动水压力对沥青路面的损害研究
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沥青混合料水损害的产生机理与防治措施摘要:我国高等级公路及市政道路多采用半刚性基层沥青路面的结构,一些高速公路在通车之后,长则2-3年,短则几个月,就出现一些比较明显的问题,其中水损害问题尤为严重。
本文论述了高速公路沥青路面水损害的产生机理及相应的预防措施,以供参考关键词:沥青路面;水损害;措施沥青混合料的水损害是沥青路面病害的主要成因。
南方多雨地区及北方少雨地区均存在由水损害导致的路面病害,从而影响沥青路面的服务水平和使用寿命。
因此,针对常见的水损害特点,研究沥青混合料水损害的产生机理,并基于水损害的成因提出合理有效的防治措施具有重要的理论及现实意义。
1 水损害的产生机制沥青与集料之间的粘附作用是影响沥青路面耐久性的主要因素,沥青与集料之间的粘附性受到破坏是沥青混合料水损害的主要成因。
沥青混合料水损害可以从微观和宏观两个角度进行分析。
其中微观角度是在分子尺度上解释了沥青和骨料中的内聚力和黏附性的失效;而宏观角度则用宏观力学理论来解释内聚力和黏附性的破坏。
1.1微观机制沥青混合料水损害的微观表现形式有以下几种:(1)沥青膜的乳化水与沥青接触后,缓慢扩散进入沥青中并进行乳化作用。
在拌合沥青混合料的过程中,集料表面的粘土粉末分散在沥青膜中,并在吸水后溶胀,从而进一步加速乳化。
(2)沥青膜的破裂集料内部受交通荷载及温度变化的影响,存在多种作用力。
且集料颗粒棱角处的沥青膜往往较为薄弱,破碎后水沿着沥青膜裂缝渗入到沥青与集料之间的相触点。
常温或高温状态下,水的润湿性远大于沥青,因此水会导致沥青和集料剥离。
同时集料中的粘土质灰尘也会加速集料的剥离过程。
(3)孔隙水压力的破坏路面水进入路面结构层的孔隙中,在车辆载荷的作用下,路面结构产生形变,导致孔隙中的水分流动受到阻塞,从而产生很大的孔隙水压力,对沥青混合料造成破坏。
同时,孔隙水压力也会引起沥青路面结构层的层间冲刷,加速沥青膜剥落,导致沥青混合料产生疲劳破坏,从而发生水损害。
M AINTENANCE养护天地本栏目由高远路业集团独家协办由于具有表面平整无接缝、行车振动小、噪声低、开放交通快、养护维修方便等优点,沥青路面成为我国路面的主要结构形式。
沥青路面早期损坏的现象,如松散、坑槽、车辙等,严重影响了公路的服务水平和行车安全。
路面的早期破坏多与汽车的重载和超载有关,水损害也是造成沥青路面早期破坏的主要模式之一。
有的沥青路面在竣工通车后不久就发生了严重的水损害,严重危及路面的行驶质量和行车安全。
水损害的表现形式水损害是指水由沥青路面孔隙、裂缝进入路面内部后,在冻融、车辆轮胎动荷载产生的动水压力或真空负压抽吸的反复作用下,水分逐渐渗入沥青与矿料的界面或沥青内部,使沥青与矿料之间的黏附性降低并逐渐丧失黏结能力,沥青膜逐渐从矿料表面剥离,沥青混合料掉粒、松散,造成沥青路面结构整体性的破坏。
较为普遍的水损害现象有麻面、松散、掉粒、坑洞、唧浆、网裂、辙槽等。
松散类:路表麻面、松散、掉粒、坑洞。
沥青面层在孔隙水压力的反复作用下,使沥青膜从集料表面剥落、混合料中的集料相互之间丧失粘结力而逐渐变软直至松垮,导致麻面、松散现象。
在局部松散处,松散的集料颗粒逐渐掉粒、流失进而形成大小不一的坑洞。
裂缝类:唧浆、网裂、坑洞。
半刚性基层基顶结合料与从路表连通孔隙及裂缝处下渗的水混合,在行车荷载的反复作用下,产生的高速动水压力冲刷基顶形成灰浆并从裂缝中被挤压而出形成了唧浆现象。
