桥面铺装【浅论沥青混合料桥面铺装层水损坏处治】
时间：2019-05-26 03:22:09 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：本文根据水损害产生机理与原因，分析影响因素及沥青混合料的水稳定性评价体系，指出了水损坏的处治措施和维修养护。 关键词：沥青混合料桥面铺装层；水损坏；成因；水稳定笥；处治措施；维修养护
Abstract: in this paper, according to water damage and the reasons for generating mechanism, analyzes the influence factors and the asphalt mixture water stability evaluation system, points out that the water damage processing measures and maintenance maintenance.
Keywords: asphalt mixture bridge deck pavement; Water damage; Cause; Water stability Si; Processing measures; Maintenance maintenance
中图分类号：TU57+1文献标识码：A 文章编号：
前言
如果说桥梁结构是桥梁的“形体”，那么桥面铺装可谓是桥梁的“脸面”。然而，现实情况是桥梁技术发展的不平衡导致了桥梁建设中“重形体，轻脸面”的局面，至今尚无专门的而且行之有效的桥面铺装设计与施工规范。
水是公路的万害之首，水损坏则为引发沥青混合料桥面铺装层早期病害的主要源头。随着交通量及轴载越来越大，以及气候条件越来越苛刻，桥面铺装层普遍出现了严重的早期病害，极大地影响了桥梁的服务品质，造成了巨大经济损失。对于一些重点工程或有重大影响的桥梁，其桥面早期损坏甚至影响了业方乃至政府的形象。
1 水损坏的危害
所谓“沥青混合料桥面铺装层水损坏”，是指沥青混合料桥面铺装层施工完成以后，水和空气能过混合料中的空隙和与外界的连通进入混合料内部，如果水分不能及时排出，水就会存留在混合料内，在车辆荷载的动力压力和温度的共同作用下，循环反复，将使沥青和矿料发生剥离，造成强度下降。如果水损坏进一步发展，就会导致其他的一系列诸如唧浆、松散、坑槽、车辙等多种形式的破坏。
水损坏有以下特点：
（1）破坏发生在雨季或者春融季节，有时一场连续几天的大雨就会导致严重破坏；
（2）行车道破坏严重，超车道一般没有破坏或者破坏程度较轻，显然与重车、超载有关；
（3）破坏之初一般都先有小块的网裂、冒白浆（唧浆），然后松散与坑槽；
（4）一般不会全路同时破坏，这显然与沥青混合料的不均匀有关，有些不均匀程度较严重的路段甚至会同时发生泛油。
2 水损坏的形成机理
2.1、水损坏的产生
桥面铺装层沥青路面水损坏的发展是一个自下而上的过程，即水损坏由沥青层底部逐渐向上扩展，最终贯穿整个沥青面层造成破坏。
在有些排水不利或沥青与集料粘性较差的沥青面层上，行车荷载的反复冲击和表面积水的长期浸泡，使沥青与集料的剥离会首先出现在路表，造成表面松散和坑洞。
2.2、水损坏的形成机理
一般认为沥青路面的水损坏机理有两种：粘附力的损失和粘结力的损失。
2.2.1 粘附性理论，影响沥青与矿料的粘附性的因素很多，主要有沥青与矿料的表面张力；沥青与矿料的化学组成；沥青的粘度；矿料表面纹理、多孔性和清洁度；混合料拌和时矿料的含水量和温度。
2.2.2 粘结性理论，在压实的沥青混合料中，粘结力一般表现为沥青混合料在遭受车辆荷载或应力时的整体性。粘结力与沥青膜厚度等因素有关，水通过浸入沥青膜或者引起空隙的膨胀来影响粘结力。
3 水损坏的影响因素及沥青混合料的水稳定性评价体系
3.1 调查表明，影响沥青路面水损坏的因素可分为内部因素和外部因素。外部因素主要有水、荷载和温度等，内部因素有沥青与矿料的性质、沥青混合料的空隙率、路面结构排水系统等。
①沥青面层空隙率：空隙率的大小直接关系到沥青面层的透水性；②桥面面层结构层排水条件：桥面平整度不足或桥面纵横坡度不够，会导致沥青面层局部地方长期浸泡在水里。路面材料不会是绝对不透水的，在行车荷载的动力压力作用下，水分进入路面结构内部。由于桥面水泥砼上设防水层，这些水多数汇聚于水泥砼或防水层上而无法迅速排走，水会逐渐浸温结构层材料，导致面层整体强度下降。在行车荷载作用下，会产生唧浆等水损坏病害。③施工因素：现场调查表明，施工方在道路施工过程中操作不规范，路面压实不足或压实不均匀，使得沥青砼路面压实后的剩余孔隙率过大。孔隙率的增大会促使路面结构形成薄弱面，水分一旦从此处浸入，将很可能会造成路面水损病害。同时，混合料拌和、运输、摊铺过程中的操作不当，会导致混合料粗细集料和沥青含量的不均匀，进而产生粒料离析现象，这也会直接导致沥青面层的水损坏。④环境因素：指自然降水和交通条件。
