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摘 要分别从设计、施工和检测等几个方面对沥青路面水毁的原因进行分析探讨,并从规范以及理论计算的视角对其进行剖析。
关键词排水;原材料;规范
中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)102-0070-01
沥青路面的水毁不仅影响了行车安全,并在群众中产生了恶劣的影响,负面影响极大。如何有效的治理、保证行车安全成了工程参与各方不可回避的问题。
1设计原因
近年来工程项目一旦立项就对设计周期提出了严格的“时限要求”,致使在勘测设计过程中外业调查不够深入、细致。如有些项目采用“边设计、边施工、边变更”的方法。
由于设计人员对粘层油的重视程度不足,新规范实施前,只要高等级公路沥青层之间如无严重的污染,几乎不喷洒粘层油即进行下层的施工,导致层间处于滑动状态,为水滞留提供了条件。
很多项目路面材料设计参数与实际路用性能缺乏关联性;路面设计采用理论计算方法,看似很先进,实际上材料设计参数一般只是通过室内试验确定,即设计模型与沥青路面早期损坏模式没有较好的相关关系。
2排水
一些地区的高速公路路面结构,是没有设计任何排水结构层和防水层,设计者原意是靠路面纵坡、横坡来排除地表积水。在填方段各高速公路设置了沥青砂拦水带,目的是将地表水沿路肩边缘通过急流槽排入路基外,但急流槽没有按照有关规范合理设计,无论纵坡大小,均采用单一的尺寸,进水口方向均与路线垂直,路面纵坡较小或超高段局部渐变率较低时,不仅不能使路表水迅速排出,反而阻挡排水形成局部积水。
由于路面没有设计排水结构层,且上面层多为中粒式结构,当孔隙率大又不均匀时,则易在薄弱处渗水。原本希望在上面层和中面层之间排水,事实上,由上面层渗入的水根本无法排出,而长期滞留在路面中或通过中、下面层空隙以及裂缝渗入中、下面层,在车轮荷载的作用下,部分路面水变成有压水,特别在夏季,温水加剧了集料上沥青膜的剥落,造成路面松散剥落。
3施工管理及施工原因
1)原材料质量控制不够严格。①集料质量差是造成自治区路面出现水损害的根本原因之一。随着高速公路建设速度的加快,迅速涌现出一大批规模各异的碎石矿料生产厂(场),加工设备简陋、技能低下、管理无序、石料性质不一、集料质量难以保证。事实上,集料质量好坏直接影响到沥青混合料的强度,是路面水损害的主要因素。碎石的压碎值、磨耗值等指标不符合要求,将造成沥青混合料的稳定度偏低,引起沥青路面的早期剥落;碎石与沥青材料的粘附性大小,对沥青混合料的强度和耐久性有极大的影响。②矿粉。进口沥青硅拌和设备一般要求对从干燥筒中吸出的粉尘回收利用,用来充当部分矿粉。在国外发达国家,由于集料在出厂前都经过严格的筛选和冲洗,因此从干燥筒中吸出的是石料在撞击过程中产生的石屑或石粉与砂子中的一些细颗粒组成的混合物,用它来代替部分矿粉无论从经济或者路用性能方面来讲都是合适的。在我国,情况则大为不同。由于缺乏认识、材料控制不严格,不但粗集料表面附着有相当数量的杂质,而且砂子、石屑都不能保证其泥土和杂质含量达到规范要求。因此,从干燥筒中吸出的部分物质是砂子、石屑和集料撞击产生的石粉,而另外的部分则是土与其它有害杂质的混合物。回收粉不但级配极不稳定,而且亲水系数、塑性指数等指标都达不到要求。在实际建设过程中,很多道路建設中多数拌和楼都对回收粉全部利用,甚至80%以上代替矿粉。拌制沥青混合料时对回收粉利用越多,路面水损害就越严重。
