论文部分内容阅读
【摘 要】该文分析了水对城市道路沥青路面损坏的特征和机理,查找了水损害产生的原因和条件,针对城市道路沥青路面提出了预防水损害发生的措施。
【关键词】城市沥青路面;水损害;特征机理;原因条件;预防措施
Damage and prevention of water to urban roads asphalt pavement
Ni Hong-jie, Li Hong, Qi Gai-ping
(Luohe City Municipal Engineering Design Institute Luohe Henan 462000)
【Abstract】The article analyzed water Discuss city roads damaged asphalt pavement characteristics and mechanism to find the causes of water damage and conditions for the urban roads made of asphalt pavement to prevent water damage occurred measures.
【Key words】Urban asphalt pavement; Water damage; Feature mechanism; Reason and condition; Preventive measures
1. 引言
城市道路除具有交通功能外,还应满足汛期排涝的功能。城市道路沥青路面水损害是道路破损现象的主要病害之一,研究水对沥青路面的损害、预防,提高城市道路沥青路面抗水的能力是很有必要的。
2. 沥青路面水损害的特征
2.1 沥青路面水损坏发生的时间。
沥青路面水损坏时间多发生在春季和雨季。在春天冰雪融化的季节,路基开始融化解冻,当有部分区域未彻底化透存有冰冻层的时候,沥青路面极易翻浆、破损。在雨季,有时一场大雨就会导致路面大面积严重破坏。2004年夏季漯河市交通路在积水浸泡沥青路面24小时后,机动车道面层冲毁35%。
2.2 沥青路面水损坏发生路段。
路面的车流量大,重车、超载车多的路段,水损坏严重,车辆少的路段水损坏较轻。
2.3 沥青路面水损坏表观特征。
路面水损坏破坏之初,一般都先有小块的网裂、冒白浆(唧浆),在车辆反复碾压的作用下,逐渐掉粒、松散成坑槽。
2.4 沥青路面水损坏在病害位置。
沥青路面被水损坏的地方一般是上面层透水较严重,下面层排水又不畅的部位,如挖开可见下面有积水或浮浆,一般不是全路面同时被破坏,多半发生在沥青混合料不均匀或离析的地段。
3. 沥青路面水损害的机理
水进入沥青面层内并在其中滞留,会使沥青从集料表面剥落,降低沥青混合料的强度和模量,从而产生严重的推挤、掉粒,甚至松散等早期破坏。水通过沥青面层滞留在半刚性基层顶面,容易引起冲刷并有灰浆被唧出到面层表面,使沥青面层局部网裂和产生低洼变形,甚至逐渐形成坑洞。水长期浸泡路面基层或渗入基层,会使路面强度和承载能力显著下降,导致路面沉陷等结构性破坏。
3.1 冬春交替季节,雪水下渗进入路面,路面发生冰冻,地下土壤中的水分通过毛细作用向上聚集,冻结滞留在基层上面,空隙中充满了水,在冻融循环的作用下,或由于汽车动态荷载的作用,不断产生动水压力或真空负压,并反复循环。因水与集料的粘附力比沥青与集料的粘附力要大,水分逐渐渗入沥青与集料的界面上,剥夺沥青对石料的粘附,使沥青膜从石料表面上脱落剥离。在石料与沥青剥离发生掉粒松散后,沥青混合料不再成一个整体了。随着春季气温的升高,冰冻层融化后,道路地基的承载能力极为不均匀,车辆荷载反复作用,对基层表面产生冲击和挤动,基础的粉质部分如水泥、石灰以及土质部分变成为稀浆,通过道路的缝隙向上挤出,在沥青路面上可以见到唧浆,面层局部有网状裂缝。这就是水损害最初破坏的明显标志。当路面上出现块块泛白色的网状裂缝的时候,说明下面层沥青混合料中的沥青膜已经脱落,下面层沥青混合料松散,坑槽产生已是不可避免的。在道路维修中,面层开挖处可见底面层的沥青混合料呈松散状。
3.2 雨季:雨水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面,在大量快速行车作用下,产生很大的动水压力,冲刷基层混合料表层的细料,形成白色灰浆,灰浆通过面层的空隙被行车压唧到路表面,在被圧出的灰浆数量小的情况下,路面可能会出现网裂或变形,当被圧出灰浆多时,会使半刚性基层出现松散,并使路面出现较大的沉陷,严重影响行车安全和舒适。
4. 水损害产生的原因
4.1 设计方面:
4.1.1 设计单位对城市主干道及快速路过多考虑抗滑性,面层多采用Ⅱ型沥青混合料空隙率较大,形成面层内存水,而路面结构设计从不考虑路面结构层排水。
