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瀝青路面的水穩(wěn)定性

2011-08-15 00:46:05潘英澤
黑龍江交通科技 2011年7期
關(guān)鍵詞:黏附性臺(tái)座凍融

潘英澤

(黑龍江省龍建路橋第三公工程有限公司)

瀝青路面的耐久性主要依靠瀝青與集料之間的黏附程度,水和礦料的作用破壞了瀝青與集料之間的黏附性,是影響瀝青路面耐久性的主要因素之一。在我國(guó)水損害問題仍是一個(gè)尚未被充分認(rèn)識(shí)的潛在危險(xiǎn)。無論在冰凍地區(qū),還是在南方多雨地區(qū),水損害都有可能發(fā)生。水害發(fā)生后使得瀝青與集料脫離,從而使路面出現(xiàn)松散、剝離、坑洞等病害,嚴(yán)重危害道路的使用性能。

1 瀝青路面水穩(wěn)性作用機(jī)理

瀝青路面的水損壞包括兩種過程,首先水浸入瀝青中使瀝青黏附性減小,導(dǎo)致混合料的強(qiáng)度和勁度減小;其次水進(jìn)入瀝青薄膜和集料之間,阻斷瀝青與集料的相互黏結(jié),由于集料表面對(duì)水比對(duì)瀝青有更強(qiáng)的吸附力,從而使瀝青與集料表面的接觸面減小,使瀝青從集料表面剝落。

水穩(wěn)性破壞作用機(jī)理的主要依據(jù)是黏附理論。站附是指一種物體與另一物體黏結(jié)時(shí)的物理作用或分子力作用。目前用來解釋瀝青集料間的黏附理論包括力學(xué)理論、化學(xué)反應(yīng)理論、表面能理論及分子定向理論等。影響瀝青與集料之間黏結(jié)力的因素包括:瀝青與集料表面的界面張力,瀝青與集料的化學(xué)組成,瀝青黏性,集料的表面構(gòu)造,集料的孔隙率,集料的清潔度及集料的含水率,集料與瀝青拌和的溫度。

2 瀝青路面水穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法

對(duì)于瀝青路面水穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法分為兩類:

(1)用瀝青裹覆標(biāo)準(zhǔn)集料,在松散狀態(tài)下浸入水中煮沸,觀察瀝青從集料上剝離的情況;

(2)使用擊實(shí)試件(或路面巖心取樣),在浸水條件下,對(duì)路面結(jié)構(gòu)的服務(wù)條件進(jìn)行評(píng)估。

測(cè)試方法包括:煮沸試驗(yàn),浸水馬歇爾試驗(yàn),浸水間接拉伸試驗(yàn),浸水車轍試驗(yàn),凍融臺(tái)座試驗(yàn),Lottman條件下的間接拉伸試驗(yàn)等。

①煮沸試驗(yàn)

煮沸試驗(yàn)為區(qū)分擁青膜剝落與未剝落提供了直觀的結(jié)果,可作為最先選用的試驗(yàn),也可用于施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量控制。但是瀝青含量、等級(jí)、集料等級(jí)以及水煮時(shí)間均會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。該試驗(yàn)只能反映黏附力損失或?yàn)r青剝落的情況,但卻忽視了黏聚力的損失。同時(shí)由于該方法采用主觀評(píng)價(jià),評(píng)定結(jié)果往往因人而異。

②浸水馬歇爾試驗(yàn)

浸水馬歇爾試驗(yàn)是我國(guó)常用的評(píng)價(jià)瀝青路面水穩(wěn)定性的方法。該方法試驗(yàn)簡(jiǎn)單,易于操作,且能區(qū)分開不同瀝青等級(jí)、不同性質(zhì)集料水穩(wěn)性的優(yōu)劣,不失為一種衡量瀝青路面水穩(wěn)性的有效方法。

③凍融臺(tái)座試驗(yàn)法

凍融臺(tái)座試驗(yàn)試圖模擬在路面使用5年時(shí),瀝青黏結(jié)力發(fā)生的變化。標(biāo)準(zhǔn)試件用較好的單一粒徑集料拌制的瀝青混合料制作而成,然后放在臺(tái)座上,在水中重復(fù)凍融循環(huán);直到與路面設(shè)計(jì)壽命相關(guān)的裂紋出現(xiàn)為止。該試驗(yàn)結(jié)果對(duì)判定混合料抗剝落潛力,能得到較好的結(jié)果。

④浸水間接拉伸試驗(yàn)

浸水間接拉伸試驗(yàn)要求試件在程水真空壓力下達(dá)到55%~80%飽和度。試驗(yàn)結(jié)果是通過浸水與不浸水條件下試件的間接抗拉強(qiáng)度比來評(píng)定。該方法應(yīng)用范圍廣,一般具有較好的相關(guān)性。

⑤凍融劈裂試驗(yàn)

凍融劈裂試驗(yàn)方法與浸水間接拉伸試驗(yàn)方法相似,只是增加了凍融循環(huán)的條件,主要為了模擬冰凍地區(qū)瀝青面層的工作環(huán)境,加劇水對(duì)混合料的破壞程度。

⑥浸水車轍試驗(yàn)

浸水車轍試驗(yàn)方法是把車轍試驗(yàn)放在浸水條件下進(jìn)行。通過浸水與不浸水條件不分別得出的動(dòng)穩(wěn)定度值之間的比值來評(píng)價(jià)混合料的水穩(wěn)定性。

我國(guó)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)規(guī)定用煮沸法檢驗(yàn)瀝青與集料之間的黏附性,用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)檢驗(yàn)瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

3 提高瀝青路面水穩(wěn)定性技術(shù)措施

(1)完善路面結(jié)構(gòu)排水系統(tǒng)。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證地表水、地下水及時(shí)排出結(jié)構(gòu)之外。

(2)瀝青材料選擇應(yīng)考慮選取黏度大的瀝青和表面活性成分含量高的瀝青。

(3)集料選擇,在其他各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求的前提下,盡量選擇SiO2含量低的堿性集料,若不可能得到堿性集料時(shí),應(yīng)摻加外摻劑,以改善黏附性,如消石灰、抗剝離劑等。

(4)施工時(shí)保持集料干燥,無雜質(zhì),拌和充分,攤鋪時(shí)不產(chǎn)生離析,碾壓時(shí)保證達(dá)到壓實(shí)要求等。

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