公路瀝青路面水損病害類型及修補(bǔ)工藝

從20世紀(jì)30年代開始，國外大批學(xué)者、研究人員對(duì)瀝青路面水損病害的形成機(jī)理、影響因素進(jìn)行了大量系統(tǒng)的研究，但迄今為止仍未能徹底解決該問題。隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)學(xué)者也開始對(duì)瀝青水損問題展開了研究，并取得了相關(guān)的成果。本文分析了瀝青水損病害產(chǎn)生的內(nèi)在原因，然后對(duì)幾種主要形式的水損病害原因進(jìn)行了闡述并總結(jié)了病害的修補(bǔ)工藝。

瀝青路面水損病害機(jī)理

瀝青路面的水損病害是指瀝青路面在內(nèi)部存在水分時(shí)，受到交通荷載和溫度荷載的循環(huán)作用，導(dǎo)致瀝青和集料離析而造成的路面損壞。破壞的原因主要是由于水分的滲入，導(dǎo)致瀝青與集料界面失去黏結(jié)力。因此，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)瀝青路面水損病害的研究主要從界面破壞和動(dòng)水壓力兩個(gè)方面展開。

破壞瀝青與集料的黏結(jié)力

在瀝青和集料相交的界面上，由于水分的進(jìn)入，從而降低了瀝青與集料的黏結(jié)力，造成了瀝青路面的水損病害。當(dāng)水分通過各種途徑進(jìn)入到瀝青路面內(nèi)部后，首先會(huì)侵入瀝青薄膜中，導(dǎo)致界面上的黏結(jié)力降低，進(jìn)而阻斷瀝青和集料間的黏結(jié)，使得瀝青從集料表面剝落，造成了瀝青路面的水損破壞。

裂縫易滲水

公路在修建中，都會(huì)將路面設(shè)計(jì)成中間高兩側(cè)低的路拱，或者內(nèi)側(cè)高、外側(cè)低的道路超高，這些設(shè)計(jì)都是為了便于降雨等自然因素導(dǎo)致的路面積水能夠順利排出。但是，在運(yùn)營過程中，路面往往由于溫度和汽車荷載的作用出現(xiàn)各種裂縫，而且瀝青混凝土路面也會(huì)出現(xiàn)空隙。這樣就造成了一部分水分滲入路面層之中。而且當(dāng)路面下層結(jié)構(gòu)或者路基的透水性較低時(shí)，進(jìn)入路面中的水分將無法排出。

動(dòng)水壓力加速病害發(fā)生

遺留在路面內(nèi)部的水分在活荷載的循環(huán)作用下，迅速滲入瀝青薄膜中，進(jìn)而使得黏結(jié)力喪失而產(chǎn)生水損病害。而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)道路通行能力的要求越來越高，車輛運(yùn)行速度越來越快，作用于路面的汽車荷載越來越大。由于汽車等活荷載作用在路面上，導(dǎo)致了瀝青路面中的自由水形成了動(dòng)水。動(dòng)水在壓力的作用下，加速了進(jìn)入瀝青薄膜的速度，更加速了瀝青路面出現(xiàn)松散、坑槽、掉粒和唧漿等水損病害。

瀝青路面水損病害類型

瀝青路面水損病害的幾種主要形式有：瀝青路面面層出現(xiàn)松散、掉粒、剝離、麻面和坑槽等病害，瀝青路面基層出現(xiàn)唧漿病害，路面表面出現(xiàn)網(wǎng)裂、龜裂等現(xiàn)象。本文分析網(wǎng)裂變形、坑洞、唧漿三種主要的水損病害成因的。

網(wǎng)裂變形

當(dāng)路面的積水通過瀝青路面的裂縫和空隙等途徑進(jìn)入到瀝青路面內(nèi)部，水分就滯留在路面下面層和上面層的交界面上。水分逐漸滲入瀝青薄膜內(nèi)部，破壞瀝青與集料的黏結(jié)力。因此，瀝青路面的剝離都是從面層下部開始，并逐漸向面層上部擴(kuò)散。當(dāng)路面下面層破壞之后，上面層在車輛荷載的作用下，會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫和變形等病害。

坑洞

當(dāng)瀝青路面的表面層和中面層都采用空隙率較大的半開級(jí)配瀝青混凝土，而底面層采用空隙率較小的密實(shí)型瀝青混凝土?xí)r，路面由于降水或其他原因帶來的積水較容易滲入并滯留在瀝青路面的表面層和中面層內(nèi)，在水分滲入瀝青路面的表面層后，會(huì)從瀝青路面的中面層薄弱處進(jìn)入中面層，并滯留在表面層和中面層中。在溫度荷載和活荷載的循環(huán)作用下，加速了水分進(jìn)入這兩層的瀝青薄膜中，破壞瀝青與集料界面的黏結(jié)，使瀝青從集料表面剝落。剝落后形成貫穿瀝青路面表面層和中面層的坑洞損壞。

