高速公路沥青路面水损坏及其防治措施.docx

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高速公路沥青路面水损坏及其防治措施

毕业论文

论文题目：

高速公路沥青路面水损坏及其防治措施

系部：

公路工程系

专业名称：

道路桥梁工程技术

班级：

*****学号：

39

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完成时间：

2011年5月14日

高速公路沥青路面水损坏

及其防治措施

摘要:

高速公路沥青路面在水的作用下,沥青逐渐丧失与矿物的粘结力,从矿物表面脱落,产生松散、坑洞和唧浆等现象,影响了道路的正常使用。

本文在调查道路水损坏的基础上,分析了道路水损坏产生的机理和原因,提出了高速公路防治路面水损坏的方法和措施。

关键字：

沥青路面水损害高速公路粘结力

前言

随着高速公路沥青路面的建设和发展，沥青路面的水损坏问题已经越来越引起道路工作者的重视。

所谓沥青路面水损坏，是指沥青路面在有孔隙水的工作条件下，由于交通动荷载和温湿胀缩的反复作用，进入路面孔隙的水不断产生动水压力或真空负压力抽吸的循环作用，致使水分逐渐侵入沥青与集料的界面，造成沥青膜从集料表面剥落，沥青混合料内部逐渐丧失粘结力，路面结构使用性能下降，并伴随麻面、松散、掉粒、坑洞或唧浆、网裂、辄槽等病害发生。

针对这个世界性难题,国内外道路工作者对其形成机理、影响因素、评价水损坏的试验方法、指标及水损坏控制、防治等各个方面都进行过系统研究。

本文着重从水损坏特点、水损坏现象类型、水损坏产生的原因分析以及水损坏的防治措施这几个方面进行研究。

1水损坏的特点

由于季节的影响，沥青路面水损害多发生在雨季，特别是梅雨季节。

发生水损坏的地方一般透水较为严重，排水不畅通。

挖开路面面层，可见下面有积水或浮浆，破坏之初一般先有小块的网裂，冒白浆（唧浆），然后松散成坑洞。

损害发生地段，行车道尤其是重车道比超车道破坏严重。

2水损坏现象类型

水损坏现象的类型有松散类、裂缝类、变形类、冻融循环破坏等。

2.1松散类

沥青面层在孔隙水压力的反复作用下，沥青膜从集料表面剥落、混合料中的集料相互之间丧失粘结力从而逐渐变软直至松垮，导致麻面、松散现象。

在局部松散处，松散的集料颗粒逐渐掉粒、流失进而形成大小不一的坑洞。

2.2裂缝类

半刚性基层基顶结合料与路表连通孔隙及裂缝处下渗的水混合，在行车荷载的反复作用下，产生的高速动水压力冲刷基顶形成灰浆并从裂缝中被挤压而形成了唧浆现象；随着基层结合料的逐渐流失，面层也随着底部脱空现象的产生而形成沉陷、网裂，进而发展成坑洞。

2.3变形类

在行车荷载作用下，滞留在面层内的水使集料特别是粗集料表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，沥青混合料强度不断损失直至完全松散。

行车轮迹带下不仅出现了压缩变形现象，而且产生了严重的剪切破坏现象，轮下松散的沥青混合料向两侧挤出并鼓起，在轮迹带下形成车辙。

辙槽内有时还伴有唧浆和网裂现象。

2.4冻融循环破坏

在冰冻地区或季节性冰冻地区，由于水凝聚结冰时体积增大，在沥青混合料内部会产生很大的膨胀力，致使混合料内部粘结力下降；当其融化时，又滞留于路面内，在行车荷载作用下加速沥青膜剥落。

在路表，冰雪融水进入沥青混合料内部，在行车荷载和冻融循环的反复作用下产生破坏。

而在下面层，当基础有较多的细粒土和孔隙时，冬季特有的毛细水使水分逐渐积聚在基层里面，春融期过饱和的水进入下面层孔隙，在荷载反复作用下产生剥落现象和基顶冲刷。

3水损坏产生的原因分析

通过调查，路面产生的破坏大多和水有关，这些破坏可认为是沥青路面的水损坏。

导致沥青路面水损坏的原因很多，下面我们就对这一问题进行探讨。

3.1沥青与集料的粘附性能

如沥青与矿料的化学成分，沥青与矿料表面的界面张力，沥青的粘性，矿料的空隙率，矿料的含水量和含泥量等。

研究表明，若粘附性不足4级以上，沥青膜容易脱离，造成路面水损坏。

3.2沥青路面施工时的孔隙率

美国Zube对密级配沥青混合料孔隙率与透水性的研究以及Brown和Collins等在乔治亚州对离析混合料的研究表明，当沥青路面的孔隙率在8%（相当于设计孔隙率为4%而压实度为96%的情况）以下时，混合料的透水性很小，几乎不透水。

