关于沥青路面渗水问题的分析
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沥青路面渗水试验检测分析与防治措施摘要:一般评价沥青路面施工状况质量与后期养护技术水平的主要指标为渗水性、车辙深度和路面平整度等。
因此,快速、准确检测并评价沥青路面各项性能指标,对评判路面施工质量工作而言尤为关键。
但是,在现场施工试验检测过程中,检测结果一般会受沥青路面空隙率、路面压实度、混合料离析度、动水压导致的细料流失几大试验检测影响因素影响,由此会降低试验检测结果精度。
鉴于此,本文是对沥青路面渗水试验检测分析与防治进行研究和分析,仅供参考。
关键词:沥青路面;渗水试验;检测;防治措施一、沥青路面渗水试验检测分析1、合理选择监测点在同一测试路面内,由于公路沥青路面施工中,混合料拌合、摊铺及压实度完全不同;再加上公路在后期运营阶段各路段交通运输荷载大小、作用时间长短等存在很大差异。
因此,外侧行车道磨损更为严重。
针对这一实际情况,在对沥青路面试验检测时,要合理选择试验监测点。
本文重点结合某省某高速公路项目,对试验情况进行说明:以下数据统计结果为某省某高速公路沥青路面渗水试验参数记录情况:表1某省某高速公路沥青路面渗水试验参数记录情况测点1数据记录表测点2数据记录表测点3数据记录表通过上述试验结果可以看出,即使是同一沥青路面路面,但由于试验监测点位置不同,沥青路面渗水系数和最终试验检测结果也存在很大差异。
因此,在现场监测试验时,必须根据试验检测目的,合理选择路面监测点。
若是为监测路面质量损害情况,则最好将监测点设于路面受力最为复杂的区域;若公路路面高低起伏不明显,较为平整,且不存在质量病害,只是为了预防性养护监测,可将试验监测点设于路面无明显病害处即可。
2、正确读取试验检测参数通过现场试验发现,有些参数变化较大,但与现场路面实际渗水情况截然不同;有些区域试验检测读数较大,但现场水流只是渗入底座后滞留于路面表层,而并非真正下渗到沥青路面内部。
这种试验检测结果在粗糙沥青路面试验中较为常见,说明沥青路面路段尚未真正形成上、下层之间相互贯通的深大裂缝。
第37卷第18期2021年9月甘肃科技Gansu Science and TechnologyVol.37No.18Sep.2021浅析沥青路面水损害成因及防治措施冯铎(甘肃省交通科学研究院集团有限公司,甘肃兰州730000)摘要:沥青路面水损害指沥青路面因孔隙及水的交互作用及交通荷载和气候因素的反复作用下,造成沥青膜从粒料表面剥落,进一步诱发唧浆、结构松散、坑洞等次生病害发生。
文章通过对沥青路面水损害成因进行了分析探讨,及沥青路面水损害机理系统分析的基础上,从原材料选择、路面结构设计、施工工艺、防排水系统等方面提出了具体的防治措施,为公路工程水损害治理提供参考。
关键词:沥青路面;水损害;防治措施中图分类号:U416沥青路面水损害现象影响路面使用性能及行车安全,近年来受到越来越多的关注。
沥青路面早期破坏大多与水有关,在各种早期破坏类型中,水损害是最主要也是危害最大的。
沥青路面的水损害,是指沥青路面因孔隙及水的交互作用及交通荷载和气候因素的反复作用下,使进入路面孔隙的水不断产生水压力或积水的循环作用,致使水分逐渐侵入沥青与粒料的接口,造成沥青膜从粒料表面剥落,从而导致沥青混凝土内部黏结力逐渐衰退,路面结构功能下降。
此外,由于沥青膜剥落进一步诱发唧浆、结构松散、坑洞等次生病害发生。
因此,采取有效措施减轻并解决水损害问题,是当前沥青路面早期病害研究所面临的主要问题UF。
