公路路面水損毀治理

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國內(nèi)公路路面以瀝青混凝土路面是主要形式，在其施工完成后，水和空氣通過混合料內(nèi)孔隙和外界的連通空隙進(jìn)入混合料內(nèi)，一旦其不能及時(shí)外排則會滯留在混合料內(nèi)，在后期車輛荷載的動水壓力及溫度的共同作用下將會導(dǎo)致瀝青和礦料發(fā)生剝離現(xiàn)象，導(dǎo)致強(qiáng)度下降，即產(chǎn)生了水損毀現(xiàn)象，若其進(jìn)一步發(fā)展將會導(dǎo)致裂縫、唧漿、松散、坑槽等多種破壞形式。導(dǎo)致瀝青路面水損毀現(xiàn)象因素多種多樣，對該現(xiàn)象應(yīng)提高認(rèn)識、深入研究，從各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，才能有效降低和防治水損毀的發(fā)生與發(fā)展。

水損毀現(xiàn)象表層坑洞。表層坑洞是路面水損毀中最為普遍的現(xiàn)象，該種現(xiàn)象幾乎每條公路都存在，其差別主要為單位面積內(nèi)坑洞的個(gè)數(shù)和面積，通常半開式瀝青混凝土面層坑洞現(xiàn)象最為嚴(yán)重，其生成原因主要是水透入表層后滯留在表層下部與下層的交界面上，瀝青剝落現(xiàn)象從底層開始逐步向上擴(kuò)展，一旦底層較大石子被剝落下來則會導(dǎo)致混凝土失去強(qiáng)度，其在車輛荷載作用下將產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變。深度水損毀。若表面層為半開級配、中面層為密實(shí)式瀝青混凝土則當(dāng)自由水透入表層后會有較長時(shí)間從中面層的薄弱部位滲透到中面層，并在其中滯留，路面車輛荷載將使兩層瀝青混凝土內(nèi)部分碎石表層的瀝青剝落，最終導(dǎo)致表面網(wǎng)裂、形變及向外側(cè)推擠，最終生成坑洞，尤其是在冰凍地區(qū)，在冰凍期內(nèi)將會發(fā)生多次反復(fù)凍融，在化凍期間面層內(nèi)的自由水會導(dǎo)致深度水損毀，因此說深度水損毀的產(chǎn)生是水與重交通對較大孔隙內(nèi)瀝青面層的共同作用，水滯留在中面層內(nèi)，在荷載作用下面層受到強(qiáng)烈的水損毀。基層水損毀。水透過面層滯留在基層頂面后，在大量行車荷載作用下，基層混合料表層的細(xì)料在自由水所產(chǎn)生壓力的沖刷下會形成白色漿，漿體在車輛荷載作用下通過縫隙滲透到路面表層，若灰漿數(shù)量足夠大則會產(chǎn)生坑洞。若基層表面形成大面積唧泥則會導(dǎo)致基層頂面松軟，路面面層出現(xiàn)變形或網(wǎng)裂，最終導(dǎo)致路面破壞。水損毀是指降水或地表水在存有縫隙或不密實(shí)的路面進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)，導(dǎo)致路面產(chǎn)生早期破壞的現(xiàn)象，水進(jìn)入路面后在車輛荷載不斷產(chǎn)生動水壓力及抽吸的反復(fù)作用下，水分會逐漸穿透瀝青膜進(jìn)入瀝青與集料的界面上，由于水的極性作用使其較瀝青更易吸附在集料表面因而會降低瀝青的黏附性，最終導(dǎo)致瀝青逐步從集料表面剝離，并使瀝青與集料間的粘接力逐步喪失，最終導(dǎo)致瀝青路面混合料松散、脫粒并繼而形成坑槽現(xiàn)象。其主要包括以下兩個(gè)過程：瀝青膜從礦料表面剝離的過程。因水較瀝青更容易侵潤礦料表面，當(dāng)水分穿透瀝青膜將瀝青置換出來并進(jìn)入瀝青與礦料界面時(shí)則會降低瀝青的黏附性最終導(dǎo)致瀝青膜剝離；瀝青膜從礦料表面剝落的過程。瀝青膜剝離后將沿著礦料表面發(fā)生收縮和移動，最終形成小油皮或小油條，而礦料表面此時(shí)已被水侵潤，導(dǎo)致瀝青和礦料間形成互不相干的分離物，因此瀝青混合料變的松散而降低混合料的整體性并降低強(qiáng)度。