随着基层结合料的逐渐流失,面层也随着底部脱空现象的产生而形成沉陷、网裂,进而发展成坑洞。
变形类:辙槽。
在行车荷载作用下,滞留在面层内的水使集料特别是粗集料表面裹覆的沥青膜逐渐剥落,沥青混合料强度不断损失直至完全松散。
行车轮迹带下不仅出现了压缩变形现象,而且产生了严重的剪切破坏现象,轮下松散的沥青混合料向两侧挤出并鼓起,在轮迹带下形成车辙。
辙槽内有时还伴随着唧浆和网裂现象。
水损害机理分析造成沥青路面水损害的因素很多,可分为外部因素和内部因素。
市政道路沥青路面水损害成因及有效防治研究摘要:随着社会经济的发展,市政道路沥青路面的普及范围越来越广泛,随之而来的沥青路面的水损害问题也越来越突出。
沥青路面的水损害问题已经逐步成为人们日益关注的焦点。
市政道路的水损害问题能否有效地防止以及解决直接关系到民生问题。
本文针对沥青路面的相关水损害问题进行了深入的探究,并提出了一些可实施的有效方法。
为以后市政路面的建设规划,提供了相关的预防措施以及解决措施。
关键词:市政道路;沥青路面;水损害;防治措施一、前言市政道路建设已经成为世界各地市政人员在城市建设工作中最为关心的问题之一,而沥青路面的水损害问题则是市政道路建设过程中比较突出的问题。
能够全面的认识到水对于沥青路面的破坏作用并且对症下药针对问题提出新的合理的解决措施,对于改善我国目前的市政道路问题,提高市政道路质量经成为市政道路建设中的首要任务。
二、市政道路沥青路面水损害成因近几年来,全球各国对于路面初期破坏的原因调查表明,在目前公路建设工程中,水是影响路面建设的最主要因素。
而水导致的沥青路面问题主要有以下几点原因:(一)沥青路面的选材问题导致沥青路面水损害不能避免。
在现在的道路建设过程中没有充分的关注沥青路面的选材问题,路面建设过程中颗粒大小不一样,选取的材料粗细不一,这就造成了沥青公路路面建设高低不平,凸凹起伏不断。
导致沥青路面水损害问题不可避免。
(二)荷载间接导致路面裂缝我国大多数的市政道路工程都是采用沥青混凝土进行建设,而使用这种路面最大的弊端就是:在车辆行车荷载的作用下,其使用的基层结合料极其容易因为路面渗水而导致结合料的流失、面层的开裂以及底部脱空,进而导致唧浆、网裂、坑洞等现象。
(三)水的压力导致路面松散在沥青混合料孔隙内的水压力作用下,沥青路面结构中容易出现松散、掉粒、麻面、坑洞、甚至垮松等一些不可避免的现象。
这种现象的主要原因是由于水压力的作用导致表面的沥青膜掉落,从而引起沥青混合料内部失去了最原始的粘接力。
沥青路面水损害成因分析及防治方法摘要:沥青路面水损害是常见的路面病害之一,因其破坏期早、性质严重而颇受关注,本文较系统地分析了沥青路面水损害的机理,剖析了其成因,从而提出了一系列防治方法和预防措施,为今后在沥青路面的设计、施工和管养提供参考和借鉴。
关键词:沥青路面;水损害;成因分析;防治方法;预防措施1、前言近年来,沥青路面以其力学性能好、行车舒适、噪音较低、施工期短、维修方便等众多优点得到广泛的使用,深圳市的市政道路也大量地采用沥青路面结构。
但由于深圳地处华南地区,高温多雨的季节时间较长,特别是雨水对沥青路面的影响较大,容易造成沥青路面的早期破坏,影响路面的正常使用。
因此,分析研究沥青路面水损害的成因,对延长沥青路面的使用寿命具有十分重要的意义。