1沥青路面水损害成因分析水侵害对沥青路面影响中最具代表性的表现是剥落,所谓剥落是沥青混合料在受外力作用(如水分、温度、交通量、空气)下,使得沥青黏结料界面与矿料之间的粘附性损失或沥青胶结料本身的凝聚力降低,造成沥青与矿料分离,进而降低沥青混合料的结构强度,而沥青混合料的强度主要来自沥青与矿料之间的粘附性与矿料之间的嵌挤作用,若发生剥落现象则会使沥青与矿料间丧失黏结力,对路面的结果、使用性能及服务年限会产生极大的负面影响。
造成沥青路面水损害的因素很多,且不是单一成因或机理可以解释,通常由多种不同因素构成,主要成因分述如下:1.1材料因素1.1.1沥青沥青胶结料的吸附特性及抗剥能力受到沥青等级、质量、化学成分、黏度、酸性物质含量、蜡含量及与粒料的接触面积等因素,这些性质会影响沥青和粒料在拌合中的吸附能力及裹附能力。
沥青混合料路面水损害原因分析及防治对策初探摘要:城市道路作为城市的一项基础服务项目建设,其质量好坏直接关系到人们的日常生活质量,颇受人们的重视,但目前我国城市道路沥青混合料路面水损害却常常发生一些病害,本文针对这些病害我们首先应该找到其发生的原因才能对症下药进行必要的处理。
关键词:沥青混合料路面;水损害;原因分析;防治对策中图分类号:u416.217文献标识码: a 文章编号:前言;鉴于目前沥青混凝土路面水损害的特点,在优化路面结构设计的同时,更应重视现场的施工管理,规范施工程序,提高工程质量,强化运营管理,以提高沥青路面抗水损害的能力,延长路面的使用寿命,提高公路建设的投资效益。
1沥青混合料路面水损害原因分析1.1沥青面层的压实沥青面层的压实,目前常以当日沥青拌合站取样试验的马歇尔密度的平均值作为本批次混合料摊铺路段压实度的标准密度。
通过这种方法确定标准密度值应有个前提,即沥青拌和站在生产过程中所使用的材料质量、矿料级配与生产配合比确定无显著变化,只有满足了这个前提才能保证该批次沥青混合料的物理性质与组成设计相一致。
但在实际生产过程中,由于碎石本身的物理性质不稳定,导致了各热料仓中集料的级配组成发生变化,根本无法满足上述的前提条件,则以当日沥青拌合站取样试验确定的马歇尔密度作为标准密度是不科学的。
以此来测算施工现场的压实度是不真实的,也难以真实的评价沥青路面的压实质量。
1.2沥青混合料的离析运输和摊铺过程中造成离析拌和机向料车放料时,由于机车落差较大,各种混合料的密度不同,易使沥青混合料离析;混合料从运料车上倒入摊铺机受料斗时,再次出现离析。
当运料车倒完一车料开走后,摊铺机受料斗两翼板上的积存料含粗集料较多,细集料较少,如不能够连续供料使料斗两翼板及早翻动使混合料混合搅拌,则摊铺后极易造成局部离析。
宽幅摊铺导致混合料离析施工中为减少纵向接缝,在摊铺机的熨平板两端往往要接长熨平板,以增加摊铺宽度。
沥青路面渗水系数指标沥青路面渗水系数指标是衡量路面防水性能的一个重要指标。
它是指在一定时间内,单位面积上沥青路面的渗水量。
沥青路面渗水系数的大小直接影响到路面的排水能力和抗水涝能力。
在设计和施工沥青路面时,合理选择和控制沥青路面渗水系数指标,对于提高路面的抗水涝性能、增强路面的使用寿命具有重要意义。
人工加水法是指在待测试的沥青路面上均匀撒水,一定时间后通过路面表面渗水总量与撒水总量的比值来计算沥青路面渗水系数。
一般来说,测试时需要在路面上撒水以达到一定的水头和流量,通过测量水的渗透深度和时间,再通过计算得出沥青路面渗水系数。
人工加水法是一种简单易行的实验方法,但由于实验过程中撒水的均匀度和水头的控制等因素会影响测试结果的准确性。
水压法是指在待测试的沥青路面上施加一定的水压,将水压传递到路面下部,观测水从路面下渗的速度和量,通过计算得出沥青路面渗水系数。
水压法相较于人工加水法,更加客观和准确,能够直接测量沥青路面在一定水压下的渗水性能。
但水压法需要一定的设备和技术支持,并且对于路面结构和路面厚度要求较高,不适用于柔性薄层沥青路面的渗水系数测试。
沥青路面渗水系数的数值一般位于0.1mm/min到10mm/min之间。
数值越小,说明沥青路面的抗渗水性能越好。
