高速公路沥青路面水破坏现象探讨（西安佳信公路工程咨询有限公司）.docx

高速公路沥青路面水破坏现象探讨
近些年来,我国的交通事业得到了迅猛的发展,截止2003年年底,,高速公路总里程已经跃居世界第2位。但是,在迅猛发展的同时,一些高速公路在建成通车后不久便出现了一些坑洞、网裂、唧浆、辙槽等早期破坏现象。本文将对早期破坏中主要因素——水破坏现象进行探讨,分析其产生的各种原因,讨论可以采取的预防措施等。
水破坏是沥青路面在水或冻融循环的作用下,由于汽车车轮的动态荷载作用,进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用,水分逐渐渗入沥青与集料的界面上,使沥青粘附性降低,并逐渐丧失粘结力,导致沥青膜从石料表面脱离,沥青混合料掉粒、松散,继而形成沥青路面的坑槽、推挤变形等损坏现象。水破坏范围广,类型多,危害大。不论是多雨潮湿的南方地区,还是少雨干旱的北方地区,不论是传统的纯沥青混凝土,还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA,均有可能发生水破坏。
一、高速公路沥青路面水破坏的类型
当降水进入沥青面层后,根据水的滞留位置而异,在大量高速行驶车辆,特别是重型车辆作用下,可以产生以下几种不同的水破坏现象。
1)表面层产生坑洞
降雨过程中,雨水较快进入表面层,在中面层为Ⅰ型密实式且实际空隙率较小的情况下,雨水下渗的速度变慢并滞留在表面层沥青混凝
土的孔隙中,在大量高速行车的动水压力作用下使沥青从碎石表面逐渐剥落下来。由于水多数滞留在表面层的下部和与下层的交界面上,因此沥青的剥落总是从层底面开始逐渐往上延伸,当层下部较大碎石上沥青被剥落下来之后,下部沥青混凝土就失去了强度,在车载作用下产生网裂和形变,局部网裂后逐渐松散,松散的石料被车轮甩出并形成坑洞。
2)表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和形变
当表面层和中面层均为空隙率比较大的半开级配沥青,底层为密实式沥青混凝土时,降水易渗入并滞留在表面层和中面层,大量快速行车作用使此两层沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落,导致表面产生网裂、形变和向外侧推挤,或者形成坑洞。一旦开始形成坑洞,洞上侧和前后层的水都会渗入到坑中,坑洞就会越来越大。
即使表面层和中面层是密实式沥青混凝土,如果沥青混凝土的均匀性较差或者局部沥青混凝土的压实度不够,实际空隙率偏大,也可能会产生上述水破坏。
3 )产生唧浆、网裂、坑洞
如果水透过沥青面层(两层式或着三层式)滞留在半刚性基层顶面,在大量高速行车作用下,自由水产生很大的压力,冲刷基层混合料表层的细料,形成灰白色浆,灰浆又在被行车压力作用下,通过面层的各种裂缝唧到路面。面层一旦发生唧浆,就很容易产生以裂缝为中心的下陷,同时引起两侧产生新的裂缝和碎裂破坏。范围扩大,该处出现网裂和形变,随后因降水更易渗入并恶性循环,导致路面破坏。
桥面产生坑洞往往也是先产生唧浆,接着产生形变、网裂和坑洞。
4)路面产生严重的辙槽
自由水侵入沥青面层后,使沥青与骨料的粘结力减弱,有行车荷载作用时,滞留在面层下部的水分使矿料,特别是粗粒径碎石上裹覆的沥青膜逐渐剥落,使沥青混凝土的强度逐渐损失,直至完全松散,在行车轮迹下不但产生压缩变形,而且产生剪切变形,轮下松散的沥青混凝土向外侧挤出使轮迹带下陷,同时其两侧鼓起,形成严重的辙槽。这种破坏多发生在重型车辆行车道上,超车道比较少见。
二、高速公路沥青路面水破