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城市道路水損害原因與防治對策分析
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摘要：城市道路水損害現(xiàn)象嚴重影響了行車舒適性與路面使用功能性的發(fā)揮。本文通過介紹水損害產(chǎn)生的機理，對道路水損害產(chǎn)生的內(nèi)因和外因進行分析，從結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工工藝控制角度對瀝青路面水損害防治對策進行了闡述。
關(guān)鍵詞：城市道路;機理分析;防治對策;水損害
引言
目前，新建成的城市道路出現(xiàn)松散、坑槽等路面表面損壞的現(xiàn)象明顯，這嚴重影響了駕駛者的行車舒適性與路面使用功能性。研究表明，水損害問題是造成城市瀝青路面表面破壞的主要原因[1]。因此，本文結(jié)合筆者的從業(yè)經(jīng)驗對城市道路水損害原因及防治對策進行深入分析。
一、城市道路水損害產(chǎn)生的原因分析
1.1水損害產(chǎn)生的外因
城市道路路面結(jié)構(gòu)直接與外界環(huán)境接觸，如圖1所示，來自外界環(huán)境的雨水、雪水等極易通過瀝青道路表面的連通孔隙滲入到結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，同時伴隨著行車荷載產(chǎn)生的動水壓力的反復(fù)沖刷作用，使瀝青路面出現(xiàn)水損害的問題。
a.大氣降水、b.地面水(邊溝的流水等)、
c.毛細水、d.薄膜移動水
圖1 外界水分來源
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市的交通量逐年增加，促進了行車荷載產(chǎn)生動水壓力的沖刷及泵吸作用。過量的車輛尾氣排放，使大氣降水中的酸性物質(zhì)增加[2]以及降雪后大量融雪劑的使用等因素，使瀝青材料與集料間的粘附力降低并產(chǎn)生剝落、松散等城市道路水損害現(xiàn)象。
1.2水損害產(chǎn)生的內(nèi)因
不合理的瀝青混合料的級配設(shè)計、瀝青混合料攤鋪施工時產(chǎn)生的材料離析以及溫度離析等因素導(dǎo)致的攤鋪成型后瀝青混合料空隙率過大，使外界水滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的問題加劇;瀝青材料與集料選擇不當，出現(xiàn)材料間的粘附性不足，使瀝青材料和集料遇水剝落;結(jié)構(gòu)層自身的排水性能較差(如半剛性基層結(jié)構(gòu))、結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的排水系統(tǒng)、防水結(jié)構(gòu)功能設(shè)計不當或缺失等原因是城市道路路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)水損害的內(nèi)在因素。
二、城市道路水損害預(yù)防和治理對策分析
采取有效措施減輕并從根本上預(yù)防和治理城市道路水損害是十分重要的，對于城市道路的水損害預(yù)防和治理，主要應(yīng)該從合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計與良好施工工藝兩方面入手加以解決。
2.1合理選擇原材料，提高瀝青與集料間的粘附能力
要保證瀝青材料與集料間的粘附力，首先應(yīng)使集料表面有良好的清潔狀況，必要時應(yīng)對所使用的集料進行清洗，避免集料表面附著有灰塵，降低材料間的粘附性。
圖2 巖石按SiO2含量劃分的石料酸堿性
集料的物理性質(zhì)對瀝青與集料間的粘附能力起關(guān)鍵作用。研究證明，通常堿性集料與瀝青的粘附能力明顯優(yōu)于中性和酸性石料[3]，如圖2所示，在城市道路的建設(shè)中，用做瀝青面層的石料通常有石灰?guī)r、玄武巖、安山巖三種，玄武巖與石灰?guī)r石料都與瀝青材料有較好的粘附性，玄武巖材料硬度好常用在瀝青道路上面層中，石灰?guī)r硬度稍差常用在中、下面層中。安山巖碎石硬度雖然好，但與瀝青的粘附性較差，當受料源供應(yīng)的限制時，安山巖碎石可通過復(fù)合使用的方法，將其破碎成細集料與玄武巖材料組成復(fù)合集料在上面層中使用。
2.2合理選擇結(jié)構(gòu)類型與配合比設(shè)計方案