所谓沥青路面水损害,主要是指渗透入沥青路面的自由水在温度变化和汽车荷载的反复作用下,这些水不断产生动水压力或真空负压抽吸的循环作用,致使水分逐渐侵入沥青与集料的界面上,导致沥青膜从集料表面剥离落以及沥青混合料内部粘结力丧失而发生路面破坏的过程。
其路面的破坏形式主要表现为:①网裂、变形和坑洞。
渗入路面的雨水或路面积水长期滞留在基层顶面,浸泡和冲刷半刚性基层混合料表层的细集料,形成粉浆,在汽车荷载作用下,粉浆通过沥青面层空隙被挤压出路表,出现翻浆现象,轻可引起路面的变形或网裂,重则形成坑洞。
②坑槽、车辙、松散。
渗入路面结构层内的自由水可使沥青及集料之间的粘结力减弱,而导致沥青路面强度逐渐降低,直到集料完全松散,在车辆轮迹的作用下易产生压缩变形,甚至形成剪切变形,车轮下的沥青及集料向外侧挤出,使轮迹带下陷,同时其两侧鼓起,形成严重的坑槽。
2、沥青路面水损害的机理及成因2.1沥青路面水损害的机理2.1.1水降低沥青和集料之间的粘附力及粘结力依据极性原理,沥青可以理解为表面活性物质在非极性碳氢化合物中的溶液,沥青和各集料等经过一定级配形成混合料之后,粘附于各种石料表面形成吸附层;而水是极强性分子(含氢键),故容易依附于石料表面。
《极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究》篇一一、引言随着全球气候变化的加剧,极端气候事件频发,对道路基础设施,特别是沥青路面的破坏问题日益严重。
了解沥青路面的破坏机理,并研究有效的修复技术,对于保障道路安全、延长路面使用寿命具有重要意义。
本文将探讨极端气候下沥青路面的破坏机理,并就修复技术进行深入研究。
二、沥青路面破坏机理1. 水损害在极端降雨等气候条件下,水分容易渗透到沥青路面的缝隙中,形成动水压力,导致路面结构松散、龟裂。
长期的水损害将加速路面的破坏。
2. 温度裂缝高温导致沥青软化,粘结力下降;低温则使沥青变硬变脆,易产生裂缝。
温度的极端变化将导致沥青路面的热胀冷缩,产生温度裂缝。
3. 疲劳破坏在交通荷载的长期作用下,沥青路面会出现累积的微小变形,当变形达到一定程度时,路面结构将发生疲劳破坏。
三、修复技术研究1. 材料选择与改进为提高沥青路面的耐久性,应选择耐高温、抗水损害的优质沥青材料。
同时,通过添加橡胶、塑料等高分子材料,改善沥青的粘结性和弹性,提高其抗裂性能。
2. 裂缝修复技术针对沥青路面的裂缝问题,可采用热熔补缝、压力灌缝等方法进行修复。
热熔补缝是通过加热沥青混合料填充裂缝;压力灌缝则是将特殊的高分子材料通过高压设备灌入裂缝中,以达到修复效果。
3. 预防性养护技术预防性养护技术是减少沥青路面破坏的有效途径。
如采用稀浆封层、微表处治等技术对路面进行封堵和加固,以延缓路面的老化速度。
此外,定期对路面进行清洁和涂刷防水材料,以提高其抗水损害能力。
四、研究展望未来研究应注重以下几个方面:一是进一步优化沥青材料的性能,提高其耐久性和抗裂性能;二是研究新型的修复技术,如利用纳米技术改善沥青的性能;三是加强预防性养护技术的应用研究,提高道路的维护水平。
同时,应注重跨学科交叉研究,整合材料科学、工程力学、环境科学等领域的最新研究成果,为沥青路面的修复提供更有效的技术支持。
五、结论极端气候下沥青路面的破坏是一个复杂的问题,涉及到材料性能、环境因素、交通荷载等多个方面。
沥青路面水损坏及其预防措施【摘要】水损坏已成为沥青路面早期破坏的主要方面之一。
本文分析了静水和动水对沥青路面的损坏机理,并提出了沥青路面水损坏的防治措施。
