范 婷

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司,山西 大同 037006)

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瀝青路面滲水現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及防治措施

范 婷

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司,山西 大同 037006)

結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了瀝青路面滲水產(chǎn)生的原因及其危害性，并從面層結(jié)構(gòu)選擇、粗細(xì)集料選用、混合料合成級配、拌合碾壓溫度、施工工藝及路面防排水系統(tǒng)等方面，提出了綜合防治措施，以提高瀝青路面的使用壽命。

瀝青路面，滲水現(xiàn)象，防排水系統(tǒng)，原材料

1 概述

近年來，隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的進(jìn)一步加快，我國公路通車?yán)锍桃泊蠓黾?。?jù)交通部統(tǒng)計(jì)，截止到2010年年底，我國公路通車?yán)锍桃堰_(dá)398.4萬km，其中高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)7.4萬km。在高等級公路中，瀝青混凝土路面由于其造價低廉、修補(bǔ)方便和行車舒適性好等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。正當(dāng)全國各地的公路建設(shè)拉開如火如荼的建設(shè)高潮，一個不容忽視的質(zhì)量隱患呈現(xiàn)在每一位建設(shè)者的面前。在已建成通車的多條高速公路路面出現(xiàn)局部或大面積的網(wǎng)裂、坑洞、唧泥等現(xiàn)象。筆者通過近兩年來對多條高速公路的質(zhì)量跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)上述現(xiàn)象的主要原因是:瀝青路面滲水系數(shù)過大。

水是公路工程質(zhì)量的第一克星，防水與排水是考驗(yàn)公路耐久性的最關(guān)鍵指標(biāo)，路基含水量過大會導(dǎo)致土體強(qiáng)度指標(biāo)嚴(yán)重下降，這一點(diǎn)在土壤剪切試驗(yàn)中可以得到證明，而路面結(jié)構(gòu)中的自由水在泵吸及反復(fù)凍融的共同作用下會導(dǎo)致掉粒、松散、網(wǎng)裂、坑洞、唧泥等病害，有些路面由于連接層遭到水的破壞，甚至?xí)霈F(xiàn)大面積推移現(xiàn)象，而瀝青路面的主要作用就是防水，從各等級公路路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來看，即使表面層為開級配排水式瀝青混合料(OGFC),其下部也必須有一層密級配瀝青混合料作為隔水之用，從另一個角度講，密級配瀝青混合料的滲水指標(biāo)與其壓實(shí)度及空隙率可建立良好的對應(yīng)關(guān)系，事實(shí)上，密級配瀝青混合料路面的滲水系數(shù)也應(yīng)作為現(xiàn)場檢驗(yàn)的關(guān)鍵指標(biāo)。

既然水是破壞瀝青路面路用性能的主要元兇，那么我們在工程實(shí)踐中就要封堵水源，使水不易或根本不能進(jìn)入路面當(dāng)中。在工程建設(shè)中，我們應(yīng)該如何做，筆者通過多年的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合近年來國內(nèi)外一些先進(jìn)的施工防治措施，總結(jié)出如下防治措施。

2 瀝青路面滲水的防治措施

2.1 完善的路面防排水系統(tǒng)

為防止地下水的滲入，在基層鋪筑完成后，待基層表面干燥后，清掃干表面的浮塵即灑透層油，然后加鋪下封層。下封層鋪好后測其滲水系數(shù)要小于10 mL/min或不滲水。待鋪筑完上面層后再筑攔水帶等排水設(shè)施將路面表面積水盡快排入排水溝流出，以防大面積的積水滲入路面結(jié)構(gòu)層而破壞路面。對于中央分隔帶未進(jìn)行硬化封閉的道路，應(yīng)設(shè)置中央盲溝排水，潮濕地區(qū)的超高地段還應(yīng)設(shè)置中央分隔帶集水槽和集水井，并在豎曲線低點(diǎn)設(shè)置埋置于路基內(nèi)部的橫向出水口。

