论文部分内容阅读
【摘 要】 水损害对沥青混凝土面层质量的影响相当严重，通过对沥青混凝土面层的水损坏问题，分析水损害的特征和形成机理，从调整沥青混合料级配、强化下封层、增设中央分隔带排水设施、改变桥面铺装工法等措施对水进行封、堵、排，对沥青混凝土面层的水损害起到了一定的防治作用。
【关键词】 公路;沥青面层;桥面;水损害;防治
一、水损害的特征和形成机理
沥青面层水损害破坏，是指沥青路面在存有水分的条件时，经受交通荷载和温度胀缩的反复作用下，一部分水分逐渐侵入到沥青与集料的界面上，由于水动力的作用，沥青膜逐渐从集料表面脱、剥落，并导致集料间的粘结力丧失而发生的面层破坏。水损害最显著的标志之一就是在沥青面层上可以看到白色的唧浆和一块块泛白色的网状裂缝区。这时，实际上下面层已经成为沥青膜完全剥落的松散集料，再发展下去就会形成网裂、龟裂、松散及坑槽。
根据水损害的来源不同，我们将破坏原因主要归结为以下三种：
1、路面雨水下渗形成的水损害。
雨水通过沥青路面的表层渗入混合料内部，并逐步进入路面的下面层。由于沥青路面的下面层一般是空隙率较大的沥青混合料，水分滞留在粒料间的空隙中，在水动力的作用下，沥青膜逐渐从集料表面剥落并形成松散体。集料在行车荷载作用下不断撞击基层，基层的粉质部分如水泥、矿粉及土质部分等便逐渐形成灰浆，通过路面的缝隙向上挤出，在沥青路面上形成唧浆。
2、中央分隔带积水形成的水损害。
中央分隔带路缘石标高一般高出绿化填土（10-15cm）cm，形成一个人造水池。当对中央分隔带的树木、花草进行浇灌，或者雨季多余水分都可能通过中央分隔带渗入土基或基层中，使路基土浸润湿软，路基整体承载力下降，造成路面结构性破坏，进而造成路面破坏;部分水分进入基层后在行车作用下，多余水分或泥浆一部分逐步浸入结构层内部，使集料逐步脱离形成松散体，一部分则通过结构的细小裂缝一直贯入到结构中部或磨耗层，形成又一种水损害破坏。
3、桥面铺装形成的水损害。
（1）桥面铺装层设计原因
①目前使用中的大部分桥梁，其排水是通过桥面横坡，将水汇集到较低的一侧经集水口、通过泄水管排除。而对渗入到沥青路面结构层和积聚在防水层表面的层间水则没有设置排除通道，最终造成桥面渗水不能迅速排除，这些滞留水改变了桥面混凝土的工作性，在车辆荷载的作用下造成桥面损坏。
②绝大部分桥梁均未设置防水粘结层，或仅设置了防水层，从目前对铺装结构的研究认为，防水粘结层能起到良好的防水和吸收应力的作用，并提高沥青砼铺装层和水泥砼铺装层的粘接性。
（2）桥面铺装层施工原因
①桥面铺装水损坏病害，主要表现为渗入桥面铺装各结构层间的水对沥青混合料的损坏，引起沥青膜与石料的分离。桥面铺装在没有防水层的情况下，水分还将直接侵蚀水泥砼铺装层，尤其是冬季桥面撒盐融冰形成的盐水侵蚀，极易导致水泥砼桥面破损，如水分进一步侵蚀到板梁，会造成桥梁上部结构破损。
②旧有桥梁虽设置了泄水孔，往往施工中预留的泄水孔高于桥面，或虽低于桥面但仍高出防水层表面，排水功能丧失或部分丧失，造成泄水不畅。
③沥青砼铺装层施工中易发生混合料离析和压实不足的工序缺陷，造成局部沥青砼桥面和结构层内部孔隙率过大而透水。
④桥面铺装层与引道面层混合料类型不同，应该更为密实，然所需数量又不多，因此混合料的拌制质量难以保证，混合料质量存在差异性，易造成沥青混凝土面层透水，应单独拌制，特殊施工为宜。
二、水损害的预防
鉴于沥青混凝土面层水损坏的的特征及机理与水的来源有密切关系，根据多条公路施工的经验教训，就水的封、堵、排及施工过程控制等方面谈谈预防水损害的几种方法。
