沥青路面防水机理及防水措施

沥青路面防水机理及防水措施 H篁璺中国:’新技术企业 沥青路面防水机理及防水措施 文/王云虎 【摘要】本文从沥青路面水损坏的形式出发,研究了沥青路面防水机理,沥青混合料的合理级配是加 强密实度的机理:设计合理的基层和面层的刚度关系是改善路面的受力机制;排水设计是采用的排水的机 理:做防水面层是隔断的机理.在此基础上提出了设计,施工和维护阶段相应的路面防水措施. 【关键词】沥青路面防水机理防水措施 1.引盲 沥青路面的防水问关系道路工程的使用寿命和使用品质.在 设计,施工和维护阶段都要采取相应措施在做好路面防水.目前沥 青路面的防水研究大都集中研究水损坏的机理和防水的措施,对防 水的机理研究的较少.研究防水机理对于在设计,施工和维护阶段 的防水工作具有一定的指导意义. 2.沥青路面水损坏的形式 沥青路面的水损坏是指沥青路面在水和温度胀缩的作用下,受 高速运转车轮的挤压,进入路面的水分不断产生动水压力或真空抽 吸冲刷作用力,使得水分反复出入于沥青混凝土结构中的毛细空隙, 使沥青与集料的粘附性减弱,沥青膜逐渐从集料表面脱落,从而出现 掉粒,松散,坑槽,唧浆等损坏现象…. 目前沥青路面结构的水损坏主要有两种表现形式,即沥青混合 料的水损坏和结构性水损坏. 水从沥青混合料的空隙进入路面结构内部后,由于半刚性基层 是不透水的.因此,水会逐渐积聚在沥青层与半刚性基层之间,在荷 载作用下.较大的水压力首先会软化半刚性基层表面,形成泥浆,这 些泥浆在重复荷载作用下会通过沥青混合料的空隙从沥青路面表 面挤出.不仅导致路面结构容易发生破坏.积聚在沥青混合料内部 的水和泥浆同样也会加速沥青混合料本身的破坏而形成早期损坏. 沥青路面的结构性水损坏指的是由于设计形成造成路基和路面强 度不协调.进而造成的路面的水损坏.根据形成的原因,沥青路面的 结构性水损坏有两种具体表现形式,一种是由于半刚性基层没有形 成足够强度或强度不足,当路表水进入使半刚性基层后,由于半刚 性基层的软化而造成强度失稳,从而在路面结构表面形成坑槽;另 一 种形式是半刚性基层强度过高,开裂在所难免,当路表水进入路 面结构后.水会沿裂缝深入整个半刚性基层内部.导致路面结构发 生根本性的损坏,在交通荷载作用下,这种破坏进一步加剧. 3沥青路面防水机理 在沥青路面的防水处理上针对两类水损坏,其防水处理的方法 也大致分为两类.一是在沥青混合料的合理级配;二是防水设计.具 体做法上面.有加强沥青混合料的合理级配,设计合理的基层和面 层的刚度关系,设计排 一 150一 例.材料的孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度[2].沥青路面出 现水损害与空隙率有密切关系,对此国内外都进行了了大量研究. 文献指出辽宁省铁四高速公路1998年建成,1999年夏季遇雨 发生大面积水损害.据对路面89个钻孔测定,水损害的严重程度路 段与空隙率密切相关: 破坏严重路段.空隙率8.9%,13%,平均11.4%:破坏轻的路 段,空隙率3.3%一10.9%.平均7.5%;无破坏路段,空隙率4.1%, 8.4%.平均6.3%. 由此可以看出,采取合理的混合料级配设计.图1.1沥青路面结 构的结构层次 减小混合料空隙率,并采取合理的施工方法来改善沥青路面面 层的密实度,可以减小沥青路面的水损坏. 3.2设计合理的基层和面层的刚度关系——改善路面的受力机 制 设计合理的沥青路面面层和基层的刚度关系,一是保证基层具 有足够的刚度和强度,这样可以避免,由于半刚性基层没有形成足 够强度或强度不足.当路表水进入使半刚性基层后.由于半刚性基 层的软化而造成强度失稳.