而在我国，高等级沥青路面施工时普遍存在以下问题：

现场孔隙率普遍偏大，多分布在8%-15%的范围；路面压实不足，孔隙率加大；沥青混合料离析导致路面局部压实不均匀，即细集料集中的部位往往沥青含量偏多，孔隙率过小，而粗集料集中的部位则孔隙率过大，这都为水的渗透提供了条件。

3.3沥青路面结构层内部排水

在道路工程中，人们比较重视路基和路界地表范围内的排水，采取的措施也很多。

但是对路面结构内部的排水则重视不够，甚至基本没有考虑。

我国高等级公路普遍采用半刚性基层，路面设计时一般不考虑路面结构层内部的排水，普遍设计了埋置式路缘石、砌筑式路肩、浆砌挡墙，这些都妨碍了由各种途径侵入路面结构内部水分的排出。

3.4沥青路面水损坏指标的评价

评价沥青路面水损坏的指标不合理之处主要表现在以下两个方面。

（1）用水煮法试验评价集料与沥青之间的粘附性

用水煮法试验评价集料与沥青之间的粘附性存在不合理现象。

一方面集料与沥青的粘附性等级与路面水损坏之间的关系没有建立，水煮法试验结果受人为主观因素影响很大；另一方面水煮法只使用了9.5-13.2mm的粗集料。

事实上，部分细集料为砂，与沥青粘附性较差，没有得到评价。

（2）沥青混合料残留浸水马歇尔稳定度的缺陷

沥青混合料残留浸水马歇尔稳定度也存在致命的弱点。

经过75次马歇尔击实，试件孔隙率已达到设计的3%-5%，水很难进入，没有足够的水，检验不出沥青混合料的实际耐久性。

3.5施工条件

沥青混凝土路面在施工时，如天气寒冷潮湿，建成的路面就容易发生水损害；另外如压实不充分或压实不及时，成型的路面内部存在较多的孔隙，水分易浸入沥青路面结构而导致水损害。

3.6施工后的环境条件

施工后的环境条件包括气候及交通荷载情况、温度、降雨量、冻融及干湿循环等，都将影响水损坏。

其它条件相同时，交通荷载繁重可加速水损害的发生和发展。

4水损坏的防治措施

水损坏的防治主要从控制排水、把握好施工、预防养护等着手。

4.1路面排水

4.1.1路面结构渗水的排除

在高速公路中，面层分为三层式沥青混凝土，基层及底基层为半刚性路面结构时，面层为了能够提供较大摩擦力而采用孔隙率较大的中粒式沥青混凝土，少量的路面雨水不可避免地通过结构孔隙下渗浸湿路面基层及土基，将导致路面强度降低。

如果我们在基层基顶面加铺一层沥青封层，并延伸至与路肩排水相连接，这样就可以迅速排除下渗水分。

4.1.2路槽排水

在石灰岩挖方路段，为防止裂缝隙水浸湿路面基层，导致石灰岩本身裂隙加剧，应设置路槽排水。

在路面结构设计时，底基层采用20cm级配碎石，兼作调平层与排水层。

在路两侧土路肩部位（边沟内侧）设置（40X50）cm碎石盲沟，盲沟沿路肩布置，在填方路段合适位置通过横向硬塑料排水管将水排出。

路线纵向较大时，在土石挖方交界附近应设置横向盲沟，防止水分浸入填方路基。

4.1.3超高路段路面排水

超高段在超高侧的路缘带范围内设集水槽，利用超高横坡将路面雨水排至集水槽内。

每150m左右设一集水井，通过横向排水管、边坡急流槽将路面水排至路基排水沟内。

4.1.4路肩排水

路基附近的地面积水及高的地下水是形成翻浆的重要条件。

为了及时排除春融期间的自由水，达到疏干路基上部土体的目的，可以在路肩上设置横向盲沟。

土路肩下面设置20cm的纵向碎石盲沟，接触面上涂抹沥青并铺设防渗土工布。

在路肩边缘的石砌镶边中，按3-4m的间距横向埋设直径5cm硬塑料排水管，排除路肩部分的碎石盲沟积水。

4.2中央分隔带排水

采用凸型中央分隔带使大部分雨水自行排至路面外，但仍有部分水会渗入中央分隔带内。

为防止这部分水渗入路面基层、底基层和土基，在中央分隔带内的路面两端部分及中央分隔带底部用水泥沙浆抹2cm，然后涂沥青，再铺防渗土工布，中央分隔带底部采用纵向碎石盲沟和设横向排水管的排水系统。

