瀝青路面水損害的研究
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共2頁(yè)
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(guó)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(jí)公路發(fā)生了較為嚴(yán)重的水損害問題，也到了重視水損害問題的時(shí)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(shí)顏色較淺，并拌有輕微沉陷。隨著時(shí)間的推移，特別是長(zhǎng)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(shí)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(jí)配采用AC-16B型，其級(jí)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(jì)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(shí)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(shí)上，由上面層滲入的水，無法從碎石盲溝排出，而長(zhǎng)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(shí)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(rèn)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(jì)空隙率為3%～5%，當(dāng)施工完畢，大多數(shù)要求達(dá)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(rèn)為是達(dá)到了設(shè)計(jì)空隙率。路面沒有壓好，空隙率高于8%，就易滲水，就會(huì)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(jìn)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(shí)度按馬歇爾密度控制，所檢驗(yàn)的若干試驗(yàn)段的數(shù)據(jù)如表1所示。從這些數(shù)據(jù)可看出，壓實(shí)度普遍不足，這是由于馬歇爾密度控制路面壓實(shí)度所造成的。
兩種壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)合格率比較表 表1
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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(biāo)（一） 上面層 | 100 | 100 | 43 | 43 |
| 蘇州A標(biāo)（二） 上面層 | 80 | 80 | 50 | 50 |
| 蘇州A標(biāo)（三） 上面層 | 100 | 80 | 40 | 20 |
| 南京G標(biāo)下面層 | 100 | 100 | 100 | 93 |
| 南京G標(biāo)中面層 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 鎮(zhèn)江F標(biāo)上面層 | 83 | 50 | 17 | 17 |
| 鎮(zhèn)江F標(biāo)下面層 | 100 | 94 | 94 | 44 |
從表1中可以看出，常州段路面壓實(shí)度盡管均滿足交通部標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)，仍有20%的路段密度不合格；如用93%的最大理論密度作標(biāo)準(zhǔn)，則有80%的路段不合格。
除了上述原因外，我們?cè)凇皽麑幐咚俟窞r青和瀝青混合料路用性能評(píng)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(biāo)，雖完全滿足我國(guó)瀝青路面施工規(guī)范JTJ032的關(guān)于水損害技術(shù)指標(biāo)，但滿足不了美國(guó)Superpave規(guī)范的要求，仍不能防止水損害的破壞。現(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(guó)現(xiàn)行規(guī)范
關(guān)于瀝青混合料水損害的技術(shù)指標(biāo)我國(guó)瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)不足以防止水損害，滬寧路在施工時(shí)，嚴(yán)格按照交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《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(yàn)所有的集料與瀝青的粘附性都大于4級(jí)；
（2）按馬歇爾試驗(yàn)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(gè)原因是規(guī)范本身的關(guān)于粘附性指標(biāo)以及混合料殘留馬歇爾穩(wěn)定度的指標(biāo)，與路面水損害并沒有建立起很好的關(guān)系。
對(duì)于集料與瀝青的粘附性指標(biāo)來說，這個(gè)指標(biāo)存在著三個(gè)致命的缺陷：
（1）是否有不同粘附性等級(jí)與路面水損害關(guān)系的長(zhǎng)期性能觀測(cè)資料，這些資料是否已表明粘附性大于等于4級(jí)就不會(huì)產(chǎn)生水損害，事實(shí)上這種關(guān)系沒有建立。
（2）粘附性等級(jí)用水煮法試驗(yàn)評(píng)價(jià)，水煮法試驗(yàn)結(jié)果受人為主觀因素影響太大，省高速公路指揮部曾請(qǐng)兩家較為權(quán)威的單位測(cè)試玄武巖，結(jié)果是一個(gè)3級(jí)，一個(gè)5級(jí)，充分說明這種試驗(yàn)結(jié)果作為規(guī)范技術(shù)指標(biāo)是不科學(xué)的。
（3）水煮法只使用了9.5～13.2的粗集料，事實(shí)上，部分細(xì)集料為砂，與瀝青粘附性較差，但并沒有評(píng)價(jià)。
美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì) ASTM D 3625-96“水煮法評(píng)定水對(duì)瀝青裹復(fù)集料影響的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐”是一個(gè)值得推薦的方法， ASTM D 3625-91名稱為“水煮法評(píng)定水對(duì)瀝青裹復(fù)集料影響的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”，而ASTM D3625-96則改成“水煮法評(píng)定水對(duì)瀝青裹復(fù)集料影響的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐”。 這里有重要差別，試驗(yàn)方法是對(duì)一種材料、一個(gè)產(chǎn)品、 一個(gè)體系或一種服務(wù)的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)、特征的確認(rèn)、測(cè)量與評(píng)價(jià)，會(huì)產(chǎn)生試驗(yàn)結(jié)果。 而實(shí)踐就不同了，它是對(duì)一種操作、一種功能給出一種明確的方法，并不產(chǎn)生試驗(yàn)結(jié)果。從標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法改變成標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，對(duì)水煮法的作用也更明確了，它不產(chǎn)生定量試驗(yàn)結(jié)果，ASTM D3625-91“水煮法評(píng)定水對(duì)瀝青裹復(fù)集料影響的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”，將裹復(fù)程度與標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)。
美國(guó)ASTM D3625-95水煮法用廠拌混合料，進(jìn)行煮沸用于現(xiàn)場(chǎng)肉眼判斷兩種集料與瀝青的粘附性。D3625-95并不是一種試驗(yàn)方法，而是一種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，它本身并不產(chǎn)生試驗(yàn)結(jié)果，D3625明確表明，水煮法與路面現(xiàn)場(chǎng)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(biāo)來說，也存在著致命的弱點(diǎn)。
75次馬歇爾擊實(shí)儀雙面擊實(shí)，試件空隙率已達(dá)到設(shè)計(jì)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(biāo)，也得讓空隙率接近現(xiàn)場(chǎng)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(jì)規(guī)范”（JTJ014-97）中已增加了使用簡(jiǎn)化的洛特曼試驗(yàn)方法作為瀝青混合料水穩(wěn)定性指標(biāo)。
水損害主要是發(fā)生在我國(guó)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(gè)嚴(yán)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(gè)更能反映混合料水損害特性的技術(shù)指標(biāo)，這個(gè)指標(biāo)就是用AASHTO T283試驗(yàn)的結(jié)果——間接抗拉強(qiáng)度比來表征。