2)沥青混合料发生温度离析与集料离析造成现场空隙率大,路面渗水。温度离析是指在拌和、运输或摊铺过程中所造成的温度不均匀现象,它将导致胶结料粘滞度不同,进而导致沥青混合料压实不均匀。集料离析是指在混合料中集料与结合料发生发分离的现象。集料离析和温度离析造成部分路面空隙率过大而出现透水,是沥青路面水损害的施工方面的主要原因。在沥青混合料生产过程中,石料堆料方式及运输、混合料拌和、储存、运料车装卸料及摊铺的任一环节产生的离析,比如级配离析、温度离析以及集料—沥青离析,均会导致沥青混合料不均匀,粗集料集中的地方空隙率较大。尽管有的施工单位对粗集料集中的地方现场筛分细料进行填补,但所补的仅仅是较薄的层面,在行车荷载的动水压力下,空隙很快会连通。沥青混合料的离析加速了沥青路面的早期水损害,致使沥青路面过早地出现松散、坑槽等病害。
3)检测、试验数据无法真实反映工程质量。工程质量的优劣受多种因素的影响,与其它产品一样,路面工程必须要有严格的质量检验制度和严密的质量检验方法。虽然高速公路开始建设以来,各项目管理部门就建立了相关质量检验制度与奖惩措施,交通部有关施工规范及试验规程也规定了检验内容与评价方法,表面上各施工、监理单位是严格按照各项规定执行的,监理人员也按照监理程序签字认可,但往往看不到真实数据,原始记录和检测数据表明,质量均符合要求。有的数据变异性很小,偏差系数超出常规小的难以令人相信。部分项目或标段施工现场的实际试验数据与施工资料反映的数据相差很大,基本上是相脱节的,没有起到以真实、可靠的试验检测数据有效控制和指导施工质量的作用。
4使用标准及规范的原因
我国沥青混合料技术指标不足以防止水损害:
1)对于集料与沥青的粘附性指标来说,这个指标存在着三个致命的缺陷:一是是否有不同粘附性等级与路面水损害关系的长期性能观察资料,这些资料是否已表明粘附性大于或等于4级就不会产生水损害,事实上这种关系没有建立。二是粘附性等级用水煮法试验评价,水煮法试验结果受人为主观因素影响太大,充分说明这种试验结果作为规范技术指标是不科学的。三是水煮法只使用了9.5-13.2的粗集料,事实上,部分细集料为砂,与沥青粘附性较差,但并未参与评价。
2)沥青混合料残留浸水马歇尔稳定度技术指标来说,也是存在致命的弱点。75次马歇尔击实仪双面击实,试件空隙率己达到了设计空隙率3%-5%,水很难侵入,也更难侵入沥青膜与集料之间。如果要用残留浸入马歇尔稳定度技术指标,必须让试件空隙率接近现场空隙率,但施工现场空隙率通常在6%—8%,两者之间存在差距。
5土基和基层原因,造成面层水损害
为防止路基出现剪切破坏或过量塑性变形而使路面结构损坏,要求土基必须稳定和密实有足够承受基层传下来的应力的能力。对于一般柔性路面而言,50%-70%以上的弯沉由路基提供。另据有关专家计算表明,当土基模量增大20%,其效果相当于基层模量增大100%,所以为了减少路表弯沉,以提高土基模量为宜,由此可知,保证土基的压实的重要性。然而,目前有些施工单位却不重视土基的压实质量,导致结构层沉降,沥青面层产生不规则裂缝。
基层的结合料偏少,混合料拌合不均匀,基层存在夹层,基层失养干裂,基层刚度不足,未形成早期强度过早铺筑油面等都将影响基层的抗压、抗拉强度和刚度,面层将产生剪切破坏和弯拉破坏,从而导致沥青混凝土面层出现波浪、拥包、网裂等病害。这也是造成水损害现象发生的原因之一。
参考文献
[1]交通部公路科学研究所.jtj034-2000公路路面基层施工技术规范[S].2000.
[2]张兴昌,夏锦红.永久性路面设计理念[J].四川建筑科学研究,2008,04.