在纵向碎石盲沟内埋设软式透水管，每隔50-70m设置一个集水槽，再经横向排水管排出路基外。

4.3把握好施工质量

沥青混凝土施工质量的好坏是防止或减少沥青路面出现水损坏的重要因素。

目前，高速公路的沥青路面多为三层摊铺。

在多雨地区，下两层应为密实型沥青混凝土，以减少其空隙率。

面层可为半开式沥青混凝土或抗滑表层，可以增大其透水性，改善雨天行车条件。

在保证沥青混凝土强度及高温稳定性的同时，必须足够重视沥青混凝土的水稳定性及沥青与碎石的粘附性能，当然粘附性能是有要求的，最好能够达到5级。

碎石质量的好坏是保证沥青混凝土质量的关键。

目前，我国公路沥青路面用的碎石大多是从市场采购的，达不到碎石“专项专用”的要求。

碎石质量无法保证，级配不佳，针入状含量超标，是导致沥青混凝土品质不稳定及空隙增大的主要原因。

沥青路面用的碎石必须统一集中生产，采用先进的生产工艺，严格筛分，不合格的碎石坚决不能用于沥青路面施工。

4.4做好下封层设计施工

下封层是多雨地区防止沥青路面渗水病害的最主要措施，下封层质量不好，会引起路面水下渗。

即使路面质量好，短期不出现水损坏，但路面的耐久性将大大缩短。

在有些设计中多雨地区沥青路面只设计了沥青透层，而没有设下封层，而有的设计了下封层，施工时却为透层。

由于我国高速公路大多采用二灰（水泥）稳定碎石基层，基层顶面往往存积粉尘，很难清扫干净至完全露出碎石，沥青透层可以渗入碎石的间隙，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。

多雨地区基层顶面必须设计下封层，下封层的形式应综合考虑基层的材料和施工工艺情况，以确保下封层能够有效防水。

中央分隔带的防水封层应与下封层同时施工，使封层覆盖路基全断面，施工时应将中央分隔带内多余松散的底基层和基层予以清除。

4.5提高沥青混合料的水稳定性和耐久性

为了满足表面层抗滑性对集料质量的要求，有些地区不得不采用与沥青粘附性不好的酸性集料，致使沥青混合料的抗水损能力严重不足。

有的即使采用了抗剥落剂，可是许多胺类抗剥落剂，一般在温度为100摄氏度以上就会遇热分解、挥发，在拌和、贮存、运输、铺筑过程中都在分解，使用效果很不好，导致水损害破坏。

为此，建议采用与沥青粘附性不好的酸性集料时，首先应考虑采用消石灰改善其粘附性。

如果采用抗剥落剂，必须采用确实长期有效的抗剥落剂。

4.6加强沥青层之间的粘结

许多工程的施工顺序不当，各层之间施工间隔太长，甚至在沥青面层铺筑过程中或铺筑后，再开挖中央分隔带，埋设管道，挖出的土污染了沥青面层。

有的甚至不洒粘层油，致使尘土影响了上下层的粘结力。

施工规范对粘层油规定要求不严格也是缺陷之一。

为此建议强化施工安排，所有开挖埋设、绿化等工序应在基层施工过程中同步完成，最后铺筑沥青面层。

严格禁止在沥青面层铺筑过程中或铺筑后将挖出的土堆放在面层上造成污染。

4.7提高压实标准，增加现场空隙率指数

摊铺沥青混凝土时，洒入改性沥青，同时提高压实度，使高温混合料进入碎石的空隙中，使沥青膜融化。

碾压密实后，使沥青膜上撒的白碎石全部变成沥青碎石，并嵌入面层底部形成一个整体。

确保沥青混凝土的压实度在95%以上，现场空隙率接近8%。

4.8加强预防性养护

转变观念，采用预防性养护方式，防止早期损坏迅速发展。

目前，有些高速公路采用了加强巡查的措施，及时发现初期损坏、失效的排水设施，立即采取措施进行补救。

若发现有唧浆及小的局部网裂，立即挖补，采用冷补材料加快补坑；若发现路面开裂立即封缝（必要时扩缝）；对渗水严重的路段立即采用微表处全面封水。

根据损坏程度采用不同的养护方式，把沥青路面的病害消灭在萌芽状态，避免雨水从病害处渗入。

改变养护投资的申请程序，缩短审批时间。

4.9加强反超限运输管理

近几年，高速公路沥青路面发展迅速，交通日益增长，超限超载车辆非常严重，直接影响到公路的使用年限。

因此，应该严格按照《公路法》、《超限运输车辆行驶公路管理规定》要求，加强反超限运输管理执法力度。

在重要路口设点检查，强行卸载，减少超限超载运输车辆对公路造成的损坏，延长公路使用年限。

结束语

沥青路面水损坏是早期病害的主要病害之一，造成沥青路面水损坏的两个关键性因素是水和外力作用。

综合各方面的原因应着重从材料、设计、管理的角度出发，采取切实有效的措施，减少沥青路面的渗透，同时加强路面结构渗水的排出，尽量降低水的破坏。

参考文献

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