城市道路的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)根據(jù)各層的功能要求合理選擇瀝青混合料類型。通常上面層應(yīng)具有抗車轍、抗裂、抗水損害能力;中面層應(yīng)具有抗車轍和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的能力;下面層應(yīng)具有抗疲勞的能力。由于上面層直接與車輪接觸，同時受行車荷載、環(huán)境因素(溫度、降水)等作用，因此，對上面層混合料的原材料的技術(shù)指標、級配設(shè)計等質(zhì)量控制要更為嚴格。就防治水損害而言，上面層應(yīng)采用密級配瀝青混凝土，同時在瀝青混合料設(shè)計中嚴格控制其設(shè)計空隙率指標，研究表明，設(shè)計空隙率不大于5%時，水基本無法深入瀝青混合料面層，當空隙率達到8%時，路面滲水效果明顯，但過小空隙率的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能將變差。綜上考慮，表面層瀝青混合料的空隙率控制在3%～5%較為適宜[4]。另外，瀝青路面的施工攤鋪壓實質(zhì)量也將影響路面的抗水損害能力，如壓實程度不均勻、混合料攤鋪過程中的離析現(xiàn)象(攤鋪離析、溫度離析)等，都將使現(xiàn)場的空隙率與設(shè)計空隙率產(chǎn)生偏差，壓實度不足將使瀝青路面抗水損害能力下降，而壓實過密則易使瀝青路面高溫穩(wěn)定性能變差。
2.3控制及改善半剛性基層開裂現(xiàn)象
以水泥、石灰等穩(wěn)定類材料為混合料作為基層或底基層在城市道路中應(yīng)用廣泛，但半剛性基層易開裂，受干濕作用明顯，開裂后半剛性結(jié)構(gòu)的強度及穩(wěn)定性將被積水所弱化，嚴重影響使用壽命，因此，采取合理措施控制及改善半剛性基層開裂現(xiàn)象是必要的。
研究認為，半剛性基層的開裂是其本身的固有屬性，無法從根本上消除，但可以通過相應(yīng)的技術(shù)措施減少裂縫的產(chǎn)生[5]，具體措施有：
1)控制水泥劑量。過多的水泥劑量將使基層表面出現(xiàn)裂縫，通常認為水泥的劑量應(yīng)不大于6%。
2)選用骨架-密實型結(jié)構(gòu)。在工程應(yīng)用中證明，骨架-密實型水泥穩(wěn)定級配碎石具有良好的抗裂性能，同時還可以有效緩解路面的橫向開裂現(xiàn)象。
3)采用土工合成材料以及應(yīng)力吸收層等措施防止反射裂縫的產(chǎn)生。
2.4嚴格控制路面攤鋪壓實質(zhì)量
如圖3所示，除一些成規(guī)模的市政主干道路工程外，很多市政新建和養(yǎng)護工程施工地點相對分散，工程規(guī)模較小，單次攤鋪使用瀝青混合料數(shù)量較小且運距較遠，這些因素都將影響路面攤鋪壓實質(zhì)量，而路面攤鋪質(zhì)量不佳，壓實度不足將引起道路的水損害。
圖3市政道路養(yǎng)護攤鋪現(xiàn)場
為保證瀝青路面攤鋪后的壓實度，無論新建工程或是養(yǎng)護工程，都應(yīng)嚴格控制瀝青混合料的到場溫度以及攤鋪中的瀝青混合料溫度，并配套相應(yīng)的壓實設(shè)備;同時應(yīng)注意環(huán)境條件對攤鋪的影響，如基層雨后潮濕未干不得攤鋪，更不得冒雨攤鋪等。在一些無法滿足瀝青混合料到場溫度的施工工點，可在熱拌瀝青混合料中摻入溫拌劑或直接采用低溫瀝青混合料的辦法，以保證攤鋪成型后的瀝青混合料達到基本不滲水的要求。
三、結(jié)論
本文從產(chǎn)生機理以及防治對策兩方面入手，對引起城市瀝青道路表面破壞的水損害問題進行了詳細介紹�？茖W(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與良好施工工藝是預(yù)防和治理水損害的關(guān)鍵，合理的材料選擇和規(guī)范的施工管理才是從根本上克服水損病害出現(xiàn)的途徑。
參考文獻：
[1] 楊孟余、馮德成、沙愛民等.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范.釋義手冊[M].人民交通出版社，2008.
[2] 葛文璇.城市道路和城市環(huán)境關(guān)系的研究[M].南京林業(yè)大學(xué)碩士論文，2004.
[3] 嚴家伋.道路建筑材料[M]，人民交通出版社，2008.
[4] 中華人民共和國行業(yè)標準.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004[M].人民交通出版社，1996
[5] 趙含.碎石封層評價方法與層間粘結(jié)性能的研究[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文，2010.
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