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浅析沥青路面水损坏成因分析及养护对策研究(2)

时间:2014-02-28 09:37 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:杨国林 点击次数:

  填方路基不存在该问题,仅有挖方边坡存在可能。但挖方地段都设有边沟,在深挖和有层隙水压地段还在边沟下和路基中设有盲沟。因整个结构深度达到1.7m,大于1.5m的临界水位,因此层隙水也不可能产生水破坏。

  1.3沥青混凝土路面渗水

  一般部分高速公路沥青路面设计从上到下为:4㎝厚AK-13B+5㎝厚AC-20Ⅱ+6㎝厚AC-25Ⅱ,整个沥青路面厚15㎝。施工配合比空隙率均小于6%。在竣工验收时,检测到的路面渗水率最大不超过20ml/min。此沥青混凝土路面基本不渗水。

  1.4地表水位过高浸水

  浅挖地段的公路都存在排水沟,在雨季及农用灌溉时的水位确有所提高,但通过浸湿路面基层进入沥青混凝土结构层在养护挖补过程中还未发现,由于水有自身重力,因此浸水表面张力不可能产生水破坏。

  从分析看,以上四个因素都不成立,但路面中的确有大量的水损坏病害产生,那么这些水究竟从何而来?

  三、空隙率的诱因

  为了彻底找到水害产生的根本原因。从郝培文教授等人提出的沥青上浮理论中得到启迪,根据行车时产生的真空负压与行车速度的平方成正比的理论,我们大胆地提出:在高速行车时,开口空隙产生的真空负压将一系列空隙击穿,路面产生大量的贯穿型空隙,导致水从空隙中渗入,从而导致水破坏。为了准确地找到渗水原因,我们进行了大量的试验和研究。

  在一般情况下,超车道(1道)车辆主要是小型车,速度都在100km/h以上;行车道(2道)主要是高速车辆,也有少数重车行驶,速度在80~100km/h之间;慢车道(3道)主要是低速大型货车,速度一般低于80km/h。因此,超车道的沥青路面所承受的真空负压最大,最有可能产生贯穿型空隙,使雨水进入到沥青路面下方。而慢车道(3道)承受的压强最大,基层和沥青面层的空隙很快被压密,路面容易产生疲劳下沉破坏。但巨大的压强使路面空隙变小,水分很难通过沥青路面空隙自然挥发,产生水分滞留现象,又由于慢车道在重车作用下有下沉现象,破坏了设计横坡坡度,使滞留水很难通过水泥混凝土路肩下方排除,因此容易造成沥青路面水破坏(详见下图)。

  (图2路面水损坏过程示意图)

  降雨量选用年降雨量为指标,将全国划分为四个区域,新疆处于第4区,属于干旱少雨区,由于新疆昼夜温差非常大,沥青粘结的剪应力容易破坏,增大了沥青料之间的空隙,导致雨水容易渗入路面层,从而引起路面部分不同程度的损坏。下表1为降雨量分布区:

  (表1区域划分以30年年平均降雨量为指标)

  为验证我们的上述观点,我们选择具有代表性的路段分车道取样,进行旧沥青路面空隙率、沥青含量和渗水试验。由于旧路面试件的混合料缺乏材料密度及配合比,沥青混合料密度是按日本道路公团《沥青铺装试验法》(即真空法)求得最大密度[2],其余均按我国的试验规程进行。试验成果见下表。

  (表2旧沥青路面试验结果汇总表)

  试验结果表明,超车道空隙率较大,水很容易进入到混合料内部,沿水泥稳定碎石基层的横坡流入慢车道,而慢车道基本不渗水,但沥青含量已经相当低了。存在于慢车道沥青层与基层之间的水分又不会自由流动,以毛细水的状态存在,在强大的荷载作用下,产生巨大的毛细管压力,成为动力水,导致了沥青路面混合料水破坏。这也就是为什么慢车道经常破损、修复量较大的原因。

  二、早期养护对策

  1.转变养护观念


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