关于沥青路面渗水试验的思考

关于沥青路面渗水试验的思考 关于沥青路面渗水试验的思考 第6期(总第192期) 2011年12月20日 华东公路 EASTCHINAHIGHWAY No.6(TotalNo.192) Deeember2011 文章编号:1001—7291(2011)06—0031一()3文献标识码:B 关.于沥青路面渗水试验的思考 张东亮 (江苏东方路桥建设养护有限公司,江苏南京211801) 摘要:结合 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 实践,总结了渗水的形式及检测方法,分析了渗水机理,指出"-3前评 价沥青 路面渗水性能的指标——渗水系数的不足,并分析了影响沥青路面渗水系数的影 响因素. 关键词:沥青路面;渗水试验;渗水形式;渗水影响因素 沥青混合料是我国公路建设的主要材料之一,其 有着不用刻槽,不用切割伸缩缝,铺筑以后很短时间 就能通车,行车舒适等等很多优点,应用非常广泛. 但是在潮湿多雨地区,由于雨水充足以及沥青结合料 与集料之间的粘结性不强,孔隙率较大等原因,使得 沥青混合料的水损害普遍而又严重.如辽宁:管铁四, 河南省安新,江苏省锡澄高速公路等,连续几天下 雨,原来好好的路面,一下子变得坑坑洼洼,出现了 很多松散,坑槽. 水损害主要有两种模式:一是自上而下局限在表 面层发生水损害,二是自下而上发生水损害,它一般 是伴随着疲劳而产生的破坏,我国绝大部分的水损害 属于这一类.在水损害与疲劳的共同作用下,沥青路 面会出现唧浆,坑槽,网裂等破坏. 1沥青路面的渗水理论分析 根据国内外有关资料表明,当沥青路面的孔隙率 小于4%时,基本上是不渗水的;当孔隙率大于15% 时,其透水性很好,但是对沥青路面的危害不是很 大.而当孔隙率在4%一15%时,存在渗水现象,而 且容易造成较大危害,尤其是孔隙率在8%时,这种 危害更加严重.当沥青混合料的孔隙率小于8%时, 雨水是通过连通孔由上面层渗人中面层,下面层,甚 至是基层.而当孔隙率大于8%时,混合料内部的孔 隙率呈连接状态,当有坡降存在时,雨水可沿着接近 的孔隙流动,最后排走,特别是大孔隙的排水性沥青 路面(孔隙率在20%左右),水在其中可以快速流 收稿15t期:2011—1015 动,属紊流,其渗水能力可用达西定律计算?: V=K, 式中为雨水渗透速度,cm/s; K——为渗水系数,cm/s; ,一为水力坡降. 排水性沥青路面是横向排水,有资料表明,13本 对不同方向的渗水系数的比较结果认为:水平方向的 渗水系数比垂直方向约大2倍一3倍,这说明由垂直 方向渗透下了的水在水平方向是很容易排走的.笔者 曾在宁连高速公路淮连段的路面维修工程中负责施工 的质量检测,发现无论是在作为中面层的Superpave 20沥青混合料还是作为上面层的SMA一13沥青混合 料,都存在着水平方向的渗水系数比垂直方向的渗水 系数大的问题,大多数情况下都是侧渗. 2沥青路面渗水测定方法和指标 目前用来表征沥青路面渗水性能的指标是渗水系 数,以往沥青路面的渗水系数只作为反映沥青混合料 级配组成的一个间接指标,对其并不十分看重.但在 最新颁布实施的《沥青路面施工技术规范》(JTG F40--2004)中,对渗水系数这一指标做出了严格规 定,要求在配合比 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 阶段密级配沥青混合料的渗 水系数要小于120mL/min,SMA小于80mL/min, 在施工质量检测时普通沥青路面路表渗水系数不大干 300mL/min,SMA路面不大干200mL/min,进一步 提高了对渗水性能的重视程度. 一 32一华东公路2011年第6期 2.1室内试验方法 室内渗水试验用常水头稳定流水平渗透仪测定, 渗流长度15cm,试件直径10C1TI或15cm,水力梯度 可在1%一3%变化.试验采用标准边界条件为:水 力梯度4.5%,水温2O?;当水温存在差异时,按 实测温度与20?