3.2 沥青混合料的水稳定性试验
沥青混合料的水稳定性试验，不是一个相对独立的试验，而是一个综合的评价体系，其流程见下图：
3.2.1 材料选择
采用水煮法对沥青与集料的粘附性进行初步判别，但不作为确定沥青混合料水稳定性的最终技术评价指标。若其粘附性等级低于4级，必须采取相应的措施，如掺加抗剥落剂、石灰、水泥或更换石料等。
3.2.2 沥青混合料配合比设计
采用常规沥青混合料设计方法确定最佳沥青用量，并以此最佳沥青用量制备沥青混合料试件，进行水稳定性评价检验。
3.2.3 沥青混合料的水稳定性试验检验
（1）渗透性试验
一般认为，只有与内部连通的孔隙才会对沥青路面造成水损坏。不同的级配类型由于内部不同的混合料分布形式和填充状态，具有不同的渗透水平。通过渗透性试验，可以对所采用的级配类型做水稳定性检验，使得所设计的混合料在正常条件下不会发生水损坏。
（2）冻融劈裂试验
利用冻融劈裂试验对沥青混合料进行抗水损坏性能的评价。在现阶段根据国内外已有的研究结果，建议以TSR作为沥青混合料抗水损坏的评价之一：
SMA：空隙率7%±1%，TSR≥75%；
密级配沥青混合料：空隙率8%±1%，TSR≥80%。
4 防治措施
4.1 材料的选择与水损坏预防原则
4.1.1 沥青：尽量选用与矿料粘附性等级高的沥青；有条件时，可使用SBS改性沥青。
4.1.2 矿料及其级配类型：优先选择孔隙率小于0.5%、表面洁净而粗糙的碱性集料。矿料的级配非常重要，最主要的指标是混合料的设计空隙率和路面的实际空隙率。据研究，沥青路面的空隙率在8%（相当于设计空隙率4%，压实度96%时）以下时，沥青层中的水在荷载作用下一般不会产生动水压力，不容易造成水损坏。
4.1.3 外掺剂：对不同属性的集料，必须使用不同的抗剥落剂。对表面带正电荷的石料，应使用阴离子型表面活性剂；对表面带负电荷的石料（酸性），应使用阳离子型表面活性剂。
4.2 面层结构的防水与排水设计
水是水损坏的根源，防止水损坏的措施一是封，二是排。即千方百计防止水进入路面中，万一进入，要能及时排出。因此做好桥面面层防水，确保排水顺畅变得十分重要，应从这几个方面加以改善：①设计的桥面纵横坡必须考虑利于路表水排水顺畅。②路面设计必须考虑混合料内部层间水和缝隙水的排水问题，保证渗入路面内部的水能排出桥外。③桥面水泥砼层必须平整，纵横坡顺畅。④加强沥青层之间的粘结。
4.3 沥青路面施工中水损坏的预防措施
4.3.1 改善路面施工工艺，控制好路面压实度。
4.3.2 采用合理的压实度控制标准。
4.3.3 采用合理的集料粒径和适宜的沥青层厚度。
4.3.4 有效地控制沥青混合料离析与温度的不均匀性。
4.4 通过交通管理预防水损坏
高速公路沥青面层水损坏多发生在重车方向行车道上。经常可以看到，重车方向行车道严重破坏，而超车道却完好。因此，必须限制超载车辆的通行和进行合理的交通组织。
5 维修养护
沥青面层水损坏的维修养护分为预防性养护及损坏后维修两种类型。
5.1 水损坏的预防性养护
水损坏的预防性养护措施有稀浆封层、微表处、灌缝、局部挖补等，而稀浆封层能全面改善路表的功能且简单易行。
5.2 水损坏后维修
对于水损坏严重的路段，或者不损坏已危及面层的结构强度与承载力时，或者桥面结构内的积水无法排出时，预防性养护措施已无济于事，这时必须对面层进行大修，将水损坏影响到的部位挖除，进行系统的防水与排水设计。
6 结语
桥面沥青面层的水损坏是沥青砼路面早期损坏的一种主要形式。其产生的原因复杂、影响因素多，涉及到设计、施工、营运以及养护等诸多问题。由于路面结构的原因，施工和养护水平的限制，完成不发生水损坏，也是不可能，但可以通过优化、加强管理、规范施工、提高现场施工质量等措施去预防，使建养并重，从源头上预防水损坏，使其危害降到最低，从而延长桥面沥青面层的使用寿命。
参考文献：
1 赵永利等.沥青混合料水稳定性试验方法对比研究.城市道桥与防洪，2003。
2 许涛等.沥青混合料水损害性评价方法研究.公路，2003。
3 朱劲秋.沥青路面水损害成因与防治初探.辽宁交通科技，2003。
4 梁志标.桥面铺装过早损坏的原因分析及处治对策.中南公路工程，1997。
5 沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及防治.北京：人民交通出版社，2001。
6 宋燕玲.桥面铺装的设计与施工.山西交通科技，2002。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
