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和施工工艺的优化,沥青路面的质量不断提高,但仍有相当部分沥青
混凝土路面在使用过程中发生一定程度的损坏现象,特别是由于各种
综合因素引起的早期(使用3年左右)破坏,致使公路沥青路面的使
用性能与寿命常达不到应有的设计水平,已严重影响了公路交通运输
功能的正常发挥,造成巨大的经济损失,同时也在一定程度上制约了
我国高速公路事业的发展。
以往路面破坏形式主要表现为车辙、低温
开裂和疲劳开裂,而采用了半刚性基层路面结构和对沥青混合料品质
得到了有效缓解。
但水损坏的破坏形式则取而代之,成为困扰公我国
高速公路发展得新课题。
尤其是在我国南方多雨地区,高速公路在春
融季节、梅雨季节及雨季,路面会出现麻面、松散、掉粒乃至坑槽,
这种引人注目的早期破坏,是人们始料不及的。
2水损害研究
沥青路面的水损坏问题,首先就要涉及到公路的排水系统。
为保
证公路路基的稳定、路面的良好使用性能以及行车的安全,公路都会
设置完善的排水设施,以排除路界范围内的地表水和地下水。
公路排
水一般由路界地表排水、路面内部排水和地下排水三部分组成。
路界
地表排水包括路表排水、中央分隔带排水和坡面排水。
路面内部排水
包括多孔隙面层排水、路边缘排水及透水基层排水。
地下排水包括渗
沟、边沟、暗沟或暗管。
研究表明,设置良好的排水系统,能提高沥
青的使用寿命达30%以上。
相反,排水不畅的沥青路面,其过早破坏
通常是由于路面面层结构处于饱水状态下,又通行重载车辆引起的。
路面结构层中任何一层处于饱水或泡水状态,都会导致结构层强度降
低,加速路面各种病害的产生和发展。
沥青路面的水损坏来源于水,
只有水渗入路面才有可能引发沥青膜和集料剥离,从而造成路面的破
坏。
因此,渗水性是沥青路面会不会产生水损坏的关键性指标。
应该
说增加渗水系数指标对于提高沥青路面的施工质量,预防水损坏有重
要意义。
而排水性沥青路面正是基于公路排水系统的以上特点而发展
起来的一种新型公路路面结构形式。
排水沥青路面,又称透水沥青路
面,针对表面层来说又称多孔隙沥青磨耗层;
指压实后空隙率在20%
左右,能够在混合料内部形成排水通道的新型沥青混凝土面层,其实
质为按照嵌挤机理形成骨架-空隙结构的开级配沥青混合料。
其特点
为:
第一,雨天能防止路表水膜的形成,抗滑性能好,提高路面粗糙
度,抵抗车辆的滑移;
消除或减轻车尾喷水花的现象,提高驾驶员视
线的清晰度,从而提高行车安全性;
第二,高温稳定性好,抗车辙能
力强;
第三,具有防眩光和降低交通噪声等功能。
可见排水路面具有
既利于环保,又利于交通安全的诸多特点,符合当前的技术发展及社
会发展的趋势。
3国内外研究现状
二十世纪六十年代以来,一些欧洲国家如德国、法国、英国和意
大利相继提出了排水性沥青路面这种概念,并着手对沥青材料进行研
究,取得了很多有益的成果,从而促进了该技术的推广应用。
欧洲国
家首先研究开发的是一种空隙率高达20%~25%,厚度为4~5cm的磨耗
层。
因为空隙率大,雨水可以渗入路面之中,由路面中的连通空隙向
路面边缘排出。
这样雨天不存在很厚的水膜,避免了“水漂”的产生,
同时也不再出现溅水现象,有效地保证了行车的安全。
因为这种多空
隙的路面能很快地排水,所以称之为排水性沥青路面。
迄今为止欧洲
国家对排水性沥青路面的研究和使用已超过30年,部分国家排水性
沥青混合料路面占道路面积约达10%以上。
欧洲各国对沥青材料的选
择达成的基本共识是使用改性沥青,并主要考虑以下要求:
具有较好
的高温稳定性、低温抗裂性以及抗氧化性能。
美国在1973年通知全
国建议使用开级配抗滑磨耗层路面,明显降低下雨天的“水漂”现象,
取得了良好得效果。
进入二十世纪末期以来,各国对排水性沥青路面
的应用技术研究进入了一个新的阶段,美国公路计划中的路面长期性
能项目中就有专门针对大孔隙沥青混合材料的试验路面研究的子项
目;
1990年在美国华盛顿召开了TRB年会,主要议题就是排水性沥青
材料在道路工程中的应用经验。
同年,美国联邦公路管理局制定了。
开级配沥青抗滑表层混合料设计方法对表层得孔隙率、厚度及主要功
能均进行了说明。
英国从1984年起在全国各地铺筑了各种试验路,
目的是为了验证排水性沥青路面的降噪效果和耐久性。
奥地利出于环
境保护的需要,在许多经过城镇的道路上铺筑了排水性路面,10多
年前已累计有650万m2,并且计划将透水路面用于城市道路。
该国己
就多孔排水式路面制定了设计规范。
荷兰每年铺设透水性路面250