4.1.2 设有绿化带的城市道路,缺乏绿化带排水系统设计。雨水通过绿化带土壤下渗至路面结构层内,并长期滞留,使紧邻绿化带的路面过早出现破坏。
4.1.3 对路面结构层的抗水冲能力认识不足。路面结构层中的基层选择,不仅要求具有较高的强度,而且还应具有抗干缩,温缩及水冲刷的特性。
4.1.4 对路面结构层内排水系统,缺乏设计。
4.2 施工方面:
4.2.1 路面基层未严格按照配合比施工,例如:水泥稳定碎石基层掺水泥量过大,超过5%以上时,会引起强度增高、裂缝增多、抗水损害性差。
4.2.2 路面基层材料应选择碱性石料,含酸性的红色碎石尽量不要采用,尤其不要在上基层内使用。尽管在工程中遇到酸性石料时采用剥落剂等措施解决,但最终的效果并不理想。
4.2.3 沥青混合料中沥青质量低,或沥青搅拌中沥青用量少,造成沥青路面粘结力下降,一旦水浸,极易造成面层松散,路面破坏。
4.2.4 沥青混合料粗、细集料未严格配比拌均,或摊铺时石料离析严重,造成路面铺筑后局部空隙率大。
4.2.5 沥青面层碾压机械较轻,压实度达不到,造成上面层透水,下面层内存水。
4.3 养护方面:
4.3.1 路面积水时间过长,在积水过程中,交通流量大,时有超载车辆通过,造成沥青路面水损害。
4.3.2 沥青路面维护不及时。维修中对沥青路面的细小裂缝不注意,较大裂缝不重视,小病害逐步扩大,形成坑槽、沉陷,沥青路面水损害成片发展。
5. 预防沥青路面水损害的措施
5.1 设计方面。
在沥青路面结构设计中,首先,正确选择路面材料及配比。路面基层材料必须选用具有足够的强度和稳定性、较小的收缩变形和较强的抗冲刷能力的材料,严格控制细集料含量、结合料剂量及含水量。路面面层沥青混合料选用骨架密实型结构,配比中采用碱性石料;适当增加沥青面层厚度,一般不采用压实最小厚度值;沥青面层空隙率应控制在6%-8%范围之内。
其次,采取有效预防措施。在路边平侧石下设置透水混凝土垫层,充当盲沟作用以排除下渗到基层的自由水。对于车行道内设有绿化带的道路,车行道结构层边缘设置防水土工布,以隔断绿化带内水的渗入:为延缓基层裂缝向面层的反射,在路面面层与基层之间设置应力吸收层或在面层内铺设土工合成材料。
5.2 施工方面
5.2.1 控制原材料质量。各种原材料必须符合施工规范的要求。尤其是沥青面层所用石料、沥青,其质量的好坏是预防水损害成败关键所在。
5.2.2 混合料及配合比。沥青混合料应按施工配合比严格要求,并应避免混合料运输、卸料等环节的粗细集料离析现象。
5.2.3 重视沥青混合料摊铺与压实。
均匀的摊铺与充分的压实,是保证具有良好级配的沥青混合料获得所需物理力学性能的关键环节。调查表明实际沥青混合料级配波动很大,往往超出级配范围,实际的生产控制与施工过程中的离析是造成这种情况的原因所在。过度追求平整度,忽视压实度,是造成沥青路面病害的一大原因。只有在充分压实的前提下,达到合理的平整才是有意义的,否则平整度难以保持,路面松散坑槽等病害容易发生。因此,除了严格控制混合料生产外,在现场应控制好机铺宽度≤5~6m,并充分碾压,确保达到预定的压实要求(96%),或提高压实度到98%。
5.3 养护方面
5.3.1 加强沥青路面的日常养护:沥青路面在修建2-3年后,一些细小的裂缝就会表现出来。对于细小裂缝可采用浇洒乳化沥青方法提前预防水的渗透;道路使用5-6年后,沥青路面做一次稀浆封层或罩面处理,对于预防水损害,延长道路使用年限都是非常必要的。
5.3.2 及时排除路面内的积水,是预防或减少沥青路面水损害的重要措施。
6. 结语
城市道路沥青路面水损害的防治是一项系统工程,需要在设计、施工和监理、养护等各个环节加以控制,才能使沥青路面水损害减少,提高道路的使用寿命
[文章编号]1006-7619(2009)09-12-870
[作者简介]尼宏杰(1964- ),男,河南漯河人,工程师,从事市政工程设计工作。
【关键词】城市沥青路面;水损害;特征机理;原因条件;预防措施
Damage and prevention of water to urban roads asphalt pavement
Ni Hong-jie, Li Hong, Qi Gai-ping
(Luohe City Municipal Engineering Design Institute Luohe Henan 462000)
【Abstract】The article analyzed water Discuss city roads damaged asphalt pavement characteristics and mechanism to find the causes of water damage and conditions for the urban roads made of asphalt pavement to prevent water damage occurred measures.