[3]许建设.高速公路半刚性基层分析[J].安微职业技术学院学报,2006,01.
关键词排水;原材料;规范
中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)102-0070-01
沥青路面的水毁不仅影响了行车安全,并在群众中产生了恶劣的影响,负面影响极大。如何有效的治理、保证行车安全成了工程参与各方不可回避的问题。
1设计原因
近年来工程项目一旦立项就对设计周期提出了严格的“时限要求”,致使在勘测设计过程中外业调查不够深入、细致。如有些项目采用“边设计、边施工、边变更”的方法。
由于设计人员对粘层油的重视程度不足,新规范实施前,只要高等级公路沥青层之间如无严重的污染,几乎不喷洒粘层油即进行下层的施工,导致层间处于滑动状态,为水滞留提供了条件。
很多项目路面材料设计参数与实际路用性能缺乏关联性;路面设计采用理论计算方法,看似很先进,实际上材料设计参数一般只是通过室内试验确定,即设计模型与沥青路面早期损坏模式没有较好的相关关系。
2排水
一些地区的高速公路路面结构,是没有设计任何排水结构层和防水层,设计者原意是靠路面纵坡、横坡来排除地表积水。在填方段各高速公路设置了沥青砂拦水带,目的是将地表水沿路肩边缘通过急流槽排入路基外,但急流槽没有按照有关规范合理设计,无论纵坡大小,均采用单一的尺寸,进水口方向均与路线垂直,路面纵坡较小或超高段局部渐变率较低时,不仅不能使路表水迅速排出,反而阻挡排水形成局部积水。
由于路面没有设计排水结构层,且上面层多为中粒式结构,当孔隙率大又不均匀时,则易在薄弱处渗水。原本希望在上面层和中面层之间排水,事实上,由上面层渗入的水根本无法排出,而长期滞留在路面中或通过中、下面层空隙以及裂缝渗入中、下面层,在车轮荷载的作用下,部分路面水变成有压水,特别在夏季,温水加剧了集料上沥青膜的剥落,造成路面松散剥落。
3施工管理及施工原因
1)原材料质量控制不够严格。①集料质量差是造成自治区路面出现水损害的根本原因之一。随着高速公路建设速度的加快,迅速涌现出一大批规模各异的碎石矿料生产厂(场),加工设备简陋、技能低下、管理无序、石料性质不一、集料质量难以保证。事实上,集料质量好坏直接影响到沥青混合料的强度,是路面水损害的主要因素。碎石的压碎值、磨耗值等指标不符合要求,将造成沥青混合料的稳定度偏低,引起沥青路面的早期剥落;碎石与沥青材料的粘附性大小,对沥青混合料的强度和耐久性有极大的影响。②矿粉。进口沥青硅拌和设备一般要求对从干燥筒中吸出的粉尘回收利用,用来充当部分矿粉。在国外发达国家,由于集料在出厂前都经过严格的筛选和冲洗,因此从干燥筒中吸出的是石料在撞击过程中产生的石屑或石粉与砂子中的一些细颗粒组成的混合物,用它来代替部分矿粉无论从经济或者路用性能方面来讲都是合适的。在我国,情况则大为不同。由于缺乏认识、材料控制不严格,不但粗集料表面附着有相当数量的杂质,而且砂子、石屑都不能保证其泥土和杂质含量达到规范要求。因此,从干燥筒中吸出的部分物质是砂子、石屑和集料撞击产生的石粉,而另外的部分则是土与其它有害杂质的混合物。回收粉不但级配极不稳定,而且亲水系数、塑性指数等指标都达不到要求。在实际建设过程中,很多道路建設中多数拌和楼都对回收粉全部利用,甚至80%以上代替矿粉。拌制沥青混合料时对回收粉利用越多,路面水损害就越严重。