1、选择合理的级配和压实度
为防止路面水直接进入沥青混凝土面层而造成破损，关键是选择合适的沥青混合料及级配，其次是严格控制压实度，二者的最终目的都是减小空隙率。对普通密级配的沥青混凝土来说，粗集料基本上是悬浮在沥青砂中的，如孔隙率小于极限孔隙率（一般小于3%），沥青在夏季受热膨胀时无适当的空隙可去，便容易泛油，产生拥包和车辙等流动变形。当孔隙率大于5%时，通过试验沥青路面又是透水的。鉴于这种情况，在进行配合比设计时，一方面是增大粗集料含量，尽可能形成骨架密实结构，尽可能减少砂用量，适当增加石粉用量，且使混合料的级配范围不突破规范中规定的范围，但也不接近中值，混合料的孔隙率控制在（3-5）%;通过施工验证，取得较好的效果;另外，施工时的压实度控制也是至关重要的。《公路沥青路面施工技术规范》（JTJF40-2004）规定沥青路面的压实度为马歇尔试验密度的96%;既有4%的孔隙率存在的可能，加之设计时考虑的（3-6）%孔隙率，实际施工后的总孔隙率达到7%以上;在施工时，要尽可能增加压实度，以混合料的总孔隙率不大于5%为宜。
在抗滑层中为了解决抗滑性能与水稳定性矛盾的主要方法就是增加沥青与集料的粘附性和抗剥离性。例如使用生石灰粉或水泥代替矿粉，经过通车运行证明，路面平整、效果良好。另外，采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）也是比较成功的一种方法。
2、封层的选用
为防止面层渗入的雨水滞留在基层表面甚至渗入下承层，使基层破坏或路基软化，设置一个良好的防、排水性及粘结性的下封层也十分重要。例如，施做沥青同步碎石封层，就有良好的防、排水性及粘结性，而且在基层和下面层之间形成一个不透水的界面，同时改性沥青良好的延伸性，延缓了基层裂缝的反射。在外侧路缘石底部设置横向盲沟及硬路肩下设置级配碎石垫层，确保渗入下面层的水能够顺利排出。
3、中央分隔带防排水的设置
对于中央分隔带的防水途径，采用一封二堵三排。封就是取消中央分隔带绿化，用现浇混凝土对中央分隔带进行全封闭，为保持美观性，可以每隔一定距离放置盆景进行美化;堵就是利用防水土工布将中央分隔带土与路基、基层和面层隔开，以堵住中央分隔带浇灌水和雨水不外渗;排就是在中央分隔带底部防水土工布上侧敷设纵向渗水管，中央分隔带水通过纵向渗水管汇集，并通过横向排水管排出路基。
4、桥面沥青路面水损害的防治
桥面沥青路面水损害也是路面水损害的重发区之一，为防止水损害，常规做法是在桥面施工后对桥面进行铣刨或抛丸处理，直接露出骨料，然后实施粘层和同步碎石封层（即防水层），同时将泄水管标高降到不高于防水层标高或在泄水管周围布设条形水孔，使路面结构层的水能顺利排出。
三、结语
通过对多条公路的实践证明，只要对沥青混合料配合比进行优化，严格控制好沥青混合料的压实度，选用合理的封层，采取积极有效的方式对中央分隔带进行防排水设计，认真清理水泥混凝土桥面铺装的浮浆并采取行之有效的防排水处理，沥青混凝土面层水损坏病害是能预防的，沥青混凝土面层水损坏的原因是多因素的，这些因素包括材料、结构、施工工艺、车辆荷载、自然力等。以上种种因素在不同条件下、不同程度的进行交叉组合、相互制约，对沥青混凝土面层构成一个错综复杂的受力环境。因此在维修时要正确找到解决问题的对策，即要有全面的观点，又要具体问题具体分析，这样总结出来的维修对策，才能确保沥青路面铺设后具有良好的使用性能，沥青路面的水损害是完全可以减少和避免的。
参考文献：
