杜顯平(中鐵二十四局集團(tuán)有限公司路橋分公司)

在早期破壞的諸多現(xiàn)象中，水損壞成為影響最深、危害最大的一類。利用已經(jīng)取得的研究成果，探討采用恰當(dāng)?shù)氖┕ご胧p少水損壞的影響，對(duì)提高施工質(zhì)量、延長(zhǎng)公路使用壽命、降低維護(hù)費(fèi)用具有十分長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。

1 以各種形式存在的水破壞現(xiàn)象

(1)混合料剝落

路面泛油、結(jié)構(gòu)松散、坑槽等病害現(xiàn)象是伴隨混合料的剝落發(fā)生的。集料不管是酸堿性，都存在剝落現(xiàn)象，環(huán)境因素造成了不同程度的剝落。瀝青的粘性與極性、集料的巖石種類與潔凈性以及比表面積等都是影響剝落的原因。

(2)內(nèi)部松散、坑洞

滯留在面層的水分降低混合料的穩(wěn)定性，進(jìn)而削弱了其強(qiáng)度，導(dǎo)致混合料松散成碎石狀。松散的混合料，在行車(chē)荷載作用下，流失剝落的石料形成坑洞，坑洞隨后繼續(xù)擴(kuò)大形成坑槽。

(3)泛漿

從裂縫或?qū)娱g空隙進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的自由水，因?yàn)槁访鎯?nèi)排水能力差，長(zhǎng)期浸泡基層頂面，在反復(fù)行車(chē)荷載作用下，沖刷基層結(jié)合料形成白漿。路面的泛漿現(xiàn)象，就是白漿被擠壓通過(guò)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的空隙或裂縫到達(dá)路表。

2 解讀水損壞的原因

2.1 產(chǎn)生水損壞的外因

(1)水和動(dòng)水壓力

水侵入瀝青與骨料之間，導(dǎo)致瀝青混凝土粘附性損壞，在行車(chē)荷載導(dǎo)致的動(dòng)水壓力作用下，形成剝落、坑槽、網(wǎng)裂等早期破壞現(xiàn)象。水侵入下層透水性較低的路面結(jié)構(gòu)，就會(huì)長(zhǎng)期浸泡和沖刷基層材料，最終導(dǎo)致泛漿、唧漿破壞，削弱路面基層強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

(2)荷載因素

近年來(lái)，高速公路上重型貨車(chē)在車(chē)輛組成中的比例顯著增加，而且普遍存在超載現(xiàn)象。這些貨車(chē)成為了決定路面早期破壞的一個(gè)很重要因素。我們從下面兩個(gè)方面論述這個(gè)問(wèn)題。

情況一：路面的疲勞破壞在軸重超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)會(huì)大大增強(qiáng)，甚至導(dǎo)致路面直接強(qiáng)度破壞。從表1給出的超載情況下路面各層破壞年限變化情況，可以看出使用年限的削減度與軸壓增長(zhǎng)值有級(jí)數(shù)關(guān)系，荷載的大小決定了路面結(jié)構(gòu)的使用時(shí)間。

情況二：超載行車(chē)不僅增大路面的強(qiáng)度負(fù)擔(dān)，車(chē)輪與路面間復(fù)雜的應(yīng)力分布使面層間的剪切破壞可能性增加。通過(guò)對(duì)比各層次力學(xué)性能對(duì)剪切破壞的影響，可以得出結(jié)論：泊松比對(duì)路面結(jié)構(gòu)的剪切破壞起決定作用，同時(shí)基層與面層模量的相差情況對(duì)剪切破壞同樣至關(guān)重要。施工中應(yīng)該避免追求大模量的基層的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，采用各結(jié)構(gòu)層的合理組合，以達(dá)到良好的使用性能。

表1 路面各層破壞的時(shí)間與軸壓的關(guān)系

2.2 產(chǎn)生水損壞的內(nèi)因

(1)過(guò)大的空隙率

空隙率對(duì)瀝青面層初期損壞影響深遠(yuǎn)。路面初期破壞在孔隙率超過(guò)8%的路面較為嚴(yán)重，當(dāng)空隙率低于7%時(shí)路面情況較好。

研究表明：瀝青混合料透水的臨界空隙率是8%，路面透水性在其空隙率小于8%時(shí)很低;路面透水能力增長(zhǎng)迅速在空隙率超過(guò)8%。此外空隙率對(duì)路面的強(qiáng)度起到一定作用，空隙率由4%上升到8%時(shí)，瀝青混凝土的抗拉能力削弱了1/2;開(kāi)級(jí)配型瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度是密級(jí)型的1/2左右。

綜上所述，瀝青混合料的空隙率是決定路面初期破壞的顯著因素，瀝青路面在施工過(guò)程壓實(shí)不足的情況下空隙率偏大，削弱了它的抗疲勞破壞能力，進(jìn)而瀝青面層的整體性能大打折扣。