【关键词】沥青路面;水损害;防治沥青路面以其足够的力学强度、对行车荷载等各种作用的良好承受力、行车平稳、舒适、无振动和噪音小的特点,在各国的高等级公路建设中都占有很大的份额。
但在使用过程中,其所固有的一些缺点也逐步表现出来,如高温稳定性和低温抗裂性差、易老化、易出现水损害等。
水损害是指由于水的作用而引起沥青粘聚力和与矿料粘附性的下降,并进一步在水和荷载的作用下,出现剥落、坑槽、松散等破坏形式。
沥青和矿料本身性质决定了水损害是一个普遍的问题,特别是在潮湿多雨地区。
水损害问题已引起了世界各国的重视,已开始从各种角度对此问题进行研究,以减少和延缓水对路面的损害程度。
因此加强对水损害的研究与防治,对于提高公路建设质量、延长道路使用寿命、减少养护投资等都有重要意义。
本文分析了静水和动水对沥青路面的损坏机理,并提出了沥青路面水损坏的防治措施。
一、水浸入沥青路面内部的途径沥青路面尽管空隙率较小,但是绝对不透水是不可能的,尤其在使用初期,其透水性更大,现场测试结果表明,在开放交通前结构的渗水率较高,开放交通半年后其平均渗水率达20~30ml/min,室内试验结果也同样表明我国常用沥青混合料渗透系数较大,分别为:ac—16b为0.044cm/s,ac—25i为0.018cm/s,因此雨季表面水有可能透过沥青路面浸入基层和底基层中。
有专家指出路面渗入水是路面结构自由积水的主要原因。
表面水也可能从两侧路肩或路面与路肩结合处以及中央分隔带缘石(通常是预制混凝土块)与路面的结合处透入路面结构层中。
如果沥青面层产生了裂缝,表面水更会从裂缝透入路面结构层中。
在地下水位接近地表的地段,特别是路基填土不高时,地下水可通过毛细作用进入路面结构中。
沥青面层虽不是完全不透水,但却能阻碍路面结构层和土基中的水分蒸发。
动水压力对沥青路面的损害研究
摘要:动水压力是高速公路沥青路面水损害的主要原因,受车速、空隙率、重载交通量和环境因素的影响,其引起的水损害形式表现为唧浆、松散、坑槽和网裂,可采取控制车辆速度和交通量等多种措施进行动水压力引起的水损害防治。
关键词:高速公路沥青路面动水压力水损害
近年来,我国高速公路迅猛发展,沥青路面成为主要的路面形式。
然而由于交通运输量的日益增大,沥青路面面临着严峻的考验,路面早期损害现象普遍发生,其中动水压力作用造成的损害最为突出,是目前研究工作的重点。
1 动水压力作用机理
降雨时,雨水通过路面的空隙或裂缝进入路面结构,如果路基及路面下层透水性较低时,渗入路面的自由水无法渗出而形成滞留水,路面横坡或平整度不足时易导致雨水的集聚。
当高速车辆驶过有滞留水或路表积水的路面时,轮胎与路面间的水不断地被高速运转的轮胎挤压而形成了动水压力,加速了沥青混合料的软化和剥落。
高能量的水分子与集料的粘附力较大,会加速与沥青分子的置换,使沥青混合料的品质变坏[1]。
2 动水压力的影响因素
2.1 车速
刘中一[2]认为高速公路上的行车速度可以达到120km/h以上,所造成的动水压力可达普通道路的2.5~3.0倍。
张博辉等[1]认为路面积水在行车轮胎作用下产生的最大动水压力随车速的增加呈几何级数增长,发现车辆车速为80~120km/h时的动水压力,是车速为40~60km/h时的4倍左右。
张勇等[3]认为动水压力与行车速度的平方成正比,车速越高,对路面的破坏就越大。
2.2 空隙率
当空隙率在8%~15%范围内时,水容易进入并滞留在混合料内部,在行车荷载反复作用下形成强大的动水压力,而造成沥青剥落[4]。
