城市道路水损害原因与防治

摘 要：城市道路水损害现象严重影响了行车舒适性与路面使用功能性的发挥.本文通过介绍水损害产生的机理,对道路水损害产生的内因和外因进行分析,从结构设计与施工工艺控制角度对沥青路面水损害防治对策进行了阐述.

关 键 词：城市道路；水损害；机理分析；防治对策

中图分类号：U416.2文献标识码：A

0.引言

目前,新建成的城市道路出现松散、坑槽等路面表面损坏的现象明显,这严重影响了驾驶者的行车舒适性与路面使用功能性.研究表明,水损害问题是造成城市沥青路面表面破坏的主要原因[1].因此,本文结合笔者的从业经验对城市道路水损害原因及防治对策进行深入分析.

1.城市道路水损害产生的原因分析

1.1水损害产生的外因

城市道路路面结构直接与外界环境接触,如图1所示,来自外界环境的雨水、雪水等极易通过沥青道路表面的连通孔隙渗入到结构层内部,同时伴随着行车荷载产生的动水压力的反复冲刷作用,使沥青路面出现水损害的问题.

随着经济的发展,城市的交通量逐年增加,促进了行车荷载产生动水压力的冲刷及泵吸作用.过量的车辆尾气排放,使大气降水中的酸性物质增加[2]以及降雪后大量融雪剂的使用等因素,使沥青材料与集料间的粘附力降低并产生剥落、松散等城市道路水损害现象.

1.2水损害产生的内因

不合理的沥青混合料的级配设计、沥青混合料摊铺施工时产生的材料离析以及温度离析等因素导致的摊铺成型后沥青混合料空隙率过大,使外界水渗入路面结构内部的问题加剧；沥青材料与集料选择不当,出现材料间的粘附性不足,使沥青材料和集料遇水剥落；结构层自身的排水性能较差（如半刚性基层结构）、结构层内部的排水系统、防水结构功能设计不当或缺失等原因是城市道路路面结构出现水损害的内在因素.

2.城市道路水损害预防和治理对策分析

采取有效措施减轻并从根本上预防和治理城市道路水损害是十分重要的,对于城市道路的水损害预防和治理,主要应该从合理的结构设计与良好施工工艺两方面入手加以解决.

2.1合理选择原材料,提高沥青与集料间的粘附能力

要保证沥青材料与集料间的粘附力,首先应使集料表面有良好的清洁状况,必要时应对所使用的集料进行清洗,避免集料表面附着有灰尘,降低材料间的粘附性.

集料的物理性质对沥青与集料间的粘附能力起关键作用.研究证明,通常碱性集料与沥青的粘附能力明显优于中性和酸性石料[3],如图2所示,在城市道路的建设中,用做沥青面层的石料通常有石灰岩、玄武岩、安山岩三种,玄武岩与石灰岩石料都与沥青材料有较好的粘附性,玄武岩材料硬度好常用在沥青道路上面层中,石灰岩硬度稍差常用在中、下面层中.安山岩碎石硬度虽然好,但与沥青的粘附性较差,当受料源供应的限制时,安山岩碎石可通过复合使用的方法,将其破碎成细集料与玄武岩材料组成复合集料在上面层中使用.

2.2合理选择结构类型与配合比设计方案

城市道路的沥青路面结构设计,应根据各层的功能要求合理选择沥青混合料类型.通常上面层应具有抗车辙、抗裂、抗水损害能力；中面层应具有抗车辙和结构稳定性的能力；下面层应具有抗疲劳的能力.由于上面层直接与车轮接触,同时受行车荷载、环境因素（温度、降水）等作用,因此,对上面层混合料的原材料的技术指标、级配设计等质量控制要更为严格.就防治水损害而言,上面层应采用密级配沥青混凝土,同时在沥青混合料设计中严格控制其设计空隙率指标,研究表明,设计空隙率不大于5%时,水基本无法深入沥青混合料面层,当空隙率达到8%时,路面渗水效果明显,但过小空隙率的沥青混合料高温稳定性能将变差.综上考虑,表面层沥青混合料的空隙率控制在3%～5%较为适宜[4].另外,沥青路面的施工摊铺压实质量也将影响路面的抗水损害能力,如压实程度不均匀、混合料摊铺过程中的离析现象（摊铺离析、温度离析）等,都将使现场的空隙率与设计空隙率产生偏差,压实度不足将使沥青路面抗水损害能力下降,而压实过密则易使沥青路面高温稳定性能变差.

2.3控制及改善半刚性基层开裂现象

以水泥、石灰等稳定类材料为混合料作为基层或底基层在城市道路中应用广泛,但半刚性基层易开裂,受干湿作用明显,开裂后半刚性结构的强度及稳定性将被积水所弱化,严重影响使用寿命,因此,采取合理措施控制及改善半刚性基层开裂现象是必要的.

研究认为,半刚性基层的开裂是其本身的固有属性,无法从根本上消除,但可以通过相应的技术措施减少裂缝的产生[5],具体措施有：

1）控制水泥剂量.过多的水泥剂量将使基层表面出现裂缝,通常认为水泥的剂量应不大于6%.

2）选用骨架-密实型结构.在工程应用中证明,骨架-密实型水泥稳定级配碎石具有良好的抗裂性能,同时还可以有效缓解路面的横向开裂现象.

3）采用土工合成材料以及应力吸收层等措施防止反射裂缝的产生.

2.4严格控制路面摊铺压实质量

如图3所示,除一些成规模的市政主干道路工程外,很多市政新建和养护工程施工地点相对分散,工程规模较小,单次摊铺使用沥青混合料数量较小且运距较远,这些因素都将影响路面摊铺压实质量,而路面摊铺质量不佳,压实度不足将引起道路的水损害.

为保证沥青路面摊铺后的压实度,无论新建工程或是养护工程,都应严格控制沥青混合料的到场温度以及摊铺中的沥青混合料温度,并配套相应的压实设备；同时应注意环境条件对摊铺的影响,如基层雨后潮湿未干不得摊铺,更不得冒雨摊铺等.在一些无法满足沥青混合料到场温度的施工工点,可在热拌沥青混合料中掺入温拌剂或直接采用低温沥青混合料的办法,以保证摊铺成型后的沥青混合料达到基本不渗水的要求.

3.结论

本文从产生机理以及防治对策两方面入手,对引起城市沥青道路表面破坏的水损害问题进行了详细介绍.科学的结构设计与良好施工工艺是预防和治理水损害的关键,合理的材料选择和规范的施工管理才是从根本上克服水损病害出现的途径.