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季冻区春融期间水对沥青路面破坏研究

时间:2013-07-19来源:易品网 点击:

论文摘要:本文通过2012年季节性冰冻地区气候异常的情况的调查分析,对季冻区路面结构春融期间出现的损害进行了分析和探讨,提出季节性冰冻地方春融期间路面结构损害的原因,并提出在今后施工及养护过程中的处理意见和方向。

关键词:季冻区;春融;气候;路面破损
  Keywords:seasonalfrozenregion;springthawing;climate;pavementdamage
  中图分类号:U416.217文献标识码:A文章编号:1006-4311(2013)18-0082-02

0引言
  2012年冬季吉林省降水特多,居建国以来同期多雨雪的第2位,尤其是12月和2月降水量分别较常年同期多59%和181%,有16个县市季降水量居建国以来同期多雨雪的第1位,6个县市居建国以来同期多雨雪的第2位;且冬季气温以低温天气为主,全省日平均气温70天低于常年值,全省季平均气温居建国以来低温的第6位,近30年的第2位,有3个县市季平均气温居近30年同期低温的第1位,18个县市居近30年同期低温的第2位。冬季气候异常湿冷程度为建国以来首位。冬季异常湿冷,致使土壤的含水量增加,降雪多,导致能见度下降,路况较差。2013年春天,由于天气回暖比较慢,土体水分流失比较慢,造成公路出现大面积的破坏,本文将根据今年的气候条件对以吉林省为代表的季节性冰冻地区沥青路面的春融损坏原因进行分析,并提出相关处理方法。

1表现形式
  今年入春以来,省内道路出现表面层大面积松散、网裂乃至连成片坑槽,同时松散脱落的集料表面光溜溜的,集料与沥青膜剥离,这些都是典型现象。

2春融破损
  2.1表层损坏:由于施工过程中包括运输、摊铺等原因造成面层沥青结构骨料不均匀性,粗骨料集中的地方由于空隙率比较大,首先产生这种现象是不可避免的,尤其是随着改性沥青的使用,如sma采用的半开式级配,及时增加了纤维外还添加了抗剥落剂,但是由于今年的春融期间气候的异常,水分不能及时排除,水分进入后滞留在局部地方,昼夜温差大,产生的冻融和车辆荷载的作用产生了相应的动水压力,从而造成沥青和粗碎石剥离,造成路面面层结构出现部分骨料与沥青结构层增体脱离,造成路面出现麻面和松散。
  2.2面层整体损坏:当表面层路面结构出现破损或者受到低温和车辆荷载作用出现裂缝时,中面层一般是空隙率较大的半开级配沥青混凝土,春融期间,融雪水和大气降水较易渗入并滞留在中面层内;夜晚温度下降,造成摄入水分冻结,产生的冻胀或使棉结结构的空隙率不断增加,从而使更多的水分进入,第二天气温升高,水分融化,在冻结过程中沥青和骨料之间产生裂隙,致使水分进入,多次的循环作用再加上多次车辆荷载的作用,路面结构就会出现碎石沥青剥离,导致路面出现大面积网裂,龟裂和变形、坑洞,出现破损后路面结构会迅速发展,从而影响行车的安全性和舒适性以及通过性。
  2.3基层产生损害由于沥青面层的一个优点是平整密实不透水,当面层出现问题,水分就会进入半刚性基层结构,自由水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面,在大量车行荷载的作用下,自由水会产生压力并冲刷基层形成灰浆,灰浆通过沥青路面结构层的各种形状的裂缝被压到路表面。在灰浆数量大的情况下,会产生坑洞;在灰浆数量小的情况下,会产生网裂或变形。