2.2 原材料的選用

1)集料與填料的選用。集料的吸水率和填料的親水系數(shù)可以反映出礦物材料的親水性，吸水率及親水系數(shù)越高表明水分更易滲透至混合料內(nèi)部并長期貯留，所以瀝青面層所用的粗、細(xì)集料及填料的各項(xiàng)檢測指標(biāo)均應(yīng)滿足JTG F40—2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求。有些指標(biāo)在不提高工程總體造價和當(dāng)?shù)夭馁|(zhì)條件能夠滿足的條件下，制定嚴(yán)于規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。例如：對于粗集料的表觀密度，規(guī)范要求：表面層不小于2.60，其他層次不小于2.50(因?yàn)槿绻∮谠撝担暇蜁懈嗟拈_口或閉口孔隙，水分就容易從其滲入)，對于粗集料的吸水率，規(guī)范要求：表面層不大于2.0，其他層次不大于3.0。而對于大部分的集料來說都能滿足該要求甚至優(yōu)于它很多，所以筆者建議將表觀密度要求為：表面層不小于2.70，其他層次不小于2.60，將吸水率要求為：表面層不大于1.0，其他層次不大于2.0；對于細(xì)集料的表觀密度、含泥量(<0.075 mm的含量)、砂當(dāng)量規(guī)范要求分別為：不小于2.50、不大于3.0%、不小于60%，筆者建議對于細(xì)集料的表觀密度、含泥量(<0.075 mm的含量)、砂當(dāng)量要求分別為：不小于2.60、不大于1.5%、不小于70%；對于礦粉等填料要嚴(yán)格控制其細(xì)度必須滿足規(guī)范要求。另外，還必須考慮集料與瀝青的粘附性等級，一方面可以通過瀝青改性的途徑來實(shí)現(xiàn)這一指標(biāo)，另一方面還可以改變集料表面的極性來減弱親水性，增強(qiáng)親油性，例如用消石灰或水泥漿對粗集料進(jìn)行預(yù)浸；對于細(xì)集料而言，應(yīng)選擇質(zhì)量穩(wěn)定的石灰?guī)r機(jī)制砂，盡量少摻配天然砂，但如果一種細(xì)集料無法滿足摻配要求時，首先應(yīng)保證級配曲線的合理性；填料必須選擇親水系數(shù)小于1的礦物材料，而且數(shù)值越小，混合料抗剝落性能就越強(qiáng)。

2)瀝青的選擇。在高等級瀝青路面中，瀝青作為一種有機(jī)的膠結(jié)材料，它的種類與等級的選擇尤為重要。有條件的施工單位應(yīng)盡量繪制本區(qū)域不同標(biāo)號瀝青的溫度—粘度曲線，并在工地試驗(yàn)室配置布氏粘度計(jì)，以方便確定各類瀝青的拌合、攤鋪、碾壓溫度，如果工作時的材料溫度低于了規(guī)范推薦粘度所對應(yīng)的溫度，那么瀝青在混合料內(nèi)的活動就會受到影響，瀝青混合料的空隙率就會變大，試驗(yàn)證明，當(dāng)現(xiàn)場混合料空隙率大于7%時，路面會出現(xiàn)大面積滲水。對于施工現(xiàn)場而言，粘—溫曲線是確定碾壓區(qū)域和碾壓遍數(shù)的重要參考依據(jù)。

從上面的分析中我們可以得到的結(jié)論是：粘度較小的高標(biāo)號瀝青更易于壓實(shí)，但是粘度的降低同時也會造成動穩(wěn)定度的下降，導(dǎo)致瀝青路面在使用過程中出現(xiàn)明顯的車轍，這一矛盾必須在配合比設(shè)計(jì)階段解決，事實(shí)上，配合比設(shè)計(jì)階段最為重要的三個指標(biāo)就是：空隙率、動穩(wěn)定度、滲水系數(shù)，值得關(guān)注的是:考慮到試驗(yàn)室內(nèi)壓實(shí)功和控制水平要高于現(xiàn)場，所以配合比設(shè)計(jì)階段對空隙率和滲水系數(shù)的要求都要明顯高于現(xiàn)場，這一點(diǎn)一定要區(qū)別對待。

