高速公路路面透水病害的防治措施探討

王曉龍

摘要：文章講述了高速路的路面透水現(xiàn)象，以及其應(yīng)對(duì)措施等，目的是為了更好的促進(jìn)我國(guó)的道路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高速公路；路面；透水；病害；防治

1 路面透水問(wèn)題帶來(lái)的影響

結(jié)合有關(guān)機(jī)構(gòu)的分析，我們發(fā)現(xiàn)，由于水導(dǎo)致的不利現(xiàn)象是我們國(guó)家的高速路出現(xiàn)問(wèn)題的關(guān)鍵要素之一，而且因?yàn)樗绊戇€是全球范圍中非常重要的內(nèi)容。作為這種道路的構(gòu)成材料，瀝青混凝土的耐久性主要依靠瀝青與集料之間的粘附性程度，也許有人會(huì)認(rèn)為建設(shè)措施以及交通要素和環(huán)境等對(duì)路面的品質(zhì)有很大的干擾，不過(guò)水的干擾是眾多要素中最為關(guān)鍵的。路面水通過(guò)各種途徑透入路面與半剛性基層之間產(chǎn)生的破壞作用更為嚴(yán)重，具體的講，它的影響步驟如下，當(dāng)路面建設(shè)完工之后，水以及氣體等經(jīng)由材料和外在的連接空隙流到材料之中，假如其中的水無(wú)法有效地排放的話，此時(shí)其會(huì)殘存在材料之中，當(dāng)遇到通行的力量以及氣溫的干擾的時(shí)候，此時(shí)瀝青就容易脫離礦料，進(jìn)而影響到強(qiáng)度。假如繼續(xù)的惡化的話，就容易導(dǎo)致很多不利現(xiàn)象，如松散以及車印等現(xiàn)象。

由于水導(dǎo)致的問(wèn)題有如下的幾種特征。第一，問(wèn)題一般出現(xiàn)在雨季或者是春天的時(shí)候，一些時(shí)候因?yàn)檫B續(xù)的陰雨天就容易使得其出現(xiàn)非常惡劣的現(xiàn)象。第二，通行道被大面積的破壞，而超車道卻未受到影響，很明顯這和重量以及超載等有著顯著的關(guān)聯(lián)。第三，在剛開(kāi)始的時(shí)候，通常都會(huì)有非常小面積的縫隙，進(jìn)而發(fā)展為松散等現(xiàn)象。第四，出現(xiàn)水破損的區(qū)域通常是非常容易透水，而且無(wú)法有效地排放的區(qū)域，假如將其挖開(kāi)的話會(huì)發(fā)現(xiàn)有非常少的存水現(xiàn)象。第五，通常不會(huì)出現(xiàn)整個(gè)道路一起受到影響的現(xiàn)象，很明顯和材料的不均勻有著非常顯著地關(guān)聯(lián)。

2 透水病害是如何產(chǎn)生的

2.1 機(jī)械粘附理論

認(rèn)為瀝青與集料之間的粘附性主要是來(lái)自二者間的分子力，集料的表面通常粗糙且多孔，站在細(xì)微的層次上分析，集料的表層不勻稱，這種粗糙增加了礦料的表面積，此時(shí)材料和礦料間的連接區(qū)域就變大了。除此之外，它的表層有許多種的狀態(tài)和各種取向與各種大小的孔隙和微裂縫，當(dāng)溫度高度時(shí)候，材料就是液體狀的，能夠流進(jìn)空隙之中，如果氣溫變小的話，就會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)，這種楔入與錨固作用，形成了瀝青與礦料的粘合作用，屬于非常繁瑣的步驟。

2.2 化學(xué)反應(yīng)理論

瀝青中的酸性成分與集料表面堿性活性成分會(huì)發(fā)生反應(yīng)，使堿性集料與瀝青的粘附性較好。瀝青的酸性越大，集料的堿性越強(qiáng)，此時(shí)粘結(jié)力就高，還能抗剝落。瀝青中含有表面活性組分，按其活性的強(qiáng)弱排列順序?yàn)椋旱貫r青酸>地瀝青酸酐>地瀝青質(zhì)>樹(shù)脂>油分。地瀝青酸和地瀝青酸酐的表面活性最強(qiáng)，即酸性的。如果它的酸性高的話，其粘結(jié)力就優(yōu)秀，而且抵御脫落的水平也就更好。堿性集料與瀝青的粘附性較好，而酸性集料則相反。酸性礦料由于缺乏堿性活性成分，不容易產(chǎn)生化學(xué)作用，因此其粘附力不高，容易出現(xiàn)脫落，目前以巖石中的SiO2含量來(lái)區(qū)分堿性礦料和酸性礦料，SiO2含量越高，酸性和粘附力是反比例的關(guān)系。

2.3 表面能理論

最近的幾十年的時(shí)間中，由于表面化學(xué)獲取了非常顯著的成就，很多科研人員通過(guò)此理論來(lái)分析瀝青和礦料之間的連接特征。對(duì)于瀝青與礦料粘附性的研究，通常應(yīng)用經(jīng)典的潤(rùn)濕理論來(lái)說(shuō)明瀝青膜在礦料表面的“鋪展”或被水所置換而“剝落”的過(guò)程。其認(rèn)為，粘附性是由于能量作用原理即瀝青潤(rùn)濕集料表面而形成的，瀝青的潤(rùn)濕能力是指瀝青與集料表面的緊密接觸能力。在無(wú)水且溫度較高的情況下，瀝青-礦料界面張力小于礦料-空氣界面張力和瀝青-空氣界面張力，所以瀝青可以在礦料表面鋪展為薄層，當(dāng)遇水時(shí)，瀝青-礦料界面張力總是大于礦料-水界面張力，易于剝落。

