沥青路面渗水试验研究

沥青路面渗水试验研究 《江苏交通科技》2011年第4期 沥青路面渗水试验研究 张东亮 (江苏东方路桥建设养护有限公司南京211801) 摘要结合工程实践,总结了渗水的形式及检测方法,分析了渗水机理,指出当前评 价沥 青路面渗水性能的指标渗水系数的不足,并分析了影v向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 沥青混凝土路面是我国公路路面建设的主要材 料之一,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 与集料之间的粘结性不强,空隙率较大等等原因,使 得沥青混合料的水损害普遍而又严重.如辽宁省铁 四,河南省安新,江苏省锡澄高速公路等,连续几天 的雨水,使原来好好的路面坑坑洼洼,出现了较多松 散,坑槽等路面病害. 水损害主要有2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,这一 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 国内外有关资料表明,当沥青路面的空隙率小 于4%时,基本上是不渗水的;当空隙率大于15% 时,其透水性很好,但是对沥青路面的危害不是很 大;当空隙率在4%一15%之间时,存在渗水现象, 而且容易造成较大病害,尤其是空隙率在8%时,这 种病害更加严重.当沥青混凝土的空隙率小于8% 时,雨水是通过连通孔由上面层渗入中面层,下面层 甚至是基层.而当空隙率大于8%时,混合料内部 的空隙率呈连接状态,当有坡降存在时,雨水可沿着 接近的空隙流动,最后排走,特别是大空隙的排水性 沥青路面(空隙率在2O%左右),水在其中可以快 速流动,属紊流,其透水能力可用达西定律计算: V=K,式中:为雨水渗透速度;K为渗水系数;, 为水力坡降.排水性沥青路面主要是横向排水,有 (收稿日期,编号:201l一04—15/5969) ? 1O- 资料表明,日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2,3 倍,这说明由垂直方向渗透下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 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 的质量检测,发现无论是在作 为中面层的Superpave20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透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 歌舞娱乐场所消防安全技术规范高危儿管理技术规范特种设备安全技术规范低压电线电缆技术规范低压电缆技术规范书 》 (JTGF40--2004)中,对渗水系数这一指标做出了 严格 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 J,要求在配合比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80 mL/min,在施工质量检测时普通沥青路面路表渗水 系数不大于300mlMmin,SMA路面不大于200mL/ min,进一步提高了对透水性能的重视程度. 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15om,试件直径10om或15om,水力 梯度可在1%,3%变化.试验采用标准边界条件 为:水力梯度4.5%,水温20oc;当水温存在差异 时,按实测温度与2O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—I1型渗水试验仪(附4个配重块) 《江苏交通科技》2011年第4期 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10 mm的细管与底座相接,中间有一开关,量筒通过支 架联结,底座下方开口内径qOl50mm,外径~b220 mm,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空隙流出来,压上 配重块后关上开关,向量简中注满水,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1次,至水面下降到500 mL时为止.测试过程中,如水从底座与密封材料 间渗出,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3min的时间内到 达了500mL刻度线,则记录到达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j,计算时以水面从 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: 一 K=—×6O 2一1 式中:为路面渗水系数;V,分别为第1,第2次 读数时的水量,通常为100mL,500mL;t,t分别为 第1次,第2次读数的时间.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,及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 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 应研究评价. 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测试什么样的位置,这是 随机的,不同的操作人员选择的测点不同,得到的结 果差别可能比较大. 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 100mL范围内变化缓慢,这并不是 出现液面在0, 因为渗水,而是底座空间内的气体未能排出来J, 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 其在尽量短的时间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,人为误差可能就会加大. 4路面渗水形式 沥青路面的渗水形式主要有3种J:(1)上下 连通式的透水,即下渗.主要是指孑L隙上下连通,水 从表面的孔隙直接通过表面层进入下一层的表面, 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,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 因主要是表面空隙率大,下部空隙率小,表面连通孔 多,水从上到下流人底座后,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, ? 11. 《江苏交通科技》2011年第4期 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 渗水系数很大,但是水是侧渗流出的,而有时虽然渗 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大的石料,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,空隙率会增大,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,使沥青路面空隙率增大,也会导致 渗水系数增大.(2)空隙率的影响_6j,一般情况下 是空隙率越大,渗水系数越大,但是也不是绝对关 系,有些情况下,空隙率虽然较大,但是由于空隙都 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,混合料在拌合,运输和摊铺碾压过 程中,由于拌合不均,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结力不足;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;路面压实度不足,使沥青混凝土空隙大于设 计空隙率,或出现大量连通孔隙;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2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 位往往空隙率过大;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 ? 12? 混合料时,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一定的差 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,空隙率大,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的不利状态.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,应当充分 考虑所有不利因素并加以消除,才能有效减小沥青 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]JTGF4O一2Oo4公路沥青路面施工技术规范[S]. [3]JTGE60--2008公路路基路面现场测试规程[S]. [4]刘存柱,郑辉,孔维东.沥青路面渗水测定方法及其指标 的探讨[J].辽宁省交通高等专科学校,2004,6(1) :1—2. [5]费百祥,汪祝庆,游玉石.沥青路面渗水理论分析与试验 方法[J].内蒙古公路与运输,2008,(5):22—24. [6]李鑫,黄正雄.沥青路面渗水试验检测的影响因素分析 [J].湖南交通科技,2007,33(3):l4一l6. [7]欧雄宾.探讨沥青路面局部渗水的原因及处理方法[J]. 广东交通职业技术学院,2008,7(4):l2—14.