2013公路監(jiān)理師考點:瀝青路面水損害的研究

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　　1、概述

　　瀝青路面的破壞形式主要表現(xiàn)為車轍、低溫開裂和疲勞開裂，從60年代以來，幾乎大多數(shù)與瀝青路面研究有關(guān)的課題也集中在這三大破壞形式上。近年來，另外兩種破壞形式――水損害和反射裂縫也逐漸引起人們的注意，也已形成世界性范圍的問題。我國在這方面的研究還很少，還沒有引起人們足夠的重視。直至最近，一些高等級公路發(fā)生了較為嚴重的水損害問題，也到了重視水損害問題的時候了。

　　滬寧高速公路自1996年9月通車，1998年有些路段出現(xiàn)了泛油現(xiàn)象，開始時顏色較淺，并拌有輕微沉陷。隨著時間的推移，特別是長期下雨后，路面的顏色愈來愈黑，并出現(xiàn)輪跡處路面向兩邊推擠而隆起，輪跡處繼續(xù)沉陷，再發(fā)展，靠近輪跡的隆起部分破損，很快就出現(xiàn)松散、坑洞。松散的集料表面光溜溜的，瀝青膜已剝落貽盡。這是典型水損害現(xiàn)象。

　　通常水損害產(chǎn)生的原因有下列幾種：――路面排水系統(tǒng)不健全;

　　――路面壓實度不足;

　　――路面離析;

　　――其它：集料表面粉塵太多。

　　滬寧高速公路江蘇段瀝青路面上面層級配采用AC-16B型，其級配比部頒規(guī)范中AC-16I型粗，上面層空隙率大，易滲水。而原路面沒有設(shè)計排水結(jié)構(gòu)層，只是希望在上面層和中面層之間排水，同時在路肩上設(shè)置了碎石盲溝，通過碎石盲溝將上、中面層間的水排出。事實上，由上面層滲入的水，無法從碎石盲溝排出，而長期滯留在路面中(天晴后數(shù)日，仍可看到在車輪的作用下，從路面縫中冒出水)或通過中、下面層空隙以及裂縫滲到中、下面層。在車輪荷載作用下，部分路面水變成有壓水，特別在夏季，溫水加劇了集料上瀝青膜的剝離，造成路面松散脫落。

　　壓實度不足是早期水損害最普遍的原因。研究表明，熱拌瀝青混合料4%～5%的空隙率就認為是不透水的，也就是說與水損害無關(guān)。大多數(shù)瀝青混合料設(shè)計空隙率為3%～5%，當施工完畢，大多數(shù)要求達到92%的最大理論密度，也就是說，空隙率為8%，2～3年后，可以認為是達到了設(shè)計空隙率。路面沒有壓好，空隙率高于8%，就易滲水，就會引起路面松散。研究表明：空隙率在8%～12%之間的路面是水損害最容易發(fā)生的區(qū)域，小于8%水不容易進去，而大于12% 水很容易流走，但必須要設(shè)置排水的結(jié)構(gòu)層。

　　滬寧路路面壓實度按馬歇爾密度控制，所檢驗的若干試驗段的數(shù)據(jù)如表1所示。從這些數(shù)據(jù)可看出，壓實度普遍不足，這是由于馬歇爾密度控制路面壓實度所造成的。

　　兩種壓實度標準合格率比較表　　　　　　表1

　　馬歇爾密度

　　96%　最大理論密度

　　92%　馬歇爾密度

　　97%　最大理論密度

　　93%

　　常州段上面層　100　33　0　0

　　蘇州A標(一) 上面層　100　100　43　43

　　蘇州A標(二) 上面層　80　80　50　50

　　蘇州A標(三) 上面層　100　80　40　20

　　南京G標下面層　100　100　100　93

　　南京G標中面層　100　100　100　100

　　鎮(zhèn)江F標上面層　83　50　17　17

　　鎮(zhèn)江F標下面層　100　94　94　44

　　從表1中可以看出，常州段路面壓實度盡管均滿足交通部標準96%，無一不合格，但如果用最大理論密度92%去衡量，有67%的密度不合格;若要用93%的最大理論密度去衡量，則100%不合格。

　　表1中蘇州A標第三試鋪段也表明，96%的馬歇爾密度無一不合格;若用92%的最大理論密度作標準，仍有20%的路段密度不合格;如用93%的最大理論密度作標準，則有80%的路段不合格。

　　除了上述原因外，我們在“滬寧高速公路瀝青和瀝青混合料路用性能評估”課題研究中發(fā)現(xiàn)，滬寧路瀝青混合料的水敏感性指標，雖完全滿足我國瀝青路面施工規(guī)范JTJ032的關(guān)于水損害技術(shù)指標，但滿足不了美國Superpave規(guī)范的要求，仍不能防止水損害的破壞?，F(xiàn)將研究的主要內(nèi)容介紹給大家，希望能引起注意。

　　2、我國現(xiàn)行規(guī)范

　　關(guān)于瀝青混合料水損害的技術(shù)指標我國瀝青混合料技術(shù)指標不足以防止水損害，滬寧路在施工時，嚴格按照交通部行業(yè)標準《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ032)執(zhí)行，即：

　　(1)按水煮法試驗所有的集料與瀝青的粘附性都大于4級;

　　(2)按馬歇爾試驗所有的瀝青混合料殘留穩(wěn)定度均大于80%.