2)沥青混合料发生温度离析与集料离析造成现场空隙率大,路面渗水。温度离析是指在拌和、运输或摊铺过程中所造成的温度不均匀现象,它将导致胶结料粘滞度不同,进而导致沥青混合料压实不均匀。集料离析是指在混合料中集料与结合料发生发分离的现象。集料离析和温度离析造成部分路面空隙率过大而出现透水,是沥青路面水损害的施工方面的主要原因。在沥青混合料生产过程中,石料堆料方式及运输、混合料拌和、储存、运料车装卸料及摊铺的任一环节产生的离析,比如级配离析、温度离析以及集料—沥青离析,均会导致沥青混合料不均匀,粗集料集中的地方空隙率较大。尽管有的施工单位对粗集料集中的地方现场筛分细料进行填补,但所补的仅仅是较薄的层面,在行车荷载的动水压力下,空隙很快会连通。沥青混合料的离析加速了沥青路面的早期水损害,致使沥青路面过早地出现松散、坑槽等病害。
3)检测、试验数据无法真实反映工程质量。工程质量的优劣受多种因素的影响,与其它产品一样,路面工程必须要有严格的质量检验制度和严密的质量检验方法。虽然高速公路开始建设以来,各项目管理部门就建立了相关质量检验制度与奖惩措施,交通部有关施工规范及试验规程也规定了检验内容与评价方法,表面上各施工、监理单位是严格按照各项规定执行的,监理人员也按照监理程序签字认可,但往往看不到真实数据,原始记录和检测数据表明,质量均符合要求。有的数据变异性很小,偏差系数超出常规小的难以令人相信。部分项目或标段施工现场的实际试验数据与施工资料反映的数据相差很大,基本上是相脱节的,没有起到以真实、可靠的试验检测数据有效控制和指导施工质量的作用。
4使用标准及规范的原因
我国沥青混合料技术指标不足以防止水损害:
1)对于集料与沥青的粘附性指标来说,这个指标存在着三个致命的缺陷:一是是否有不同粘附性等级与路面水损害关系的长期性能观察资料,这些资料是否已表明粘附性大于或等于4级就不会产生水损害,事实上这种关系没有建立。二是粘附性等级用水煮法试验评价,水煮法试验结果受人为主观因素影响太大,充分说明这种试验结果作为规范技术指标是不科学的。三是水煮法只使用了9.5-13.2的粗集料,事实上,部分细集料为砂,与沥青粘附性较差,但并未参与评价。
2)沥青混合料残留浸水马歇尔稳定度技术指标来说,也是存在致命的弱点。75次马歇尔击实仪双面击实,试件空隙率己达到了设计空隙率3%-5%,水很难侵入,也更难侵入沥青膜与集料之间。如果要用残留浸入马歇尔稳定度技术指标,必须让试件空隙率接近现场空隙率,但施工现场空隙率通常在6%—8%,两者之间存在差距。
5土基和基层原因,造成面层水损害
为防止路基出现剪切破坏或过量塑性变形而使路面结构损坏,要求土基必须稳定和密实有足够承受基层传下来的应力的能力。对于一般柔性路面而言,50%-70%以上的弯沉由路基提供。另据有关专家计算表明,当土基模量增大20%,其效果相当于基层模量增大100%,所以为了减少路表弯沉,以提高土基模量为宜,由此可知,保证土基的压实的重要性。然而,目前有些施工单位却不重视土基的压实质量,导致结构层沉降,沥青面层产生不规则裂缝。
基层的结合料偏少,混合料拌合不均匀,基层存在夹层,基层失养干裂,基层刚度不足,未形成早期强度过早铺筑油面等都将影响基层的抗压、抗拉强度和刚度,面层将产生剪切破坏和弯拉破坏,从而导致沥青混凝土面层出现波浪、拥包、网裂等病害。这也是造成水损害现象发生的原因之一。
参考文献
[1]交通部公路科学研究所.jtj034-2000公路路面基层施工技术规范[S].2000.
[2]张兴昌,夏锦红.永久性路面设计理念[J].四川建筑科学研究,2008,04.
[3]许建设.高速公路半刚性基层分析[J].安微职业技术学院学报,2006,01.