3 針對(duì)問(wèn)題開(kāi)展的應(yīng)對(duì)方法

3.1 合理的選擇路面用材

容易引起瀝青混合料水穩(wěn)定性不足的集料是SiO2含量較高、吸水性大的集料，酸性集料瀝青混合料容易發(fā)生水損害的原因是其表面帶負(fù)電荷，堿性的相反。瀝青呈酸性，與酸性集料的粘附性差，應(yīng)選非親水性堿性集料。當(dāng)?shù)貕A性集料取材困難，運(yùn)輸耗資，必須用質(zhì)地堅(jiān)硬的酸性集料時(shí)，可用添加消石灰、水泥、或經(jīng)驗(yàn)證耐高溫且具有長(zhǎng)期使用效果的抗剝落劑的方法，來(lái)提高瀝青混和料的水穩(wěn)定性能，瀝青的粘度對(duì)其與集料的粘結(jié)強(qiáng)度有重大影響，瀝青粘度大則粘結(jié)力強(qiáng)。所以，要在全面的分析所在區(qū)域的天氣狀態(tài)以及瀝青的特征的背景之下，最好是使用那些酸性高的材料，或者是對(duì)其改性，這樣能夠提升其和集料之間的粘附性。使用改性的材料是提升其穩(wěn)定性的關(guān)鍵方法，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的分析我們發(fā)現(xiàn)，它和多種成分的集料都可以有效地連接到一起，大多數(shù)情況下都能夠超過(guò)四級(jí)，使用一般的材料無(wú)法符合規(guī)定的時(shí)候，使用這種性質(zhì)的就可以實(shí)現(xiàn)意義。

3.2 認(rèn)真的掌控空隙率

在我們國(guó)家，早些時(shí)候修筑的道路中，大多數(shù)是使用密實(shí)型的材料，其一般不會(huì)滲水，出現(xiàn)病害的幾率也很低。在后續(xù)的時(shí)間段，由于對(duì)車印和構(gòu)造尺寸的關(guān)注，表面層又較多采用了AK類抗滑表層級(jí)配，這種級(jí)配設(shè)計(jì)空隙率在6%左右，路面實(shí)際空隙率大，導(dǎo)致經(jīng)常性的出現(xiàn)透水問(wèn)題，我國(guó)的規(guī)范建議級(jí)配是一個(gè)很寬泛的范圍。在落實(shí)條例時(shí)，要結(jié)合所在區(qū)域的具體狀態(tài)，如果有需要的話，還要對(duì)其認(rèn)真地調(diào)節(jié)，各個(gè)區(qū)域要結(jié)合所在地區(qū)的物料以及建設(shè)工藝和經(jīng)濟(jì)性等等的多項(xiàng)要素來(lái)得到合理地指標(biāo)內(nèi)容。

我國(guó)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)公稱最大粒徑小于20mm的混合料，提出了滲水系數(shù)的指標(biāo)要求。在配合比設(shè)計(jì)階段，密級(jí)配瀝青混合料和SMA混合料應(yīng)不大于120mL/min和80mL/min，當(dāng)分析建設(shè)品質(zhì)的時(shí)候，規(guī)定普通瀝青路面路表滲水系數(shù)不大于300mL/min，SMA路面不大于200mL/min。在本人看來(lái)此項(xiàng)規(guī)定意義非常的重大，水破壞主要是因?yàn)樗鴮?dǎo)致的，也就是說(shuō)水流到路面中，才會(huì)引起集料等的脫離，滲水系數(shù)與空隙率有所不同，空隙率包括開(kāi)口孔隙和閉口孔隙，對(duì)混合料水穩(wěn)定性有影響，引起滲水的只是開(kāi)口孔隙部分，所以，對(duì)其開(kāi)展?jié)B水測(cè)試活動(dòng)意義非常關(guān)鍵。

3.3 沒(méi)有落實(shí)好防排水的規(guī)劃活動(dòng)

水破壞現(xiàn)象不能脫離水而單獨(dú)存在，假如水無(wú)法進(jìn)到路面中的話，此時(shí)就不稱為水破壞了。因此在傳統(tǒng)的設(shè)置中，通常是通過(guò)多種措施來(lái)封水，防止其流到路面之中。而通過(guò)分析實(shí)際情況我們發(fā)現(xiàn)，如果希望有效地避免水進(jìn)入是幾乎不能實(shí)現(xiàn)的，就算是封堵也無(wú)法確保有效。我們國(guó)家的路基一般是使用半剛性的材料，最近一段時(shí)間中對(duì)于強(qiáng)度的規(guī)定不斷的增加，基層開(kāi)始朝著細(xì)致化的方向發(fā)展，目前大多數(shù)是使用二灰碎石，比水泥穩(wěn)定碎石透水性更差。我們無(wú)法確保水不流入路面之中，基層本身不透水，之上的區(qū)域流進(jìn)表層中的水等殘存在基層中，此時(shí)會(huì)嚴(yán)重的干擾到路面。所以，首先要開(kāi)著那好防水活動(dòng)，降低流到路面中的水分。其次要積極的開(kāi)展排水活動(dòng)，把流到其中的水認(rèn)真地排除。此時(shí)才可以減少水破壞的產(chǎn)生幾率。

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