唧漿

當(dāng)路面面層發(fā)生損壞之后，路面的混合料松散剝離，導(dǎo)致水分進(jìn)入路面基層和路基當(dāng)中。在活荷載的循環(huán)作用下，只有滯留的自由水產(chǎn)生動(dòng)水壓力，在出現(xiàn)裂縫的范圍內(nèi)，動(dòng)水不斷的沖刷和抽吸混合料，導(dǎo)致組成混合料的細(xì)小顆粒剝離，并沿著動(dòng)水流動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)這些細(xì)小顆粒沿著瀝青混合料的空隙向上運(yùn)動(dòng)到路面表面時(shí)，便形成了唧漿病害。當(dāng)水分進(jìn)入路基后，路基在水的浸泡下降低了強(qiáng)度，路面在活荷載的作用下出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫、變形和坑洞等病害，組成路基的細(xì)小顆粒材料也會(huì)沿著瀝青路面的空隙向上運(yùn)動(dòng)，形成唧泥病害。

瀝青路面水損病害修補(bǔ)工藝

小面積水損修補(bǔ)工藝

當(dāng)瀝青路面出現(xiàn)諸如松散、坑槽以及裂縫等較小面積的水損病害時(shí)，可采用灌縫、破碎坑補(bǔ)及熱輻射加熱等維修工藝。因?yàn)檫@一類的病害主要是因?yàn)樗诌M(jìn)入路面，從上而下的引起路面表層的破壞。這一類的病害對(duì)行車影響并不大，但是在動(dòng)荷載的作用下導(dǎo)致病害發(fā)展速度較快，需要及時(shí)維修。當(dāng)瀝青路面出現(xiàn)嚴(yán)重坑槽、網(wǎng)裂沉陷和唧泥等病害時(shí)，說明路面基層內(nèi)已發(fā)生了自下而上的、較嚴(yán)重的水損破壞，這就需要對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行專項(xiàng)的維修。此類病害在維修時(shí)，需將路面破碎，挖到病害發(fā)生的位置進(jìn)行修補(bǔ)，一般采用傳統(tǒng)的破碎坑修補(bǔ)方法。

大面積水損修補(bǔ)工藝

當(dāng)瀝青路面出現(xiàn)較大規(guī)模的水損破壞后，應(yīng)對(duì)瀝青路面進(jìn)行大中型維修，主要有：整體罩面、局部補(bǔ)強(qiáng)，全面補(bǔ)強(qiáng)、罩面，冷銑刨熱攤鋪，表層就地?zé)嵩偕确椒ā?/p>

當(dāng)原路面整體的面層防水未達(dá)到預(yù)期效果，瀝青路面出現(xiàn)水損病害時(shí)，首先應(yīng)對(duì)局部病害進(jìn)行小型維修，然后對(duì)表面進(jìn)行拉毛處理，在原路面的基礎(chǔ)上鋪筑新的路面面層；當(dāng)路面基層本身存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題時(shí)，應(yīng)將路面全部挖除，重新鋪筑基層和面層進(jìn)行路面修復(fù)，但是這種維修方法時(shí)間長、成本高。

當(dāng)瀝青路面出現(xiàn)較大規(guī)模的水損病害，而交通壓力又較大時(shí)，可封閉單車道，對(duì)單車道的病害層進(jìn)行冷銑刨挖除，然后鋪筑新的路面結(jié)構(gòu)。這種方法只能被動(dòng)的對(duì)出現(xiàn)的病害進(jìn)行維護(hù)，并不能有效的預(yù)防水損病害的出現(xiàn)。

當(dāng)瀝青路面出現(xiàn)了大量的病害，而維修投入成本又有限時(shí)，可以采用表層就地?zé)嵩偕扪a(bǔ)工藝。該工藝?yán)孟嚓P(guān)機(jī)械設(shè)備，直接對(duì)路面進(jìn)行加熱、破碎、鋪平，實(shí)現(xiàn)舊路面一次成型新路面的維修，可以消除路面的裂縫、松散、坑槽等病害。這種技術(shù)因?yàn)橛辛己玫耐茝V前景和經(jīng)濟(jì)效益，近些年來得到了快速的發(fā)展。

結(jié)語

科研人員對(duì)瀝青路面水損病害進(jìn)行了大量研究，通過分析瀝青與集料的界面作用，可分析瀝青路面水損病害出現(xiàn)的原因。但這些努力尚未能夠徹底解決瀝青路面的水損破壞。針對(duì)該問題，又發(fā)展出了一套瀝青路面水損破壞修復(fù)工藝，通過對(duì)路面的修補(bǔ)，保持道路運(yùn)營的舒適安全。

瀝青路面的水損防治研究仍有大量的工作需要進(jìn)行，應(yīng)從材料微觀的作用機(jī)理上進(jìn)行深入的研究分析。在瀝青路面施工中，要有高素質(zhì)的施工團(tuán)隊(duì)，并嚴(yán)把材料質(zhì)量、施工質(zhì)量關(guān)，在施工階段才能保證路面的質(zhì)量；而運(yùn)營階段應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和維修，保證道路運(yùn)營的舒適安全。