根据不同的路面用途和地理条件,沥青路面渗水系数的要求也不同。
例如在高寒地区和高海拔地区,由于冻融循环和霜融力对路面结构的影响较大,沥青路面渗水系数应控制在较小的范围内,以减少水的渗透和路面的损坏。
沥青路面渗水系数与多种因素有关,其中最主要的因素包括沥青混合料的配合比、沥青质量、路面结构和路面施工质量等。
合理选择和控制沥青混合料的配合比、沥青质量和路面结构能够改善路面的渗水性能和抗水涝能力。
而严格控制路面施工质量,并加强养护和维修工作,能够有效减少沥青路面的渗水系数。
总之,沥青路面渗水系数的指标是评价路面防水性能的重要参数之一、合理选择和控制沥青路面渗水系数,对于改善路面的抗水涝能力和使用寿命具有重要意义。
沥青路面具有良好的力学性能、较好的耐久性以及行车的舒适性和安全性等优点,被广泛应用于我国高等级公路的建设中。
但是由于沥青路面工程的多变性、复杂性及结构设计和施工质量控制等种种原因,在建成通车后不久,因雨水、交通流量及行车荷载等诸多外界因素,尤其是冻融循环交替作用,使得沥青路在设计使用年限内的早期破坏时有发生。
从已有沥青路面的早期破坏情况来看,最为常见、最为严重的危害就是水破坏现象,这越来越引起广大公路工程技术人员的关注。
沥青路面的水破坏,说到底主要是由路面渗水性引发的。
沥青路面的早期损坏基本上都与水有关,主要表现为在通车后的第一个雨季,沥青路面出现不同程度的车辙、表面松散、坑洞等损坏。
这种现象在南方多雨地区尤其明显,并造成一定的经济损失和社会影响。
因此,充分认识和深入研讨沥青路面的渗水特性及其变化规律、影响沥青路面渗水性能的各项因素,最大限度防止和减轻其渗水性而造成的水破坏,这无疑对保证沥青路面质量,提高重载大交通量下沥青路面使用性能具有重要的意义。
1沥青路面的渗水机理及危害水是沥青混凝土路面病害最主要的诱发因素之一,是使沥青路面早期破坏和加速破坏的主要原因。
沥青混凝土路面所出现的各种病害如:坑槽、松散、剥落、龟裂、下陷等无一不与水的侵蚀有关。
路面的透水危害主要表现包括对材料本身的危害和对整个路面结构的危害。
摘要:分析了沥青路面的渗水机理及其危害性,提出严格控制原材料、合理选择混合料配合比、提高路面施工质量、采用新型路面结构和材料、增强沥青和集料的粘结力是防止沥青路面渗水的有效措施。
关键词:沥青路面渗水机理解决办法关于沥青路面渗水问题的分析Analysis of Creepage Problem aboutAsphalt Pavement■重庆交通学院陆兆峰/LUZhaofeng长安大学秦旻/QINMin陈新轩/CHENXinxuan■图1CMTM施工技术Construction Technology(1)水力冲刷。
路面渗水时,车辆轮胎前面的水可能被挤进混合料的孔隙中,当车辆通过时轮胎后面又将水分吸出,这个压一拉循环就把沥青从集料上扯离开来。
孔隙所到之处都会出现这种冲刷作用。
而孔隙的连通就将这种水力冲刷带到混合料的各个角落,从而加速混合料的早期破坏。
更有甚者,压实不好的材料,被交通车辆压实后,进入孔隙中的水分却不能再出来,造成孔隙水压力。
温度升高时会有膨胀应力加速水的流动和粘结破坏,温度低则结成冰亦有同样的破坏性。
(2)置换作用。
由于水的极性很强,沥青与集料间的化学粘结相对较弱,水则可以通过较强的定向力吸附到带电荷的集料表面。
因此集料表面或多或少有亲水疏油的能力,酸性集料较碱性集料更具有亲水性。
如果集料表面潮湿,沥青将无法将水趋散而与集料粘附,然而水却可以穿透沥青膜将沥青同集料分离,所以应尽量避免混合料同水接触。
一旦路面渗水,水分进入路面空隙而很难流出,驻留在路面里的水分就会在集料的表面发生置换作用。
即使沥青将集料全部裹复,但尖角或粗糙处的沥青膜非常的薄,实验证明,水也能渗透薄膜到集料表面,破坏沥青同集料的粘结,发生沥青薄膜破裂现象。