3损坏的原因分析
  根据路面结构出现的破损形态和调查分析,春融期间季节性冰冻地区形成损害原因有下列几种:
  3.1路面积水,季节性冰冻地区由于春融期间融雪水及大气降雨的影响,路面比较潮湿,尤其是路面结构长期在车辆荷载的作用下出现的不均匀的沉降和病害,致使路面结构的积水不能及时排除,在水、温度变化和车辆荷载的作用下,路面结构强度和稳定性会下降,这个过程随着天气逐渐变暖会有所改善,2013年的春节气候变化剧烈,尤其是温度的变化和以往大不相同,温差巨大,不断的冻融及大量的融雪水都会造成路面结构出现病害。
  3.2路面结构施工存在缺陷:①在沥青路面结构施工过程中,对压实度控制不足,沥青路面的优点是不透水的,但是当压实度不足的时候不足的时候,就容易造成路面结构渗水,比如在设计过程中设计空隙率为3%~5%,一般要求达到压实度95%以上,这种情况空隙率为7%~8%,路面本身没有完全碾压密实,同时沥青混合料当中的沥青用量是在碾压密实的情况下进行设计和配置的,当孔隙率增加,就会造成沥青和骨料直接的粘结力不够,当水分进入结构层内,就会致使沥青与骨料剥离,出现严重的春融损坏。②施工中降雨,在沥青路面铺筑过程中下雨,降雨会造成温度下降快,碾压过程中由于有水分的作用,致使在碾压过程中碾压不密实,而且现在一般降雨呈酸性,会降低沥青与骨料之间的粘结性能。
  3.3融雪剂的影响:融雪剂的功能就是融化道路上的积雪,便于道路疏通,但其具有危害性。尤其是沥青类路面,盐类物质与沥青会产生化学反应,将大大折减沥青材料与砂石料的握裹能力,造成沥青表面脱落,2012年降雪增加,融雪剂的使用频度增加,2013年春融期间在行车荷载的作用下进而大面积路面破损。其中主要由于盐类遇水以后,会发生盐涨现象,又会造成道路路基破坏,直接造成道路路面结构出现严重破坏,给道路通行带来极大危害。
  3.4混合料设计:为了增强沥青混凝土路面抗车辙性能及抗磨耗性能,在骨料的选择上选用坚硬的优质的石料、较粗的粒径,同时减少沥青用量,减少沥青用量致使沥青与集料之间粘附性不足。在春融季节、梅雨季节及雨季,沥青路面逐渐会出现麻面、松散、掉粒乃至坑槽,这样的路面结构在季节性冰冻地区尤其是春融期间表现更加明显。

4处理建议
  4.1增加骨料中的碱性材料含量,这是因为石料的酸碱性在一定程度上决定着石料与沥青的粘附性。一般情况下,酸性石料与沥青结合较差,而碱性较强的石料与沥青结合较好。可以选择加入石灰岩,使得集料酸性减小,从而使得集料与沥青的粘附性增强,继而使得沥青混合料抵抗水作用下剥离的能力有了一定提高。在春融期间可以减缓病害的形成。
  4.2采用改性沥青或增加抗剥落剂的措施,提高沥青与骨料之间的粘附性,如现在采用的SMA/SBS等改性沥青,对沥青路面结构的整体性能具有一定的提高。
  4.3严格控制施工过程,在施工中严格按照施工规范的要求,增加碾压的次数和压实功,使其达到设计要求的密实度,降低空隙率,提高路面结构的整体强度和稳定性能,同时还可以预防车辙的形成,一定要保证压实机械与路面结构在施工工艺上的相匹配性能。
  4.4路面冬季清雪一定要及时,将积雪清除到路面外,不得将积雪滞留在路面结构上,同时在撒布融雪剂之后,雪停了应及时将含有融雪的雪清走,不得使其在路基范围内,避免路面结构受到影响。
  4.5春融期间应注意及时对破损的路面进行抢防,出现的轻微破损应及时采取灌封等措施进行处理,避免融雪水,尤其含有融雪剂的融雪水进入到路面结构之中。

5结论
  5.12013年春融期间,季冻区路面结构的大量损害和天气变化有着直接的关系,如何提高和控制季冻区路面结构的稳定性,通过混合料设计和配合比设计等方法可以进行改善,如增加碱性材料、增加抗剥落剂等方法。
  5.2加强施工质量控制,在春融期间出现的问题和施工质量有着密不可分的关系,如施工温度的控制,时间的控制,天气的影响等都可能对路面结构产生直接或者间接的影响。
  5.3随着时间的延长,经济的发展,车辆荷载作用次数不断增加,对路面结构整体设计有待于进一步调整和完善,使其更加符合现有的交通状况。

参考文献
  [1]何永胜.重载交通条件下沥青路面破坏模式的研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2009(06).
  [2]王刚平,安平.高速公路沥青路面破坏形式及预防措施[J].西部探矿工程,2007(08).
  [3]李志军.浅论施工企业海外项目的风险及防范[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011(11).

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