因路面铺装而产生的裂缝或裂隙的大小及疏密不一致,在一些空隙率较大和蜂窝多孔的层位,水易渗入使结构层的水稳性发生恶化,在大量行车载荷作用下产生较大的动水压力,导致滞留水沿着层间薄弱区四处扩渗、冲刷,最终使颗粒状的水浆沿隙唧出路表。
2.3 重载交通量
近些年,经济的快速发展和交通需求的提高,高速公路上重载、超载的情况已不罕见(载荷达到额定荷载的2~3倍),加剧了沥青路面的水损害。
在高速重载交通作用下,积于路面中的水形成局部高压、高速水流和真空负压作用,不断剥蚀集料表面的沥青料,将细小集料颗粒带出路面,严重破坏了路面结构[3]。
2.4 环境因素
在高温多雨地区,由于半刚性基层的密水性,水易渗入路面结构内导致水滞留于基层,行车荷载的作用使得基层表面产生动水压力,冲刷了基层表面而导致其强度下降[5]。
加之寒冬、炎夏等诸多不利因素相互作用,加剧了沥青油膜与矿料颗粒间的剥离,加剧了高速公路的病害[2]。
3 动水压力引起的水损害
3.1 松散和坑槽
降雨过程中,雨水会渗入并滞留在沥青路面中,在行车荷载作用下,产生动水压力,水分进入到沥青和集料的界面上,使得沥青从集料表面剥落而使得局部混合料丧失粘结力,产生松散现象(图1)。
当沥青混合料产生松散后,在车辆载荷的作用下,碎石被车轮甩出而使路面出现坑槽等现象[1]。
同时,在冬季冰冻的过程中,水分通过毛细作用向上聚积,到春融时节,水经融化后滞留于底层混合料空隙中,滞留水在冬季冻胀力和动水压力的反复作用下,沥青膜与集料间发生剥离而使路面呈现松散结构。
此外,集料与沥青的粘附性不好,也易导致沥青路面的掉粒、松散、坑槽等水损害现象[6]。
3.2 唧浆
当路面层混合料出现松散后,水易渗入基层和路基,降低路基的强度。
当下封层和沥青下面层的施工质量较差时,在基层裂缝附近先发生脱空,进而因动水压力的作用使沥青路面的抗疲劳性降低,同时下面层也会出现疲劳破坏;如果底基层和基层强度较差,会加速这种破坏,在动水压力对基层表面和裂缝深度范围内的重复冲刷和抽吸作用,基层材料被挤压、冲刷的细小颗粒会沿沥青混合料的空隙上流形成唧泥(图2),故有些路面在搓板凹处出现连续的唧浆现象[2]。
3.3 网裂
在高速行驶时产生的动水压力下,冲刷基层混合料表层的空隙被行车压唧到路面,随着基层结合料的逐渐流失,面层也随着底部脱空现象的产生而形成沉陷、网裂(图3)。
此类水损害多发生在重车交通量较大的行车道上。
4 结语
动水压力对沥青路面水损害的作用最为突出,受到车速、空隙率、重载交通和环境因素的影响,其水损害形式表现为唧浆、松散、坑槽和网裂,可采取控制路面孔隙率、提高沥青与矿料的粘结力、防排水设施、车辆速度和重载交通量等措施进行动水压力引起的水损害防治,延长高速公路的使用寿命。
参考文献
[1] 张博辉,王希良,单立成.高等级沥青路面水损害分析与防治[J].国防交通工程与技术,2007(1):80~82.
[2] 刘中一.多雨地区沥青路面水损害分析及对策[J].交通标准化,2007(1):144~147.
[3] 张勇,刘春艳.沥青路面水损害产生原因分析及预防措施[J].北方交通,2010(2):22~24.
[4] 刘梅.高速公路沥青路面水损害的原因及预防[J].中国新技术新产品,2010,(12):97.
[5] 陈健.高温多雨地区沥青路面早期破坏的原因及防治[J].山西建筑,2007,33(30):295~296.
[6] 钟传芬.沥青路面水损害的成因分析及预防措施[J].青海交通科技,2006(4):42~44.。