从而在路面结构表面形成坑槽;二是限 制基层的高度不能过高,避免因为半刚性基层强度过高而造成基层 开裂.当路表水进入路面结构后水会沿裂缝渗入整个半刚性基层内 部,导致路面结构发生根本性的损坏. 3.3排水设计是采用的排水的机理——排除面层积水 公路沥青路面应设置完善的路面排水设施,以迅速排除路面水, 从而保证路面良好的使用性能和行车安全.沥青路面排水系统的设 计主要包括路面表面的排水,中央分隔带排水和路面内部排水等. 路面表面排水设计的基本原则,即是把降落在路面上的雨水.通过 路面表面的纵横向坡度向两侧排流.迅速将其排离路表面,以防止 降雨滞留在行车道上. 中央分隔带排水是公路排水设计的重要组成部分.中央分隔带 的排水与分隔带宽度,绿化和交通工程设施的形式,分隔带表面处 理有关. 路面结构内部排水系统主要分为边缘排水系统和透水层排水系 统两大类.路面边缘排水系统的功能就是将渗入到路面结构层内部 的水,通过结构层的连通空隙或某一排水结构层向横向渗流到路面 边缘.再排到路基以外.路面下渗水也可以直接通过在沥青面层下 设置透水性排水基层.并在路面边缘设置纵向排水沟和横向排水 管.组成路面结构内部排水系统. 3.4做防水面层——隔断水渗入 近年来,排水性沥青路面(PorousPavement)由于其优良的迅速排 水,抑制水雾,防止漂滑,降低噪音等性能日益得到工程界的广泛关 注.越来越多的应用于工程实践【. 排水性沥青路面的关键技术问题在于迅速地将路表水排除,并 且保证路表水不下渗,排水沥青混合料面层一般铺筑在防水性能较 好的密级配中面层上.同时为提高密级配混合料中面层的防水能 力.施工中在中面层上喷洒一定量的防水粘结层材料以增加防水作 (下转152页1 l蝮鲤 中国;技术企业 含水量有一个偏大点,经分析这个试样中有一个粘性土团(击实试 验时的土样为砂性土).对上述单点压实度根据地基工程质量检验 评定标准有关规定要求经计算: K(1=94.05s=0.729ta/,/=O.494 则代表值k=94.05—0.729x0.494=93.69满足要求. 上述方法,不仅可以通过对房屋一楼地基中的含水量.来控制 压实度,还可以通过混合料中的活性含量,控制无侧限抗压强度等 多方面的施工质量预控.从上图可知:对压实度而言,上述图形是比 较理想的,但只要改变其中一个点的值.使其有一个点落人红色区 域,或改变两个点的值使其落入黄色区域则经不同组合计算,该地 基不合格的概率很高.根据保证率的规定可视为不符合要求.上述 方法,经笔者在多个房屋工程中试验证明,总体上服从正态分布规 律,在实践中是完全可行的. ‘五,直接控制法的优点 1,这种方法简单明了,快速适用,因为直接控制图的制作与描 点过程都比较简单,不需作复杂的计算,对现场操作人员不需要有 较高的数学理论基础.且检测点的质量特征在图中有明显的位置. 很容易为现场操作人员理解和掌握,因而会调动工人参与质量管理 的积极性 2,这种方法切合实际,合理可行.特别适合对完成小工程量房 屋的检测评定.对工艺质量要求标准的把握比较适度.克服规范中 随着检测点的减少,保证率系数越来越高,工艺质量要求的不确定 性,使操作人员难以掌握的. 3,这种方法比较经济有效地判断数据的离散状态和离散范围, 有利于工程质量的预控,因为只要有连续两个点,通过在图中的位 置,就能测定工艺质量水平,判断能否满足规范要求.或确定能否进 入正常施工. 4,实践证明:当施工质量较差时,使用此法会频频报警,从而可 以大大提高一次合格率,降低工程成本,提高经济效益,提高质量管 理水平.据介绍这种方法在美国已经得到越来越广泛地使用.近年 来使用直接控制法的企业从2%上升到15%,而且迁在不断的增加. 