尤其是冬季的雪水进入路面中,通过反复的冻融,在沥青同集料之间产生膨胀应力,更加速了它们的剥离。
1.2对路面结构层的破坏通常情况下,高等级公路沥青路面大都采用面层、基层、垫层等多层式结构类型。
水对路面结构层的破坏主要表现在水透过面层进入面层同基层的交界面上,导致路面的冲刷、唧泥等早期损坏现象。
一旦面层同基层的脱离,路面同基层之间的抗剪力急剧降低,导致整个路面的强度难以保证,此时的路面结构也不再符合路面设计时的层状理论。
雨水一旦侵入基层,基层强度和路面整体承载能力将急剧下降,重者将导致路面结构性破坏。
目前沥青混合料的早期破坏中,由于路面的渗水导致基层承载能力下降发生的破坏占有相当大的比重。
2路面渗水原因分析及解决办法路面的渗水问题是个综合的问题,影响因素较多,涉及到混合料配合比设计,施工摊铺、碾压和路面厚度等,故需要全面地来进行解决,单一从某个方面着手很难得到理想的效果。
2.1从原材料控制可能造成的渗水原材料质量的好坏是保证沥青路面质量的前提。
沥青路面原材料的控制包括对粗集料、细集料、沥青、矿粉等的质量管理和检查。
集料的品质差(如棱角性差)、沥青的使用性能不佳等因素,都会影响集料与沥青的粘附,而集料与沥青的粘附力下降会导致沥青膜与集料之间丧失粘结力并从集料颗粒表面脱落下来,集料颗粒间由于沥青膜的脱落,会因此形成许多渗水的缝隙,渗水又加剧破坏沥青膜与集料粘附,从而引起面层剥落和松散,削弱沥青混凝土路面强度和密实性。
目前,我国公路沥青路面用的碎石普遍存在吃“百家饭”的现象,碎石质量无法保证,粘土含量大,针片状含量超标,导致沥青路面品质不稳定和空隙率偏大。
因此,沥青路面用的碎石必须统一集中生产,采用先进的锥式或反击式破碎机生产工艺,严格筛分,不合格的碎石绝不用于沥青路面施工。
优先选用碱性石料,因其与沥青的化学吸附作用强,对于花岗岩、石英岩、砂岩等酸性石料则应掺加消石灰粉、生石灰粉、水泥或其它抗剥离剂,以改善沥青和集料的粘结性。
沥青最好选择低针入度、高软化点、高粘度的优质沥青,含蜡高的沥青不宜使用,还可以对沥青掺加各种不同类型的改性剂来提高沥青的粘附性,即使用改性沥青。
2.2混合料配合比设计解决路面渗水沥青混合料的配合比设计中,是以一定粒径一定比例的粗集料构成骨架,骨架之间由矿粉、石屑、沥青等材料进行填充。
粗集料间应留有适宜的孔隙率,孔隙率太小,会将粗集料骨架撑开,或导致碾压过程中粗骨料破碎,破坏沥青混合料的整体结构,影响路面的抗滑性能;孔隙率过大,沥青混合料容易出现缝隙,容易造成路面渗水。
所以,沥青混合料路面的渗水问题首先应该从配合比设计入手,就是要在沥青混合料矿粉、石屑、沥青含量和粗集料骨架间隙之间取得平衡。
细集料连同矿粉、沥青填充于骨架间隙,以标准级配范围为基础,选择三种以上粒径不同的粗细集料进行组合试配,分别测量粗集料间隙率和混合料中粗集料骨架孔隙率,进行生产配合比、目标配合比设计,而且还需通过试拌试铺进行验证、调整,直至得到满意的沥青路面路用性能为止。
另外,在沥青混合料配合上,还应调整粗细集料筛孔的通过率来满足骨架孔隙率的体积指标要求。
2.3从施工工艺解决路面渗水渗水的问题也要从施工的角度来进行解决,在沥青路面施工过程中,各道工序都应严格把关,以有效减少混合料材料离析和温度离析,确保沥青面层均匀。
沥青混合料在拌和、运输、摊铺过程中都会出现一定的离析,施工中如不认真处理,摊铺的面层就会存在不均匀性,特别是在粗集料较多的位置,沥青混凝土的空隙率较大,路面渗水就愈严重,如图中2所示,这是对某施工现场雨天的拍摄图片,呈黑色的地方出现严重的渗水。
(1)拌和:经常检查搅拌机中的相关部件,如拌叶等,并严格控制加热温度、搅拌时间和拌和工艺,注意观察混合料中是否有明显骨料分离、花白料现象,如发现,应查明原因,及时处理。