条件下水的力粘滞系数之比进行 修正. 2.2现场检测试验方法 采用HDSS一1/型渗水试验仪(附四个配重块) 测试,该仪器上部是容积为600mL的有机玻璃量筒, 在100mL和500mL处有粗标线,下方通过10mm 的细管与底座相接,中间有一开关,量筒通过支架连 接,底座下方开口内径150mm,外径220mm, 试验时先用密封材料把仪器与路面的接触处密封,以 防止水从仪器和路面之间的孔隙流出来,压上配重块 后关上开关,向量筒中注满水,然后打开开关,使量 筒中的水下流排出渗水仪底部内的空气.然后关闭开 关,再次向量筒中注满水,将开关打开,待水面下降 至100mL刻度时,立即开动秒表计时,每间隔60S 读记水面刻度一次,至水面下降到500mL时为止. 测试过程中,如水从底座与密封材料问渗出,说明底 座与路面密封不好,应移至附近干燥路面处重新操 作.如水面下降速度很慢,从水面下降至100mL开 始,测到3min的渗水量即可停止.如果水面下降速 度较快,在不到3rain的时问内到达了500mL刻度 线,则 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 到达500mL刻度线的时间.若水面下降 至一定程度后基本保持不动,说明路面基本不渗水或 根本不渗水.按上述步骤在同一个检测路段选择5个 测点测定渗水系数,取其平均值作为检测结果. 渗水系数按下式来计算,以水面从100mL下 降至500mL所需的时间为标准,若渗水时间过长, 亦可用3min通过的水量计算: K:×60 t2——tl 式中为路面渗水系数,mL/min; , —— 分别为第一次,第二次读数时的水 量,mL;通常为100mL,500mL; t,t2——分别为第一次,第二次读数的时间,S. 最后列表逐点 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 每个检测路段的各测点的渗水 系数5个测点的平均值,标准差,变异系数,并分析 其影响因素. 3试验方法评析 应该说渗水系数指标对于提高沥青路面的施工质 量,预防沥青路面水损害,进行合理的路面养护有着 重要意义,但目前采用人工方法进行的沥青路面渗水 试验在试验操作方法上和检测数据的分析上还存在明 显的不足,使测试结果的真实性和准确性受到影响, 进而影响到对沥青路面使用状况的合理判断.因此有 必要针对目前的沥青路面渗水检测方法做相应研究. 3.1测点选取的影响 在同一段测试路段内,路面表面由于在施工中沥 青混合料的拌和,摊铺,压实情况不是完全相同,在 试验进行过程中究竟要在什么样的位置测试,这是随 机的,不同的操作人员选择的测点不同,得到的结果 差别比较大. 3.2读数的影响 当测试路面或试件的表面孔隙率较小时,经常出 现液面在0,100mL变化缓慢,这并不是因为渗水, 而是底座空间内的气体未能排出来,而有的现场记 录人员就当渗入路面的水来处理,这是不科学的.试 验时可用细铁丝进行疏通透气,使其在尽量短的时问 范围内迅速使水充满渗水仪底座空间.另外不同试验 员读出的数值可能不一样,而且水面刻度值是瞬时 的,可重复性比较差,如果渗水系数小的时候,这种 误差还是比较小的,但是渗水系数较大的情况下,人 为误差可能就会很大. 4路面渗水形式 沥青路面的渗水形式主要有3种: (1)上下连通式的透水,即下渗.主要是指孔 隙上下连通,水从表面的孔隙直接通过表面层进入下 一 级的表面层,甚至直接进入基层.这种路面的渗水 在做渗水试验时表现为:渗水仪底盘的周围没有水 迹,但是液柱下降很快,说明水主要是向下渗透. (2)水平方向的渗水,即侧渗.主要是指孔隙 水平连通,或者形成u形管的形状,此时水从表面 的孔隙进入,在路面结构层里面蜿蜒行进,最后又从 表面的孔隙中渗出.这种渗水在做渗水系数检测时表 现为:液柱下降很快,同时底盘周围有很多水迹.这 种现象很容易被人们所忽视,认为是渗水仪密封不 好,但是仔细观察就会发现水不是从渗水仪底盘处直 接渗出,而是从周围的沥青路面渗出的,有时在渗水 仪的周围很多地方都有水渗出,说明此时不是仪器的 密封问题,而是路面确实存在这种形式的渗水.