水損毀的影響因素瀝青性質(zhì)粘性大的瀝青內(nèi)存在較多的極性物質(zhì)，該物質(zhì)使瀝青對集料有良好的侵潤性，因此粘性大的瀝青對集料有更好的黏附性，其抗剝落能力強(qiáng)于粘性小的瀝青，生成的混合料具有更好的水穩(wěn)定性，此外瀝青中羧酸等成分對水損毀的產(chǎn)生極為敏感，說明即使粘性相同的瀝青因其化學(xué)成分不同導(dǎo)致其黏附性能有較大區(qū)別。集料性質(zhì)瀝青拌合物內(nèi)每種礦料均有其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)，拌合料能否產(chǎn)生剝落現(xiàn)象關(guān)鍵在于集料的親水性，親水性強(qiáng)的集料其對水的吸附能力則大，集料表面的瀝青膜則容易被水置換，而憎水性集料則正好相反，通常硅質(zhì)含量高、呈酸性的材料多為親水性材料，而硅質(zhì)含量低的材料則呈堿性，由于酸性材料與瀝青的黏附性不如堿性集料，且酸性越大與瀝青的黏附性也越差，同時(shí)，集料表面的化學(xué)性質(zhì)、紋理構(gòu)造、表面積以及清潔程度等對其與瀝青的粘附性能有影響?？紫堵驶旌狭峡紫堵实拇笮≈苯雨P(guān)系到瀝青路面的透水性，研究表明，8%的孔隙率是控制路面透水性的臨界點(diǎn)，當(dāng)路面孔隙率在8～15%的范圍時(shí)，一方面水容易進(jìn)入面層內(nèi)部，但卻難以迅速排除及蒸發(fā)，因此水會長時(shí)間滯留在面層內(nèi)，在車輛荷載的作用下則會產(chǎn)生較大的水壓力并形成動力水，繼而會產(chǎn)生水損毀破壞。

壓實(shí)度未進(jìn)行良好壓實(shí)的混合料的孔隙率將加大，因此為水的侵入提供了條件，壓實(shí)度不足的直接原因包括集料粒徑偏大而面層厚度相對較小，并與路面壓實(shí)中采用的機(jī)械及施工工藝相關(guān)，同時(shí)壓實(shí)溫度對瀝青混合料的壓實(shí)效果存在很大影響，混合料只有在一定程度上才能真正壓實(shí)。結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水效果目前人們對路面基層及地表排水采取多種措施，但卻忽視了對結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的排水，最終加劇了水損毀的發(fā)生。其主要原因是人們一直將水導(dǎo)致的路面結(jié)構(gòu)破壞歸咎于地下水的侵入，而忽視了降落在地表的水侵入路面面層的部分，導(dǎo)致地表水滲入的原因主要有路面材料過于松散，面層混合料空隙較大以及使用過程中出現(xiàn)各種裂縫等原因。

控制拌和料的空隙率公路路面面層多數(shù)為兩層或三層，預(yù)防水損毀應(yīng)考慮阻止水侵入路面結(jié)構(gòu)層，因此面層本身防水性能非常重要，大量試驗(yàn)表明在瀝青面層混凝土內(nèi)僅設(shè)一層密實(shí)型瀝青混凝土或增設(shè)一層瀝青砂來進(jìn)行預(yù)防水損毀遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，因?yàn)槊恳粚又杏兴秩雱t該層就會產(chǎn)生水損毀，因此面層內(nèi)各層均應(yīng)采用密實(shí)型瀝青混凝土，而不能完全寄托于排水層。提高集料與瀝青的粘接力影響混合料的粘接力的因素主要有瀝青與礦料的性質(zhì)、瀝青用量及礦料的比表面積，因此嚴(yán)格控制瀝青用量以保證在集料表面被瀝青充分裹覆的前提下可適當(dāng)減少瀝青膜的厚度；礦料的比表面積對混合料的粘接力也會產(chǎn)生較大影響，在其中加入適量的礦粉不僅會起到填充料的作用，也會增加其比表面積，而用于面層的混凝土集料需保證其既耐磨又有高磨光值的硬質(zhì)性。提高壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)可通過改善施工工藝來保證混合料能充分壓實(shí)，尤其是當(dāng)面層較薄、采用的混合料粗集料較多時(shí)，由于混合料溫度下降較快，可供碾壓的時(shí)間更短，因此提高了壓實(shí)要求，為盡可能提高瀝青混凝土面層的不透水性應(yīng)盡量提高其壓實(shí)度，減小路面空隙率，具體可通過采取對碾壓工藝重點(diǎn)控制，主要從壓路機(jī)的配置、機(jī)械排列及碾壓方式以及壓路機(jī)與攤鋪機(jī)的碾壓距離、碾壓溫度等工藝參數(shù)進(jìn)行控制，確保壓實(shí)度能滿足要求。

設(shè)置排水層、防水層在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分中是路面面層內(nèi)的排水，避免進(jìn)入面層內(nèi)的水分不能外排而導(dǎo)致水損毀現(xiàn)象，從實(shí)際水損毀現(xiàn)象分析往往表面水沒來得及滲透到中層或下層，此時(shí)表層或中層則已經(jīng)開始發(fā)生破壞，因此若在面層下面設(shè)置排水層則不能起到明顯效果，因此應(yīng)在面層內(nèi)設(shè)置適當(dāng)?shù)呐潘Y(jié)構(gòu)方可及時(shí)排放進(jìn)入路面的水分，減少水損毀現(xiàn)象。結(jié)語公路瀝青混凝土路面水損毀的發(fā)生與路面設(shè)計(jì)、施工、使用及養(yǎng)護(hù)管理均有緊密的關(guān)系，因此在施工過程中只有采取綜合措施，最大限度的避免水對路面面層產(chǎn)生不良影響，方能保證路面的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)瀝青路面的安全、穩(wěn)定高速運(yùn)行的目標(biāo)。