2.3 路面結(jié)構(gòu)層類型的選擇

為了使瀝青路面表面層結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，防止雨水下滲，我們通常采用密級配瀝青混合如：AC-13或SMA-13型路面結(jié)構(gòu)層作為上面層，也就是細(xì)粒式密級配瀝青混合料，這里我們關(guān)鍵是控制4.75 mm，2.36 mm這兩個關(guān)鍵篩孔的通過率接近中值以及0.3 mm，0.6 mm兩級篩孔通過率不宜過大，既要保證級配曲線平滑又要保證其與最大理論密線的相對位置合理，特別注意中間集料不宜過多，以免造成“大S”級配曲線，這種級配雖動穩(wěn)定度較高但難于壓實(shí)，現(xiàn)場殘留空隙率較大。借助Excel 2007電子表格的功能，反復(fù)調(diào)配各種集料的摻配比例，使混合料的間隙率及空隙率指標(biāo)均符合《規(guī)范》要求，這樣才能兼顧高溫穩(wěn)定性和抗?jié)B性能的要求，有效阻止了水分的下滲。

2.4 配合比的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)段的鋪筑

在選定好路面結(jié)構(gòu)層的類型后，我們就需進(jìn)行目標(biāo)配合比的設(shè)計(jì)，測定其各項(xiàng)性能指標(biāo)，空隙率要嚴(yán)格控制在4%左右，滲水系數(shù)要求小于90 mL/min，經(jīng)動穩(wěn)定度及水穩(wěn)定性檢驗(yàn)合格后，完成目標(biāo)配合比的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行生產(chǎn)配合比時，首先必須以目標(biāo)配合比的標(biāo)準(zhǔn)級配曲線為基準(zhǔn)，反復(fù)調(diào)配各熱料倉材料的摻配比例，使生產(chǎn)配合比曲線基本與目標(biāo)配合比曲線接近，然后以目標(biāo)配合比確定的最佳油石比為基礎(chǔ)，上下各浮動0.3%，再進(jìn)行一次最佳油石比的選擇，完成生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)。鋪筑試驗(yàn)路段目的是為了確定各道工序的溫度、碾壓工藝及松鋪系數(shù)等生產(chǎn)參數(shù)，同時也是對配合比設(shè)計(jì)的現(xiàn)場驗(yàn)證。

2.5 料倉的標(biāo)定及生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)整

高等級公路瀝青混合料的拌合必須采用間歇式3000型或4000型全電腦控制拌合設(shè)備，在拌合前必須對各冷料倉的傳感計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確地標(biāo)定并繪制冷料倉流量標(biāo)定曲線，以確保各冷料倉進(jìn)料比例適配，不致出現(xiàn)溢料和等料現(xiàn)象。集料通過烘干筒加熱后通過各級振篩二次篩分后進(jìn)入各熱料倉，我們對各熱料倉的集料篩分后借助Excel 2007電子表格的功能遵照上述原則進(jìn)行合理的比例調(diào)整，直到滿意為止。

在拌合加熱時應(yīng)特別注意：集料、瀝青的加熱一定要嚴(yán)格按照J(rèn)TG F40—2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定加熱，礦粉不需加熱。尤其是瀝青，根據(jù)選用的等級加熱至所需的溫度,不能過高或過低。溫度過高，瀝青老化，瀝青與集料的粘結(jié)力降低，致使壓實(shí)后的混合料空隙增大，路面滲水增大；溫度過低，拌合不均勻，會出現(xiàn)花白料，壓實(shí)也不會密實(shí)。同時每盤料拌合時間應(yīng)控制在45 s～60 s之間。

生產(chǎn)過程中，我們應(yīng)根據(jù)配合比確定的標(biāo)準(zhǔn)曲線波動范圍及每日混合料馬氏試驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合現(xiàn)場檢驗(yàn)對各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)際上，路面施工過程中的各類病害均會造成滲水系數(shù)的異常，對于施工現(xiàn)場出現(xiàn)的各種問題一般依下述原則進(jìn)行調(diào)整：