当然 渗水仪底盘周围有水迹不排除渗水仪的密封不好,所 以发生这种情况时应在旁边重新选点测试. ' (3)复合式的渗水.既有上下连通式的渗水, 2011年第6期王硕,杨彦军:城区地下道路社会成本分析一33一 也有水平方向式的渗水.大部分的路面渗水都属于这 种情况.一般说来,完全的水平方向的渗水很少. 侧渗与下渗的区分问题也是不容忽视的,在某些 测点,刻度值变化非常大,但是在现场可以观测到水 是在测点周围流出来的,几乎没有往下渗的水,这在 比较粗糙的路面上比较常见,发生这种情况的原因主 下部孔隙率小,表面连通孔多, 要是表面孔隙率大, 水从上到下流入底座后,沿着表面连通孔侧渗,然后 在孔的另一端流出路面.众所周知,路面水损害主要 是下渗的水造成的,侧渗流出的水危害性不大,相反,如果表面层能很快渗水,又不致形成水膜,对抗 滑性能有很大好处.但按照现行规范,是不区分侧渗 与下渗的,只是笼统地计算渗水系数,有时候渗水系 数很低,但是水是侧渗流出的,而有时候虽然渗水系 数不是特别大,但是水能下渗到基层,很明显后者对 路面的危害要高于前者. 5路面渗水的影响因素 影响沥青路面渗水系数的因素很多,归结起来主 要有以下几个方面: (1)原材料及级配影响,原材料质量不稳定, 会导致配合比级配变化,如石料的吸水率不一致,在 配合比设计时所用石料的吸水率较低,然而在施工过 程中使用吸水率较高的石料,则由于石料对沥青的吸 附量增大,会导致有效沥青用量的减小,在相同的油 石比下,孔隙率会增大,从而使渗水系数增大.有时 为了增加抗车辙能力而增大大粒径石料的用量,使沥 青路面孔隙率增大,也会导致渗水系数增大. (2)孔隙率的影响,一般情况下孑L隙率越大, 渗水系数越大,但是也不是绝对关系,有些情况下, 孔隙率虽然较大,但是由于孔隙都是闭口孔,所以渗 水系数并不大. (3)混合料离析和压实度的影响,混合料在拌 和,运输和摊铺碾压过程中,由于拌和不均,导致部 分区域包裹集料的沥青很薄,使沥青与碎石之间的黏 接力不足;运料车在出料口装料没按前,后,中的顺 序往返挪动车位或由于运距长,巅簸,出现沥青混合 料离析且混合料在运输过程中表面降温快,内部降温 慢又容易造成温度离析川;路面压实度不足,使沥青 混凝土孔隙率大于设计孔隙率,或出现大量连通孑L 隙;对接缝处碾压不到位;摊铺过程沥青混合料出现 离析,特别是摊铺机螺旋支撑处和两台摊铺机搭接 处,摊铺中从运料车将混合料卸到摊铺机料斗到混合 料在螺旋拨料器的作用下向两侧摊铺时,也会发生离 析,而且摊铺宽度越宽,混合料的离析越严重,离析 后在粗集料集中的部位往往孔隙率过大;出现经常性 等料;低温施工;未洒粘层或粘层油用量明显不足 等;压路机在压实?昆合料时,不可能做到温度,遍 数,速度都一样.边上的和中间不一样,早压和晚压 的温度不一样,压路机的吨位也会因为所加的水不断 减少而稍有变化,再加上铺到路上的混合料温度本身 就有相当的差异,压实度不均匀现象很普遍.发生离 析和压实度不均匀的地方渗水系数一般较大. 6结论 (1)现行路面渗水试验中人为因素的影响较大, 选点时要尽量随机选取,使得所得数据具有代表性, 同时要侧重行车道的轮迹位置,因为那里受荷载作用 频繁,动水压力危害大,孔隙率大,多处是离析严重 压实度薄弱的环节,能够真实代表路面的受力和环境 因素影响的综合不利状态.读取数据时,应该多人同 时读,尽量减少人为误差,而且要观察记录渗水 情况. (2)渗水的形式不同,危害性也不同,目前的 渗水系数指标不能有效区分渗水形式.仍需加以改 进. (3)影响沥青路面渗水的因素很多,只有把所 有不利因素都加以考虑并消除,才能有效减少沥青路 面的渗水. 参考文献 【1]袁宏伟,习明星,张敬君.沥青路面的渗水性检测方法及影响因 素[J].公路,2002,5,82—85. [2]JTGF40--2004公路沥青路面施工技术规范[s].北京:人民交 通出版社,2004. 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