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摘要:沥青路面的水损害已成为城市道路建设中一个不可忽视的问题。笔者认为,只要深人分析产生这些病害的原因和机制,调查研究在材料选用、设计、施工和养护上存在的问题,总结出切实可行的防治技术措施,降低沥青路面水损害发生的几率,保持路面的完好状态,提高道路的使用性能和延长道路的使用寿命。
关键词:市政道路、沥青路面、水损害、防治
一完善市政道路排水系统
⑴路面排水设计。路面排水设计的任务就是迅速将路面的雨水排走,保证路面结构稳定和行车安全。①路面表面排水。路面通过设置一定的横向坡度,迅速将路面水排向路边的雨水口,再经雨水支管排入路面下的雨水主干管内,最终排入保留水系或河流中。②路面内部排水。雨水口排走了大部分的雨水,剩余的雨水经路面空隙、裂缝渗入到路面结构内部,降低路基强度,必须采取一定的措施把路基内部的水排除到路基之外。具体措施是:a.沥青路面各层在施工时都要设计成一定的排水坡度,及时将下渗水经横向排水道排人道路两侧的盲沟或雨水管道内;b.在面层和基层之间设置乳化沥青下封层,使下渗水及时经封层表面排至路面和路基之外;c.路基结构内设置排水层,防止渗入路基。③中央分隔带排水。中央分隔带排水是路面排水设计中不可忽视的部分。可分为中央分隔带表面排水和中央分隔带内渗水排除。一般来说,中央分隔带构成有3种处理方式:采用铺面封闭;不封闭,采用凸形构造;不封闭,采用凹形构造。
⑵路基排水设计。路基是道路的基础。路基排水是为控制路基不受水侵害而设置的拦截和阻挡地表水和地下水间流动的重要措施,从而使路基范围内的土路基湿度降到一定的限度范围内,保持路基常年处于干燥状态,确保路基具有足够的强度和稳定性。不同的路基有不同的排水措施。若路基处于潮湿或过湿状态,一方面可在路基两侧挖纵向排水沟,并每隔一定距离挖一些横向排水沟,将路基水收集到排水沟内通过吸水泵排走,从而疏干路基;另一方面可采取换填方式进行处理,如换填好土、换填透水性好的粒料材料等。若路基位于地下水位以下并长期浸泡在地下水中,通常可以在路基下地下水位一定高度范围内设置暗沟、渗沟和渗井等方式降低地下水位。
⑶绿化带排水设计。绿化带由于要求土质疏松湿润、排水良好、富含有机质和定期洒水养护,所以一部分水分极易渗入到绿化带底部和侧面的路面结构内部,从而降低了路基强度,破坏了路面结构的稳定性。因此,绿化带渗入到路面结构内的水分不容忽视。为此,一方面可以通过在路面结构两侧边缘与绿化带衔接处铺设涂刷双层沥青的土工布的方法将绿化带与路面结构隔开;另一方面在绿化带底部设置纵向排水沟(盲沟),并每隔一定距离设置横向排水通道将绿化带水及时排人道路两侧的雨水井内。
二沥青路面裂缝
裂缝是城市道路沥青路面常见的缺陷形式之一。裂缝为水分进入沥青层内部提供便捷的通道,是沥青路面发生水损害的主要形式。笔者建议从材料和施工两个方面来控制沥青路面裂缝。
⑴材料措施。①要选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层;在稳定度满足要求的前提下,面层沥青尽量选择低稠度、高延度、低含蜡量、针入度较大的优质沥青,另外沥青面层应采用密实型沥青混合料。②在沥青混合料中添加石棉或木质纤维料以减轻沥青面层的开裂,为更进一步提高表面层抗裂性能,可采用橡胶沥青或聚合物沥青在沥青混合料表面做一封层。③必要时选择聚合物改性沥青,如SBS类、SBR类和EVA类。
⑵施工措施。控制半刚性基层施工碾压时的含水量,混合料的含水量应控制在压实需要的最佳含水量或施工规范容许的范围内;半刚性基层碾压完成后,要及时养生;半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层;透层或封层完成后,应尽快铺筑沥青面层。
三控制沥青面层压实度
