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新建高速公路沥青砼路面早期损坏分析(2)

  (四)新型沉陷现象。新型沉陷指基层结合料被不断溶蚀,并被挤压到路表面,造成基层顶面不断脱空,沥青面层随着基层材料的流失而沉陷。沉陷增加,变形增大,导致开裂,水进入并恶化,导致沉陷进一步发展。

(五)沥青剥落现象。沥青剥落导致新型泛油、内部松散等病害。沥青剥落存在必然性,程度不同。路面底面层与碱性集料混合料都有沥青剥落现象,沥青混合料空隙率太大,和沥青粘附性不足也容易造成沥青剥落,因此混合料组成设计需要平衡空隙率和粘附性的关系。

  (六)坑洞。传统坑洞是沥青蚀粘附性不足,由传统的表面松散现象造成的,坑洞口大底小,发生于表面层的现象。新型坑洞是由于内部松散造成的,与新型泛油有关,坑洞口小底大,发生在沥青路面底层,然后逐渐向上扩展。

  三、早期水损坏现象及成因  

  水损坏是指沥青路面在水的作用下,沥青逐渐丧失与矿料的粘结力,从矿料表面脱落,并在车辆的作用下,沥青面层呈现松散状态,以致集料从路面脱落形成坑槽。

  (一)早期水损坏现象表现为松散、坑洞和唧浆。  

  松散是指沥青与集料相互之间丧失粘结而逐渐酥松直到松垮的现象,主要原因是由于沥青与矿料之间的粘附力不足,在水的作用下,沥青从矿料表面剥落所致。如果施工过程中混合料加热温度过高,致使沥青沥青老化失去粘性,也可能导致松散现象。  

  坑洞是指路面局部松散处集料颗粒逐渐流失而形成的坑洞,它是在水的作用下,细集不断流失而造成的。  唧浆是指外界水从裂缝等处渗入,在行车作用下被挤压,从裂缝处唧出的现象,沥青路面裂缝、空隙率过大和基层不耐冲刷导致水不断侵入而造成的。

  (二)水损坏的理论解释  

  1.集料—沥青的热力学粘附值。机械粘附功:5kcal/mol,因温度变化而异;范德华力:5kcal/mol,因沥青、集料而异。  

  2.集料—水的热力学粘附值。氢键力:10kcal/mol,与集料性质有关;范德华力:5kcal/mol,因沥青、集料而异。

  3.沥青集料表面的固—液表面能小于固—气表面能,处于部位润湿状态。根据以上分析,集料—沥青的界面先天就有被集料—水的界面取代的热力学趋势;集料—沥青界面处于部分润湿状态客观上为水提供了取代的空间。研究证明:沥青对集料颗粒尖锐的棱角很难裹覆,该处沥青膜非常薄,只有几个分子大小,水可进入,形成沥青—矿料—水体系。因此,沥青混合料易于在水作用下发生剥落。

  (三)水损坏的产生和发展过程。水具有较强的表面张力和湿润性,通过沥青的自发乳化作用并穿透沥青膜侵入集料—沥青截面,并最终将其取代。水损坏一般是自下而上的过程,即由沥青层底部逐渐向上扩展,最终贯穿整个沥青面层造成破坏,与地下水在蒸发压作用和毛细作用下上升有关。表面渗水也有积聚于沥青面层底部的趋势,水损坏在沥青面层底部发展更为严重。水损坏有明显的自愈能力,因而水损坏具有反复性。水损坏最终发展成为松散和坑洞。  

  沥青是从面层下部的集料表面剥落后向上迁移的,造成沥青迁移的原因是车辆—水的综合作用,一般发生在夏季或雨季,迁移一直发展下去时造成内部松散。

  高速行车、水和较大空隙相互作用而产生泛油,造成沥青—集料粘附性不足,沥青逐渐削离,形成自由沥青,比重略小于水自然上浮,在轮胎的真空吸力作用下迁移。不均匀是形成斑状泛油的原因之一。沥青迁移的同时,造成内部集料松散,降低整体强度,产生裂缝,形成坑洞。不透水基层顶面长期积水形成泛浆,被冲刷脱空。

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