（1）用水泥、消石灰替代矿粉提高沥青混合料抗剥落性能的研究.江苏交通科技，2003（03）
（2）李思.瀝青路面水损害分析.山东科技，2008（07）
【关键词】 公路;沥青面层;桥面;水损害;防治
一、水损害的特征和形成机理
沥青面层水损害破坏，是指沥青路面在存有水分的条件时，经受交通荷载和温度胀缩的反复作用下，一部分水分逐渐侵入到沥青与集料的界面上，由于水动力的作用，沥青膜逐渐从集料表面脱、剥落，并导致集料间的粘结力丧失而发生的面层破坏。水损害最显著的标志之一就是在沥青面层上可以看到白色的唧浆和一块块泛白色的网状裂缝区。这时，实际上下面层已经成为沥青膜完全剥落的松散集料，再发展下去就会形成网裂、龟裂、松散及坑槽。
根据水损害的来源不同，我们将破坏原因主要归结为以下三种：
1、路面雨水下渗形成的水损害。
雨水通过沥青路面的表层渗入混合料内部，并逐步进入路面的下面层。由于沥青路面的下面层一般是空隙率较大的沥青混合料，水分滞留在粒料间的空隙中，在水动力的作用下，沥青膜逐渐从集料表面剥落并形成松散体。集料在行车荷载作用下不断撞击基层，基层的粉质部分如水泥、矿粉及土质部分等便逐渐形成灰浆，通过路面的缝隙向上挤出，在沥青路面上形成唧浆。
2、中央分隔带积水形成的水损害。
中央分隔带路缘石标高一般高出绿化填土（10-15cm）cm，形成一个人造水池。当对中央分隔带的树木、花草进行浇灌，或者雨季多余水分都可能通过中央分隔带渗入土基或基层中，使路基土浸润湿软，路基整体承载力下降，造成路面结构性破坏，进而造成路面破坏;部分水分进入基层后在行车作用下，多余水分或泥浆一部分逐步浸入结构层内部，使集料逐步脱离形成松散体，一部分则通过结构的细小裂缝一直贯入到结构中部或磨耗层，形成又一种水损害破坏。
3、桥面铺装形成的水损害。
（1）桥面铺装层设计原因
①目前使用中的大部分桥梁，其排水是通过桥面横坡，将水汇集到较低的一侧经集水口、通过泄水管排除。而对渗入到沥青路面结构层和积聚在防水层表面的层间水则没有设置排除通道，最终造成桥面渗水不能迅速排除，这些滞留水改变了桥面混凝土的工作性，在车辆荷载的作用下造成桥面损坏。
②绝大部分桥梁均未设置防水粘结层，或仅设置了防水层，从目前对铺装结构的研究认为，防水粘结层能起到良好的防水和吸收应力的作用，并提高沥青砼铺装层和水泥砼铺装层的粘接性。
（2）桥面铺装层施工原因
①桥面铺装水损坏病害，主要表现为渗入桥面铺装各结构层间的水对沥青混合料的损坏，引起沥青膜与石料的分离。桥面铺装在没有防水层的情况下，水分还将直接侵蚀水泥砼铺装层，尤其是冬季桥面撒盐融冰形成的盐水侵蚀，极易导致水泥砼桥面破损，如水分进一步侵蚀到板梁，会造成桥梁上部结构破损。
②旧有桥梁虽设置了泄水孔，往往施工中预留的泄水孔高于桥面，或虽低于桥面但仍高出防水层表面，排水功能丧失或部分丧失，造成泄水不畅。
③沥青砼铺装层施工中易发生混合料离析和压实不足的工序缺陷，造成局部沥青砼桥面和结构层内部孔隙率过大而透水。
④桥面铺装层与引道面层混合料类型不同，应该更为密实，然所需数量又不多，因此混合料的拌制质量难以保证，混合料质量存在差异性，易造成沥青混凝土面层透水，应单独拌制，特殊施工为宜。
二、水损害的预防
鉴于沥青混凝土面层水损坏的的特征及机理与水的来源有密切关系，根据多条公路施工的经验教训，就水的封、堵、排及施工过程控制等方面谈谈预防水损害的几种方法。
1、选择合理的级配和压实度
