坏及防治措施J.国外公路，2000，20(3)：4林绣贤.柔性路面结构设计方法M.北京：人民交通出版社，1988.5东南大学交通学院.高等级公路柔性路面设计优化研究报告R.1994.The water damage of Asphalt Pavement沥青路面水损害防治措施罗志刚，张志刚!（ * 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海!%!；! * 山东建筑工程学院教务处，山东济南!#）摘要：针对沥青路面水损害问题，依据水损害发生的原因，归纳总结了沥青路面的水损害防治措施，即提高沥青混合料的水稳定性、防渗、排水畅通，以期减少沥青路面水损害现象。同时对临长高速公路的防水损害措施进行了介绍，以咨参考。关键词：沥青路面；水损害；水稳定性；防治 引言沥青路面水损害问题所涉及的因素是十分复杂的，!。简而言之，可分为内因与外因。内因包括：集料的性质与表面污染，沥青的性质和老化，混合料的类型、孔隙率（透水性）、离析与水稳定性，路面渗水、排水设施不完善等等。外因包括：气候条件（降水量、酸雨、昼夜温度变化、冻融循环等）、交通量和交通组成、行车速度以及路面施工（压实等）和养护。尽管水损害的机理至今仍不十分明确，但在已有认识的基础上，采取正确、合理的沥青路面水损害防治措施，可以有效地延长我国沥青路面的使用寿命，降低路面维护成本，提高路面服务能力，同时也可以推动现有沥青路面路用材料设计、施工方法的发展，以便更好地服务于我国公路建设。 提高沥青路面自身水稳定性的措施 X (9 :9 合理选择材料以提高沥青与集料的粘附性能4 水损害的防治对策41 把好材料关尽量选用与矿料粘附等级高的沥青，有条件时，可使用SBS改性沥青。优先选择孔隙率小于05、表面洁净而粗糙的碱性石料，当为了满足表面层的抗滑性而不得不采用坚硬、耐磨的酸性石料时，必须对其进行抗剥落处理。对于不同属性的集料，为改善集料与沥青之间的粘附性，必须使用不同的抗剥落剂，带正电荷的石料，应使用阴离子型表面活性剂，对表面对表面带负电荷的石料，应使用阳离子型表面活性剂。42 做好路面结构防排水设计(1)做好中央分隔带的防水与排水，避免进入中央分隔带内的水(如绿化浇水或雨水下渗等)横向渗入路基。如果不能保证排水，可将绿化带表面硬化封闭。(2)保证路表水排水顺畅。挡水式的路缘石有可能使水滞留在路面上，应将其下卧，但路肩和边坡必须采取相应措施，以经得起水的冲刷。(3)路面设计必须考虑混合料内部层间水和缝隙水的排水问题，保证渗入路面内部的水能排除路外。如设置盲沟等。(4)挖方路段的排水往往是薄弱环节，尤其要注意边沟的深度，使其不仅能排路面水，还能排结构层和路面内部的水。(5)沥青面层下设施排水层，可以是级配碎石层，也可以是沥青或水泥稳定碎石层，空隙率应达到15 以上。(6)加强沥青层之间的粘结。强化施工组织合理安排工序，严禁在沥青面层铺筑过程中或铺筑后将绿化、埋设等挖出的土直接堆放在沥青路面上造成污染。43 加强施工环节管理431 改善路面