1)當(dāng)現(xiàn)場混合料出現(xiàn)密集裂紋、推擁、泛油等現(xiàn)象時，表明級配偏細(xì)或油石比偏?。粡牟牧系慕嵌壬现v，可能是集料吸水率或填料的親水系數(shù)偏大；從現(xiàn)場處置的角度上講，可能是下承層清理不干凈，粘結(jié)層沒有起到作用造成的，我們應(yīng)該有的放矢，有針對性的解決問題。

2)離析是瀝青混合料最為常見的病害，其產(chǎn)生的原因也相當(dāng)復(fù)雜，主要有以下幾方面：a.拌合站拌缸系統(tǒng)出現(xiàn)故障，攪拌不均勻。b.拌合站落距太大，卸料時產(chǎn)生了二次離析。c.級配不合理，大直徑顆粒太多，造成了粗集料的集聚。d.溫度偏低，導(dǎo)致混合料流動性下降，攤鋪機(jī)二次攪拌起不到作用。e.如果混合料出現(xiàn)大面積滲水，首先應(yīng)從混合料質(zhì)量角度出發(fā)，檢查試驗(yàn)室內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)是否在可控范圍內(nèi)，如果馬氏空隙率超出規(guī)范規(guī)定的5%(上面應(yīng)控制在4.5%以內(nèi)),說明材料的級配或油石比存在問題，必須進(jìn)行調(diào)整。反之，如果各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，就必須從攤鋪和碾壓的角度查找原因。

2.6 合理的施工工藝

混合料的攤鋪、碾壓對路面滲水的影響也非常大，在攤鋪、碾壓過程中要注意以下事項(xiàng)：

1)嚴(yán)格按規(guī)范所要求的溫度及時進(jìn)行攤鋪、碾壓。如壓實(shí)溫度過低，瀝青混合料就不能壓實(shí)，達(dá)不到所要求的壓實(shí)度，路面空隙率必然增大，滲水現(xiàn)象不可避免。

2)當(dāng)采用兩臺或多臺攤鋪機(jī)進(jìn)行縱向同時攤鋪時，每兩臺攤鋪機(jī)之間的間距不宜大于20 m～30 m，振動壓路機(jī)的碾壓速度宜控制在3 km/h～5 km/h，縱向接縫的搭接碾壓寬度為20 cm～30 cm，并對縱向接縫用大噸位輪胎壓路機(jī)進(jìn)行搓揉碾壓，以防滲水。

3)振動壓路機(jī)應(yīng)遵循“高頻、低幅、緊跟、慢壓”原則，振動頻率要求35 Hz～50 Hz，振幅為0.3 mm～0.8 mm。碾壓倒車時，應(yīng)先停振停車，再慢速起動，以免瀝青面層產(chǎn)生推擁、開裂。

3 結(jié)語

我們在瀝青路面施工過程中嚴(yán)格把握以上六點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)，瀝青路面的滲水現(xiàn)象將會大大地減少，瀝青路面的使用壽命將會大大地提高。我相信，在日臻完善的施工工藝和國家有關(guān)公路質(zhì)量監(jiān)檢措施的不斷加強(qiáng)，我國的公路建設(shè)質(zhì)量定會得到進(jìn)一步的改善。

[1] JTG F40—2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JTG D50—2006,公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] JTG/E 20—2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].

On reasons for leakage of asphalt roadbed and prevention measures

Fan Ting

(ShanxiYuanfangRoadandBridge(Group)Co.,Ltd,Datong037006,China)

Combining with the engineering practice and experience, the paper analyzes the reasons for the roadbed leakage and its hazards, and points out the comprehensive prevention measures from the selection for surface topping structure, selection for coarse aggregate, grading of the mixture, mixed compaction temperature, construction craft and roadbed prevention and drainage system, so as to enhance the lifespan of the asphalt roadbed.

asphalt roadbed, leakage, prevention and drainage system, raw material

1009-6825(2017)11-0157-03

2017-02-08

范 婷(1986- )，女，工程師

U416.217

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