【Key words】Urban asphalt pavement; Water damage; Feature mechanism; Reason and condition; Preventive measures
1. 引言
城市道路除具有交通功能外,还应满足汛期排涝的功能。城市道路沥青路面水损害是道路破损现象的主要病害之一,研究水对沥青路面的损害、预防,提高城市道路沥青路面抗水的能力是很有必要的。
2. 沥青路面水损害的特征
2.1 沥青路面水损坏发生的时间。
沥青路面水损坏时间多发生在春季和雨季。在春天冰雪融化的季节,路基开始融化解冻,当有部分区域未彻底化透存有冰冻层的时候,沥青路面极易翻浆、破损。在雨季,有时一场大雨就会导致路面大面积严重破坏。2004年夏季漯河市交通路在积水浸泡沥青路面24小时后,机动车道面层冲毁35%。
2.2 沥青路面水损坏发生路段。
路面的车流量大,重车、超载车多的路段,水损坏严重,车辆少的路段水损坏较轻。
2.3 沥青路面水损坏表观特征。
路面水损坏破坏之初,一般都先有小块的网裂、冒白浆(唧浆),在车辆反复碾压的作用下,逐渐掉粒、松散成坑槽。
2.4 沥青路面水损坏在病害位置。
沥青路面被水损坏的地方一般是上面层透水较严重,下面层排水又不畅的部位,如挖开可见下面有积水或浮浆,一般不是全路面同时被破坏,多半发生在沥青混合料不均匀或离析的地段。
3. 沥青路面水损害的机理
水进入沥青面层内并在其中滞留,会使沥青从集料表面剥落,降低沥青混合料的强度和模量,从而产生严重的推挤、掉粒,甚至松散等早期破坏。水通过沥青面层滞留在半刚性基层顶面,容易引起冲刷并有灰浆被唧出到面层表面,使沥青面层局部网裂和产生低洼变形,甚至逐渐形成坑洞。水长期浸泡路面基层或渗入基层,会使路面强度和承载能力显著下降,导致路面沉陷等结构性破坏。
3.1 冬春交替季节,雪水下渗进入路面,路面发生冰冻,地下土壤中的水分通过毛细作用向上聚集,冻结滞留在基层上面,空隙中充满了水,在冻融循环的作用下,或由于汽车动态荷载的作用,不断产生动水压力或真空负压,并反复循环。因水与集料的粘附力比沥青与集料的粘附力要大,水分逐渐渗入沥青与集料的界面上,剥夺沥青对石料的粘附,使沥青膜从石料表面上脱落剥离。在石料与沥青剥离发生掉粒松散后,沥青混合料不再成一个整体了。随着春季气温的升高,冰冻层融化后,道路地基的承载能力极为不均匀,车辆荷载反复作用,对基层表面产生冲击和挤动,基础的粉质部分如水泥、石灰以及土质部分变成为稀浆,通过道路的缝隙向上挤出,在沥青路面上可以见到唧浆,面层局部有网状裂缝。这就是水损害最初破坏的明显标志。当路面上出现块块泛白色的网状裂缝的时候,说明下面层沥青混合料中的沥青膜已经脱落,下面层沥青混合料松散,坑槽产生已是不可避免的。在道路维修中,面层开挖处可见底面层的沥青混合料呈松散状。
3.2 雨季:雨水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面,在大量快速行车作用下,产生很大的动水压力,冲刷基层混合料表层的细料,形成白色灰浆,灰浆通过面层的空隙被行车压唧到路表面,在被圧出的灰浆数量小的情况下,路面可能会出现网裂或变形,当被圧出灰浆多时,会使半刚性基层出现松散,并使路面出现较大的沉陷,严重影响行车安全和舒适。
4. 水损害产生的原因
4.1 设计方面:
4.1.1 设计单位对城市主干道及快速路过多考虑抗滑性,面层多采用Ⅱ型沥青混合料空隙率较大,形成面层内存水,而路面结构设计从不考虑路面结构层排水。
4.1.2 设有绿化带的城市道路,缺乏绿化带排水系统设计。雨水通过绿化带土壤下渗至路面结构层内,并长期滞留,使紧邻绿化带的路面过早出现破坏。
