高速公路水损坏及防治.pdf

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1、高速公路水损坏及防治杨福芹，丁彦军，张家动(辉县市公路局，河南辉县453600)摘要：本文列举了许多高速公路旱期比较常见的损坏类型。重点讲述了高速公路沥青路面最常见的一种破坏形式水损坏，并从设计、施工、规范、材料各方面分析了水损坏的原因及防治措施。关键词：高速公路；沥青路面；材料；水损坏；防治措施中图分类号：U416．02文献标识码：B文章编号：1672—401l(2011)03—0149—020前言近年来我国高速公路的建设速度很快，路基路面的早期损坏问题引起了广泛的关注。20世纪80年代以前我国对沥青路面的研究主要集中于其高温稳定性、路面抗滑

2、性及低温开裂等几个方面。由于公路运输的Et渐繁忙、里程的延伸及车辆荷载的日益增大，沥青路面的水损害情况日益加剧，逐步成为一个严重的公路路面病害问题。高速公路早期损坏的类型我国高速公路路基路面存在的较为普遍的早期损坏现象，可归纳为以下六类：(1)沥青面层早期损坏：车辙、泛油、松散、坑槽、水损害破坏；(2)水泥混凝土路面断板、折角、接缝跳车；(3)桥面铺装局部破损；(4)结构物连接不顺畅、桥头及接缝跳车；(5)路基沉降，如软土路段、．高填方路堤、半填半挖路段的沉降和开裂；(6)高边坡滑塌。这些损坏有多种原因，但大多发生在雨季，基本上都与水有关。我国

3、的公路沥青路面水损害，主要是指渗透入沥青路面的自由水分在温度变化及车载负荷的作用下，逐步侵入沥青与集料的界面上，导致沥青膜从集料表面剥离以及集料之间的黏结力丧失而发生路面破坏的过程。危害形式主要为：网裂、变形和坑洞；松散、坑槽；泛油和油斑。2沥青路面水损坏的原理及其原因2．1沥青路面水损坏的原理2．1．1水降低沥青和集料之间的黏附力及黏结力依据极性理论，沥青可以理解为表面活性物质在非极性碳氢化合物中的溶液。沥青和各集料等经过一定极配形成混合料之后，黏附于各种石料表面形成吸附层。而水是强极性分子(含氢键)，故更易依附于石料表面。若所用沥青是低极性

4、的，则沥青～石料之间的黏附基本上是限于简单的物理意义上的吸附，容易为水剥离。沥青路面中的材料，沥青和各集料之间存在合理的极配，沥青混合料仍会在自由水的作用下，受到一定的影响。一方面，自由水介入沥青与各集料之间，在高速行驶的车轮下形成高压水流，长时间反复冲刷各集料表面的沥青膜，导致沥青膜过早地脱落；另一方面，由于自由水的反复侵蚀，沥青面层由底部向顶部，逐渐松散，沥青与各集料之间的黏结力减弱，结构强度降低。黏附力和黏结力的损失相互影响，共同造成水损害及导致其恶化。2．1．2路面内部动力水压的冲刷破坏路面的雨水大部分经路面的横坡和纵坡排走，亦有相当一

5、部分通过路面的空隙、接缝等渗透入路面结构之内。若路基及路面下层为透水性较低(渗透系数≤10。crn／s)时，渗入路面结构内部的自由水便无法渗出，被迫形成滞留水，长期浸泡和冲刷基层材料中的结合料，使之形成灰浆而被挤压出路面，降低了沥青路面的强度及承载力。更为严重的是，滞留水在车辆荷载及行车速度日益增大的情况下，形成空隙水压力，直接对周围的沥青混合料施加冲刷压力，扩张裂缝及加大表面孔隙率，降低沥青路面结构的整体强度，从而产生各种形式的破坏。2．2沥青路面水损害两个方面的原因2．2．1路面设计因素(内因)(1)沥青与集料的黏附性不足；沥青与集料的黏附

6、性主要受自身性质的影响。如沥青与矿料的化学成分；沥青与矿料表面的界面张力；沥青的黏性；矿料的空隙率；矿料的含水量和含泥量等。研究表明，若黏附性不足4级以上，沥青膜容易脱离，造成路面水损害。(2)沥青路面结构厚度与沥青混合料不匹配：我国现行路面设计规范没有明确给出沥青混合料极配形式与结构厚度的关系，但过去的经验是结构层厚度为极配中最大集料尺寸的2．5倍。虽然最大集料尺寸在我国现行公路沥青路面设计规范中没有明文定义，但根据美国superpave定义：集料最大公称尺寸为筛余第一次大于10％的筛号的上一级筛子。从我国常用的沥青混合料矿料极配中，可以看出

7、，集料最大粒径尺寸其实就是superpave所定义的集料最大公称尺寸。但有时按照规范要求的材料施工，严格管理，并遵守了厚度最大粒径的2．5倍关系去设计面层，路面仍然发生了早期破坏，应该说除了其他种种原因之外，层厚为最大集料尺寸的2．5倍关系，也应值得研究。根据美国的superpave的技术研究成果表明：沥青结构层厚度要求大子集合料最大公称尺寸的3倍，当粗集料含量高时，这个比值应更高。集料粒径与面层厚度不匹配，集料粒径显得过粗，与其相匹配的厚度显得稍薄，这样即易使混合料产生离析，又不利于压实，这是我国沥青路面水损坏早期破坏的原因之一。(3)沥青路

8、面压实度不够，孔隙率过大。施工中对沥青路面压实度重要性认识不够，我国目前高速公路沥青路面施工存在一种现象就是只注重路面平整度。由于平整度是竣工验收的一