2006.01建设机械技术与管理施工技术Construction Technology(2)运输:运输车辆的运力应能保证大于拌和机产量,车辆装料时需按照前、后、中的顺序移动装料以减少离析。
适当平整运输通道,降低行驶速度,使运输过程中尽量减少颠簸,另外对沥青拌和料要采取保温措施,尤其是较长距离的运输,应加盖蓬布等。
(3)摊铺:尽量采用具有大直径、低转速螺旋布料器的摊铺机,降低螺旋布料器的高度,并使混合料的高度超过螺旋布料器,这样可以提高螺旋布料器的输送率,降低转速,减少不同物料颗粒之间的惯性差异。
另外还要控制摊铺的宽度,最好不超过6~7m,摊铺宽度较大时,应采用梯队摊铺,这样可以降低离析,保证摊铺的均匀性。
施工中如仍发现不均匀现象,应及时进行人工处治。
其次,保证摊铺机匀速连续作业也是十分关键的,为此,除正确调整设备的结构参数和运行参数外,使用具有现场二次搅拌功能的混合料再拌转运车是非常有效的办法,它既避免了以往自卸车与摊铺机的直接接触又保证了给摊铺机受料斗的连续供料。
(4)碾压:沥青面层碾压不充分,压实度达不到要求。
在面层施工过程中,常常由于碾压时混合料温度偏低,碾压不及时,施工操作不规范或片面追求表面平整度等原因,造成路面压实度不足,路面空隙率偏大,致使路面渗水,导致早期破坏。
碾压过程一般分为初压、复压和终压三个工序。
这三个工序有两种基本的配置类型可供选择:“钢轮+振动钢轮+钢轮”与“钢轮+胶轮+钢轮”,各碾压工序使用的压实机械搭配要合理。
初压时应均匀地向光轮上喷洒雾状水,以免热拌和温度料粘附在光轮上影响路面的平整度。
碾压温度的把握十分重要:碾压温度过高,易发生碾压过程开裂、推移现象;温度偏低,会加大粒料之间的内部磨擦阻力,形成局部开裂、松散、不平整等。
碾压速度也应符合技术要求,压路机启动和停止需缓慢,不得突然刹车、旋转调头、大角度斜行等;回压时应在无制动停机后进行。
2.4采用新结构、新技术、新材料SMA是近年来出现的一种非常引人注目的新型路面结构,它是按照内摩擦角最大的原则,以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架,然后按照空隙率较小的原则,以沥青玛蹄脂填充骨架的空隙,形成一种骨架密实结构的混合料。
SMA粗集料含量多,形成了骨架嵌挤结构,因此高温性能好。
SMA空隙率很小,几乎不透水,加上集料和玛蹄脂的粘附性很好,因而具有较好的水稳定性和耐久性。
同时,SMA粗集料用量多,路表粗糙,抗滑性能较佳。
国内多条公路的路面表层均采用了这种形式,使用效果良好。
近年来国内一些道路研究工作者还对半柔性铺装技术进行了研究。
半柔性铺装最早为法国专利,并称为“Salviacim”施工法。
日本也在1961年以“半柔性铺装与半柔性铺装施工法”为名称申请了专利,如大林道路株式会社、鹿岛道路株式会社以及日本铺道株式会社等多家企业均对此进行了研究。
半柔性铺装材料的组成为多孔沥青混合料基体与水泥胶浆,即将特殊级配的水泥胶浆灌入多孔沥青混合料基体空隙之中而兼有水泥混凝土(刚性)与沥青混合料(柔性)双成优点的一种路面材料。
该材料利用骨料间的嵌挤作用与水泥胶浆自身的强度,可以大大改善材料的力学性能与使用性能,同时还具有耐油污、可着色等优点,是一种值得大力发展的新型路面材料。
另外,为提高阻止雨、雪水渗入的能力,在粗粒式沥青混凝土上加设土工布防水层也是实际施工中多采用的方法。
国内外所开发研制的一些路面强化剂对于沥青路面也能起到引进防止渗水的作用,如:TL2000路面强化剂。
3结语总之,沥青路面渗水是引起沥青路面早期破损的一个重要因素,通过严格控制原材料、合理选择混合料配比、提高路面施工质量、采用新型路面结构和材料、增强沥青和集料的粘结力等措施,可以有效防止路面渗水的发生发展,延长公路的使用寿命。