4.1.3 对路面结构层的抗水冲能力认识不足。路面结构层中的基层选择,不仅要求具有较高的强度,而且还应具有抗干缩,温缩及水冲刷的特性。
4.1.4 对路面结构层内排水系统,缺乏设计。
4.2 施工方面:
4.2.1 路面基层未严格按照配合比施工,例如:水泥稳定碎石基层掺水泥量过大,超过5%以上时,会引起强度增高、裂缝增多、抗水损害性差。
4.2.2 路面基层材料应选择碱性石料,含酸性的红色碎石尽量不要采用,尤其不要在上基层内使用。尽管在工程中遇到酸性石料时采用剥落剂等措施解决,但最终的效果并不理想。
4.2.3 沥青混合料中沥青质量低,或沥青搅拌中沥青用量少,造成沥青路面粘结力下降,一旦水浸,极易造成面层松散,路面破坏。
4.2.4 沥青混合料粗、细集料未严格配比拌均,或摊铺时石料离析严重,造成路面铺筑后局部空隙率大。
4.2.5 沥青面层碾压机械较轻,压实度达不到,造成上面层透水,下面层内存水。
4.3 养护方面:
4.3.1 路面积水时间过长,在积水过程中,交通流量大,时有超载车辆通过,造成沥青路面水损害。
4.3.2 沥青路面维护不及时。维修中对沥青路面的细小裂缝不注意,较大裂缝不重视,小病害逐步扩大,形成坑槽、沉陷,沥青路面水损害成片发展。
5. 预防沥青路面水损害的措施
5.1 设计方面。
在沥青路面结构设计中,首先,正确选择路面材料及配比。路面基层材料必须选用具有足够的强度和稳定性、较小的收缩变形和较强的抗冲刷能力的材料,严格控制细集料含量、结合料剂量及含水量。路面面层沥青混合料选用骨架密实型结构,配比中采用碱性石料;适当增加沥青面层厚度,一般不采用压实最小厚度值;沥青面层空隙率应控制在6%-8%范围之内。
其次,采取有效预防措施。在路边平侧石下设置透水混凝土垫层,充当盲沟作用以排除下渗到基层的自由水。对于车行道内设有绿化带的道路,车行道结构层边缘设置防水土工布,以隔断绿化带内水的渗入:为延缓基层裂缝向面层的反射,在路面面层与基层之间设置应力吸收层或在面层内铺设土工合成材料。
5.2 施工方面
5.2.1 控制原材料质量。各种原材料必须符合施工规范的要求。尤其是沥青面层所用石料、沥青,其质量的好坏是预防水损害成败关键所在。
5.2.2 混合料及配合比。沥青混合料应按施工配合比严格要求,并应避免混合料运输、卸料等环节的粗细集料离析现象。
5.2.3 重视沥青混合料摊铺与压实。
均匀的摊铺与充分的压实,是保证具有良好级配的沥青混合料获得所需物理力学性能的关键环节。调查表明实际沥青混合料级配波动很大,往往超出级配范围,实际的生产控制与施工过程中的离析是造成这种情况的原因所在。过度追求平整度,忽视压实度,是造成沥青路面病害的一大原因。只有在充分压实的前提下,达到合理的平整才是有意义的,否则平整度难以保持,路面松散坑槽等病害容易发生。因此,除了严格控制混合料生产外,在现场应控制好机铺宽度≤5~6m,并充分碾压,确保达到预定的压实要求(96%),或提高压实度到98%。
5.3 养护方面
5.3.1 加强沥青路面的日常养护:沥青路面在修建2-3年后,一些细小的裂缝就会表现出来。对于细小裂缝可采用浇洒乳化沥青方法提前预防水的渗透;道路使用5-6年后,沥青路面做一次稀浆封层或罩面处理,对于预防水损害,延长道路使用年限都是非常必要的。
5.3.2 及时排除路面内的积水,是预防或减少沥青路面水损害的重要措施。
6. 结语
城市道路沥青路面水损害的防治是一项系统工程,需要在设计、施工和监理、养护等各个环节加以控制,才能使沥青路面水损害减少,提高道路的使用寿命
[文章编号]1006-7619(2009)09-12-870
[作者简介]尼宏杰(1964- ),男,河南漯河人,工程师,从事市政工程设计工作。