笔者认为这种方法在我们房屋工程施工中也有广阔的应用前景. (作者单位系深圳市振业建设监理有限公司) f上接150页) 用.喷洒的防水粘结层材料与中面层密级配混合料结合形成防水 层,共同起到防水作用,同时防水粘结层的喷洒加强了中面层与上 面层排水性沥青混合料的粘结作用【5】. 4防水措施 一 个道路工程的生命周期经历设计开始.经历施工.使用,损 坏.报废多个阶段.作为综合性的沥青路面防水措施.也需要从设 计.施工和维护三个方面来考虑 4.1设计措施 沥青路面的设计内容应包括结构组合设计,结构层厚度设计与 材料设计三部分『61. 为了防止雨水侵入路面而引起沥青路面早期破坏,要求路基, 路面必须具备足够的稳定性和强度.同时还要求路面必须具备较好 的排水性能.对路面结构进行防水设计的要求和措施要考虑减轻沥 青路面裂缝,减少沥青路面的渗水率.另外,还要考虑通过路面的排 水设计,将渗入沥青路面结构中的雨水迅速排出. (1)加厚刚性基层上沥青层的厚度,加厚沥青层的目的是为了 满足半刚性基层沥青路面结构使用性能的要求,延缓半刚性基层反 射裂缝的快速反射,有效减少水损坏的发生; (2)尽量采用连续密级配沥青混合料做沥青面层.防止路表水 进入路面结构内.保持半刚性基层沥青路面结构内部处于干燥的状 态:同时在半刚性基层和沥青层间设置粒料基层.以提高路面结构的 内部疏水能力,吸收或消减半刚性基层材料的反射裂缝; (3)合理规划设计路面排水系统,包括沥青路面排水系统的设 计主要包括路面表面的排水,中央分隔带排水和路面内部排水等. 在设计阶段要考虑周密.合理设计. 4.2施工措施 为确保沥青路面防水的要求.在路面施工方面也要特别注意. 施工质量.除按照施工规范的要求外.还应特别注意以下几点: (1)严格控制基层材料的选料和水泥用量.尤其要防止为节约 造价随意降低水泥用量的做法.在施工中注意摊铺,碾压等施工工 序固然重要,但拌合生产的质量也是关键因素. (2)在做沥青透层油或下封层前.须将基层表面的浮土全部清 一 152一 除干净.路肩,边沟,边沟排水沟等设施应与沥青路面同时完工.以保 证沥青路面完工后其它排水设施能起到排水作用,防止雨水冲刷,冲 毁路面. (3)绝对禁止在摊铺基层的过程中出现明显的离析现象.在沥 青碎石面层摊铺完后及时摊铺沥青石屑的上封层. 4.3维护措施 在道路的使用过程中.应特别重视路面竣工后的维护管理工作, 使路面得到及时的维护. 要经常保持路面清洁,无杂物和硬物存在沥青路面上;要及时疏 通排水系统,特别是雨季到来之前.以免积水渗入路基路面,影响路面 强度和稳定性. 同时,对影响路基稳定的地下水,应予以截断,疏干,降低水位,并 引导到路基范围之外.使全线的沟渠,管道,桥涵构成完整的排水系 统. 5结语 沥青路面的防水处理是道路工程使用品质和寿命的保证,沥青 路面的防水问题必须引起足够的重视.道路的防水措施应贯穿整个 设计阶段和施工过程中,只有采取综合措施.沥青路面的防水问题才 能得以解决. 参考文献 [1】张智刚,空隙率对沥青混合料水稳性的影响分析U】.湖南交通科 技,2006,(3). [2】彭小芹.土木工程材料[M】.重庆大学出版社,2005, 【31沈金安李福普,陈景高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对 策[M】,人民出版社,2004. [4】于良溟,排水性沥青路面防水粘结层研究[D】,东南大学,2006, [5】中华人民共和国交通部《公路沥青路面施工技术规范)CJTJO32— 2004)[s】.人民交通出版社,2004 『61徐家钰,道路工程fM1.同济大学出版社,2004, (作者单位系华东交通大学工程硕士)