(2)壓實(shí)度重視不足

壓實(shí)對(duì)路面結(jié)構(gòu)的性能有重要作用。施工單位過(guò)于顧忌平整度和構(gòu)造深度要求，造成了壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)。如國(guó)內(nèi)率先提出并實(shí)現(xiàn)平整度指標(biāo)要求的滬寧高速公路，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，未保證壓實(shí)的前提下實(shí)現(xiàn)了平整度要求，結(jié)果第二年夏天就出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的水破壞問(wèn)題。

(3)集料與瀝青的性質(zhì)

集料的礦物質(zhì)成分、比表面積、表面清潔度對(duì)混合料穩(wěn)定性有顯著影響。集料與水的吸附作用強(qiáng)弱是影響剝落的關(guān)鍵因素：對(duì)水吸附作用強(qiáng)的集料通常偏酸性，這種集料對(duì)瀝青的吸附作用偏弱;對(duì)水吸附作用弱的集料通常偏堿性，這種集料對(duì)瀝青的吸附作用稍強(qiáng)。集料比表面積大，表面清潔程度高，表面富含豐富的高價(jià)金屬離子時(shí)，集料對(duì)瀝青的吸附作用更加穩(wěn)定可靠。

富含多種極性物質(zhì)的高粘性瀝青，可以與集料產(chǎn)生更好的吸附作用，比低粘性瀝青抵抗水侵害能力強(qiáng)。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較高的公路施工時(shí)，采用抵抗水破壞能力更強(qiáng)的改性瀝青是有必要的。

(4)路面排水系統(tǒng)

以自由水形式滯留在路面中的水如果不能及時(shí)排出就會(huì)引起各種形式的早期破壞現(xiàn)象。設(shè)置合理、質(zhì)量過(guò)硬的排水系統(tǒng)對(duì)于防止水損壞提高路面使用性能有著重要作用。

對(duì)進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的水形式進(jìn)行分類：通過(guò)各種空隙和裂縫侵入路面內(nèi)的表面自由水;通過(guò)虹吸現(xiàn)象侵入路面結(jié)構(gòu)的地下水;道路兩側(cè)的臨時(shí)滯水。正常情況下，路面內(nèi)自由水是通過(guò)緩慢的滲流過(guò)程從路基向四周的土壤逐漸散開(kāi)，這個(gè)滲流過(guò)程的速度受到周?chē)刭|(zhì)狀況和路基滲透性影響。采用滲透性差的路基和填土，會(huì)將路面結(jié)構(gòu)包裹起來(lái)，進(jìn)而使水分困在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。這些被“圍困”的水分就是路面早期破壞的元兇，因?yàn)槁访媛坊膹?qiáng)度及結(jié)構(gòu)抗疲勞能力都受到不同程度的削弱，所以建立良好的排水體系，實(shí)現(xiàn)水分迅速排出路面和路基，很有必要。

3 采取適當(dāng)?shù)氖┕ご胧┛刂扑茐?/h2>

3.1 防止混合料離析

(1)集料管理方面：選用清潔、均質(zhì)集料，選取結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬、地表平整的場(chǎng)地堆放集料，為避免降水等氣候影響要采取遮蓋措施。

(2)拌和工藝控制：嚴(yán)格控制油石比、拌和溫度和拌和時(shí)間，生產(chǎn)過(guò)程中不能隨意變動(dòng)試拌結(jié)果，并盡量保證拌和均勻。

(3)按從前到后的次序，對(duì)運(yùn)輸卡車(chē)實(shí)施裝料。

(4)攤鋪機(jī)應(yīng)在運(yùn)料車(chē)離去后及時(shí)收料斗，以避免混合料離析。

(5)混合料在攤鋪機(jī)螺旋輸送器上先前滾動(dòng)產(chǎn)生離析，應(yīng)通過(guò)在螺旋傳輸器前設(shè)置通長(zhǎng)擋板，避免其發(fā)生。

(6)提高攤鋪工藝：合理施工設(shè)計(jì)，采用多臺(tái)攤鋪機(jī)分批次跟進(jìn)作業(yè)，保證攤鋪過(guò)程速度均勻、質(zhì)量過(guò)關(guān)，并控制施工寬度在合理區(qū)間(6～8 m)。

(7)選用合理壓路機(jī)數(shù)量和類型，勻速作業(yè)，以加強(qiáng)壓實(shí)效果。

(8)做好施工接縫，防治接縫離析，為避免施工接縫附近的瀝青混合料產(chǎn)生離析，一般不允許有冷接縫，盡量采用熱接縫，避免橫向接縫開(kāi)裂。

3.2 提高壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

施工過(guò)程中應(yīng)在追求平整度的同時(shí)，兼顧壓實(shí)度要求，控制表面層在98%的壓實(shí)度以上，中、底面層在97% 以上。

3.3 排水結(jié)構(gòu)施工措施

(1)在對(duì)瀝青面層下設(shè)有排水層的路面施工時(shí)，注意保證路面不被污染，以防空隙堵住。

(2)合理安排施工順序，避免鋪筑后再開(kāi)挖中央分隔帶、埋設(shè)管道等，以免土污染瀝青面層，削弱上下層粘結(jié)。施工時(shí)應(yīng)該保證開(kāi)挖、埋設(shè)、綠化等工序在基層施工過(guò)程中同步完成，瀝青層鋪筑最后完成。

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