为防止路面水直接进入沥青混凝土面层而造成破损，关键是选择合适的沥青混合料及级配，其次是严格控制压实度，二者的最终目的都是减小空隙率。对普通密级配的沥青混凝土来说，粗集料基本上是悬浮在沥青砂中的，如孔隙率小于极限孔隙率（一般小于3%），沥青在夏季受热膨胀时无适当的空隙可去，便容易泛油，产生拥包和车辙等流动变形。当孔隙率大于5%时，通过试验沥青路面又是透水的。鉴于这种情况，在进行配合比设计时，一方面是增大粗集料含量，尽可能形成骨架密实结构，尽可能减少砂用量，适当增加石粉用量，且使混合料的级配范围不突破规范中规定的范围，但也不接近中值，混合料的孔隙率控制在（3-5）%;通过施工验证，取得较好的效果;另外，施工时的压实度控制也是至关重要的。《公路沥青路面施工技术规范》（JTJF40-2004）规定沥青路面的压实度为马歇尔试验密度的96%;既有4%的孔隙率存在的可能，加之设计时考虑的（3-6）%孔隙率，实际施工后的总孔隙率达到7%以上;在施工时，要尽可能增加压实度，以混合料的总孔隙率不大于5%为宜。
在抗滑层中为了解决抗滑性能与水稳定性矛盾的主要方法就是增加沥青与集料的粘附性和抗剥离性。例如使用生石灰粉或水泥代替矿粉，经过通车运行证明，路面平整、效果良好。另外，采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）也是比较成功的一种方法。
2、封层的选用
为防止面层渗入的雨水滞留在基层表面甚至渗入下承层，使基层破坏或路基软化，设置一个良好的防、排水性及粘结性的下封层也十分重要。例如，施做沥青同步碎石封层，就有良好的防、排水性及粘结性，而且在基层和下面层之间形成一个不透水的界面，同时改性沥青良好的延伸性，延缓了基层裂缝的反射。在外侧路缘石底部设置横向盲沟及硬路肩下设置级配碎石垫层，确保渗入下面层的水能够顺利排出。
3、中央分隔带防排水的设置
对于中央分隔带的防水途径，采用一封二堵三排。封就是取消中央分隔带绿化，用现浇混凝土对中央分隔带进行全封闭，为保持美观性，可以每隔一定距离放置盆景进行美化;堵就是利用防水土工布将中央分隔带土与路基、基层和面层隔开，以堵住中央分隔带浇灌水和雨水不外渗;排就是在中央分隔带底部防水土工布上侧敷设纵向渗水管，中央分隔带水通过纵向渗水管汇集，并通过横向排水管排出路基。
4、桥面沥青路面水损害的防治
桥面沥青路面水损害也是路面水损害的重发区之一，为防止水损害，常规做法是在桥面施工后对桥面进行铣刨或抛丸处理，直接露出骨料，然后实施粘层和同步碎石封层（即防水层），同时将泄水管标高降到不高于防水层标高或在泄水管周围布设条形水孔，使路面结构层的水能顺利排出。
三、结语
通过对多条公路的实践证明，只要对沥青混合料配合比进行优化，严格控制好沥青混合料的压实度，选用合理的封层，采取积极有效的方式对中央分隔带进行防排水设计，认真清理水泥混凝土桥面铺装的浮浆并采取行之有效的防排水处理，沥青混凝土面层水损坏病害是能预防的，沥青混凝土面层水损坏的原因是多因素的，这些因素包括材料、结构、施工工艺、车辆荷载、自然力等。以上种种因素在不同条件下、不同程度的进行交叉组合、相互制约，对沥青混凝土面层构成一个错综复杂的受力环境。因此在维修时要正确找到解决问题的对策，即要有全面的观点，又要具体问题具体分析，这样总结出来的维修对策，才能确保沥青路面铺设后具有良好的使用性能，沥青路面的水损害是完全可以减少和避免的。
参考文献：
（1）用水泥、消石灰替代矿粉提高沥青混合料抗剥落性能的研究.江苏交通科技，2003（03）
（2）李思.瀝青路面水损害分析.山东科技，2008（07）