　　為什么都滿足了交通部技術(shù)規(guī)范，仍發(fā)生了水損害，除了上面論述的一些原因之外，還有一個原因是規(guī)范本身的關(guān)于粘附性指標以及混合料殘留馬歇爾穩(wěn)定度的指標，與路面水損害并沒有建立起很好的關(guān)系。

　　對于集料與瀝青的粘附性指標來說，這個指標存在著三個致命的缺陷：

　　(1)是否有不同粘附性等級與路面水損害關(guān)系的長期性能觀測資料，這些資料是否已表明粘附性大于等于4級就不會產(chǎn)生水損害，事實上這種關(guān)系沒有建立。

　　(2)粘附性等級用水煮法試驗評價，水煮法試驗結(jié)果受人為主觀因素影響太大，省高速公路指揮部曾請兩家較為權(quán)威的單位測試玄武巖，結(jié)果是一個3級，一個5級，充分說明這種試驗結(jié)果作為規(guī)范技術(shù)指標是不科學的。

　　(3)水煮法只使用了9.5～13.2的粗集料，事實上，部分細集料為砂，與瀝青粘附性較差，但并沒有評價。

　　美國材料與試驗協(xié)會 ASTM D 3625-96“水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標準實踐”是一個值得推薦的方法， ASTM D 3625-91名稱為“水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標準試驗方法”，而ASTM D3625-96則改成“水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標準實踐”。 這里有重要差別，試驗方法是對一種材料、一個產(chǎn)品、 一個體系或一種服務(wù)的一個或多個性質(zhì)、特征的確認、測量與評價，會產(chǎn)生試驗結(jié)果。 而實踐就不同了，它是對一種操作、一種功能給出一種明確的方法，并不產(chǎn)生試驗結(jié)果。從標準試驗方法改變成標準實踐，對水煮法的作用也更明確了，它不產(chǎn)生定量試驗結(jié)果，ASTM D3625-91“水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標準試驗方法”，將裹復(fù)程度與標準剝落率相比較分為0-100% 10等，業(yè)主們有的將95%、有的將90%作為接收標準，新版方法已去掉這些敘述。因而也不能作為拒絕或接收混合料的標準。

　　美國ASTM D3625-95水煮法用廠拌混合料，進行煮沸用于現(xiàn)場肉眼判斷兩種集料與瀝青的粘附性。D3625-95并不是一種試驗方法，而是一種標準實踐，它本身并不產(chǎn)生試驗結(jié)果，D3625明確表明，水煮法與路面現(xiàn)場水損害的關(guān)系尚未建立。

　　再拿瀝青混合料殘留浸水馬歇爾穩(wěn)定度技術(shù)指標來說，也存在著致命的弱點。

　　75次馬歇爾擊實儀雙面擊實，試件空隙率已達到設(shè)計空隙率為3%～5%，水很難浸入，也更難浸入瀝青膜與集料之間，沒有足夠的水，談何水損害?如果要用殘留馬歇爾穩(wěn)定度技術(shù)指標，也得讓空隙率接近現(xiàn)場空隙率，也就是說試件空隙率應(yīng)在6%～8%之間。

　　最近，在“公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范”(JTJ014-97)中已增加了使用簡化的洛特曼試驗方法作為瀝青混合料水穩(wěn)定性指標。

　　水損害主要是發(fā)生在我國南方多雨潮濕地區(qū)，而氣溫低于-21.5℃的北方，降雨量較少，水損害不應(yīng)是一個嚴重問題，倒是南方多雨潮濕地區(qū)再加上冰凍的地區(qū)，十分需要一個更能反映混合料水損害特性的技術(shù)指標，這個指標就是用AASHTO T283試驗的結(jié)果――間接抗拉強度比來表征。[Page]

　　3、美國Superpave關(guān)于水損害的技術(shù)指標美國公路戰(zhàn)略研究計劃(SHRP)瀝青課題的主要研究成果――Superpave，產(chǎn)生了一個膠結(jié)料規(guī)范、一個混合料設(shè)計方法和瀝青混合料性能評估。

　　Superpave混合料設(shè)計方法中關(guān)于瀝青混合料水敏感性評價，應(yīng)用于AASHTO T283“壓實瀝青混合料水損害試驗方法”，并要求間接抗拉強度比(TSR)≥80%作為瀝青混合料水敏感性評價指標。

　　事實上Superpave的指標不是新東西，它完全挪用了美國在八十年代進行的全國公路聯(lián)合攻關(guān)項目(NCHRP)的研究成果，雖然AASHTO T283不是一個十全十美的方法，但在九十年代初期已是全美國普遍接受的試驗方法。初期TSR各州規(guī)范不一，有的州要求TSR≥70%，有的州 TSR≥80%，目前Superpave統(tǒng)一規(guī)范為TSR≥80%.

施工組織：房建，市政，道橋，水利，巖土，隧道

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