万m2,即荷兰已有%的汽车专用道铺设了这种路面。
法国采用排
水性路面速度非常之快,几年前就己经铺筑了2000万m2,而且还以
每年400万m2的速度递增。
4排水性沥青混凝土面层设计要点
排水量的确定
新建要点沥青混凝土路面结构内部排水的设计仍需计算所在地
区正常情况下需要排出的排水量,计算公式同已建成的水泥混凝土路
面结构内部排水量的计算公式。
排水结构的确定
公路路面结构内部排水结构分三种:
第一种是中央分隔带排水,
用于多雨地区分隔
带无铺面的高速公路;
第二种是路面边缘排水;
第三种是设置排
水基层。
这几种结构形式的选择,可根据公路等级、路面结构类型及
当地的降雨量等具体情况经过计算来确定。
对于多雨地区的高速公
路,在条件允许的情况下,以上三种结构最好能同时采用。
中央分隔带排水渗沟图
新建路面边缘及基层排水图
新建沥青混凝土路面结构排水系统材料及施工要求
主要材料及要求
因排水性沥青混合料空隙率大,受阳光、空气、雨水的影响也较
大要求沥青粘度高,抗老化性能好,设计使用高粘度的改性沥青,增
加沥青与集料的粘结力,防止骨料在车轮荷载作用下飞散,提高混合
料的耐久性。
高粘度沥青的主要特点是软化点高,60℃粘度高,韧性
和粘韧性高。
高粘度改性沥青性质要求见表。
表高粘度改性沥青性质要求表
项目
单位
标准
针入度25℃
1/10mm
40以上
针入度指数
以上
软化点
℃
80以上
延度15℃
cm
50以上
5℃
20以上
溶解度
%
99以上
弹性恢复
70以上
密度(15℃)
kg/cm3
大于1
RTFOT试验残留物:
薄膜加热质量变化率
小于
薄膜加热针入度残留率
65以上
延度5℃
15以上
粘附性(25℃)
N·
m
粘结力(25℃)
60℃动力粘度
Pa·
s
20,000以上
闪点
260以上
运动粘度(135℃)
小于3
离析,软化点差
中央分隔带排水系统施工要求
中央分隔带内倾的横向坡度使下渗的雨水流向分割带中央低凹
处,并通过纵坡排流到泄水口或横穿路界的桥涵水道中。
分隔带的横
向坡度不得陡于1:
6;
分隔带的纵向排水坡度,在过水断面无铺面时不
得缓于%,有铺面时不得缓于%。
当水流速度超过地面土的最
大允许流速时,应在过水断面宽度范围对地面图进行防冲刷处理,做
成三角型或"
U"
型断面的水沟。
防冲刷层可采用石灰或水泥稳定土,
或者采用浆砌片石铺砌,层厚10cm~15cm。
渗沟周围
包裹反滤织物(土工布等),以免渗入水携带的细粒将渗沟堵塞。
渗沟上的回填料与路面结构的交界面处铺设涂双层沥青的土工布隔
渗层。
排水管可采用直径70mm~150mm的PVC塑料管。
路面边缘排水系统的材料及施工要求
路面边缘排水填料由水泥处治开级配粗集料组成,材料与施工方
法与已建成路面边缘排水填料相同,但集水沟底面的最小宽度不应小
于30cm。
排水基层的材料及施工要求
排水基层直接设置在混凝土路面板下。
排水基层由水泥或沥青处
治不含或含少量粒径以下细料的开级配碎石集料组成,或者
由未经结合料处治的开级配碎石集料组成。
集料应选用洁净、坚硬而
耐久的碎石,其压碎值不应大于30%。
最大粒径可为20cm或25cm,并不得超过层厚的2/3。
粒径以下细料的含量不应大于10%。
集
料级配应满足透水性要求(渗透系数不得小于300m/d),可通过常水
头或变水头渗透试验试配后确定。
水泥处治碎石集料的水泥用量不宜
少于160kg/m3,其7d浸水抗压强度不得低于3MPa~4MPa。
沥青处治
碎石集料的沥青用量约为集料干重的%~%。
排水基层的厚度应
按所需排放的水量和基层材料的渗透系数通过水力计算确定,通常在
8cm~15cm范围内选用,但最小厚度不得小于6cm(沥青处治碎石)
或8cm(水泥处治碎石)。
其宽度应视面层施工的需要超出面层宽度
30cm~90cm。
排水基层的下卧垫层应选用不透水或低透水性的密级配
混合料,以阻截自由水的下渗和路基中细料土的上迁。
在地下水位较高的路段,为拦截地下水、滞留水或泉水进入路面
结构,或者排除因负温差作用而积聚在路基上层的自由水,可直接在
路基顶面设置透水性排水垫层,并酌情配置纵向集水沟。
5总结
进入路面的水分和渗入的水分,是造成或加速路面结构过早损坏
的主要原因之一,新型材料防水,无论从经济角度,还是施工工艺上
来说,都可以有效提高路面使用性能,延长其使用寿命。
为道路施工
建设提供了有效的保障。
计公21006班
李双霞
12号
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