压实度对路面使用性能和使用寿命影响较大。压实度与孔隙率有着直接的关系,在沥青路面施工中必须保证合理的压实度。沥青面层的压实度通常受材料性能、碾压温度、压实工艺等因素影响,因此可依据JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》采取措施。⑴材料性能。沥青集料粗细要均匀,若沥青混合料中粗集料比例较大,必须增大压实力;尽量提高沥青的黏度。⑵碾压温度。碾压温度是影响沥青混合料密实度的最主要因素,施工过程中必须做到:摊铺温度控制在130~145℃之间,碾压终了温度在85~120℃。⑶压路机。根据摊铺机的效率、混合料的特性、摊铺的厚度和碾压的流程等选择合适的压路机,并且压路机在压实过程中可以组合使用。⑷压实工艺及参数。碾压工艺是提高沥青面层碾压质量的关键技术,通常分为3个阶段。初压采用双钢轮振动压路机,压实方向是从低到高,去静回振,速度为2~3km/h;复压采用胶轮压路机,紧跟在初压之后,速度为3~5km/h;终压采用双钢轮压路机,速度为3~6km/h,紧跟在复压之后,并且应在混合料的温度没有降至105℃之下进行。
四提高沥青的黏附性,控制沥青面层层间结合
沥青路面表面的水通过裂缝、空隙深入到路面面层间,由于水对集料具有较强的表面张力和较佳的湿润效果,所以水可以通过沥青自发的乳化作用侵入沥青与集料的界面,阻断并降低它们之间的黏附性,致使两者剥离,从而取代了沥青。沥青黏附性下降直接导致沥青强度、耐久性下降,出现严重的辙槽、局部松散和坑洞等水损害现象。另外沥青面层的层间分离也是沥青黏附性降低的范畴,因此,必须采取措施提高沥青的的黏附性和控制沥青面层层间结合。
⑴提高沥青的黏附性。目前常用提高沥青黏附性的措施有:①集料和沥青的黏附等级应达到5级;②在沥青混合料中添加磨细的消石灰,宜为集料中的1.5%~2.0%;③在沥青混合料中掺入一定量的高分子抗剥离剂;④采用改性沥青(SBS类)提高胶黏料的黏附能力;⑤集料保持干燥且拌和均匀。
⑵控制沥青面层层间结合。Vacin等学者利用马歇尔仪器和动态剪切流变仪DSR对层间黏结进行研究,表明使用层间黏附材料能在一定程度上提高层间黏附性。我国JTGD50—2006《公路沥青路面设计规范》规定:用于面层与面层之间的黏附材料主要是乳化沥青、改性沥青或热沥青,用于面层与基层之间的黏附材料主要是液体沥青或乳化沥青。为提高集料表面的清洁度,增加集料和沥青的黏附性,应严格控制块石的洁净度,生产集料的破碎机必须配备除尘设备。
五防止沥青混合料离析现象
在一些沥青拌和站中,由于粗细集料的级配不合理、沥青含量不均匀、混合料拌和不充分,再加上沥青混合料在储存、运输、摊铺过程中受天气、施工机械等影响而产生的温度差异,沥青混合料将发生离析现象。沥青混合料发生离析会使得路面压实度不均匀、防水能力差、水容易侵入路面结构内部,导致路面水损害的发生,缩短了沥青路面的使用寿命。因此,应该从设计和施工上采取措施防治沥青混合料离析现象。
设计上严格控制混合料配合比,选择粗细级配均匀的集料,适当减小混合料的公称最大粒径,并将我国JTGD50—2006《公路沥青路面设计规范》中沥青混合料一层压实最小厚度不宜小于混合料的公称最大粒径的2.5~3.0倍提高到3倍以上。施工上应对沥青混合料运输、摊铺、压实严格控制,首先应选择5辆以上型号统一或是高度相同的运料车,以满足摊铺机对沥青}昆合料的需求;其次严格控制摊铺机摊铺宽度和速度,确保摊铺机均匀、不间断地摊铺;最后应采用高频低幅压路机紧接着摊铺机匀速碾压,碾压长度控制在20~30m之间。
六沥青路面的养护与管理
沥青路面的养护与管理工作是城市公路建设最后一步工作,也是最为持久的工作。沥青路面水损害实例表明,在保证沥青路面满足设计与施工规范要求的前提下,绝大多数的沥青路面水损害都是由于在路面损害初期没有得到及时养护与管理造成的,可见,如何进行城市沥青路面养护与管理已经成为防治沥青路面发生水损害的关键工作。
为减小雨水对路面的损害,提高路面的使用寿命,城市沥青路面应以预防性养护为主要方式。其工作主要有:⑴在沥青路面尚未出现裂缝或出现微小裂缝时进行裂缝修补,从而减小裂缝渗水对路基的影响;⑵若雨水经裂缝、空隙快速渗入路面面层时,应刨开上面层,加铺热沥青罩面,畅通横坡排水通道;⑶在雨季来临之前,应检查路面雨水口和检查井是否出现堵塞等现象,并予以疏通;⑷注重沥青路面养护与管理人才的培养,提高路面养护水平,为顺利开展路面养护与管理工作注入活力。