第一篇:沥青混凝土路面裂缝成因和防治措施
沥青混凝土路面裂缝成因和防治措施
裂缝是路面损坏的一个大问题,由于刚开始形成时,人们往往对其危害认识不足,而且由于处理裂缝的工艺材料的限制,仅进行简单的灌缝处理,随着车轮的挤压和气温的变化会造成封缝材料的流失。裂缝处随着水的侵入会造成基层的损坏,给路面造成较大的破坏。本文作者,就裂缝产生原因作了较为详细的分析,并提出了防治措施。
产生原因分析:指出,沥青路面建成后,不论基层是柔性的还是半刚性的,都会产生各种形式的裂缝。沥青路面开裂的主要原因,可分为三大类:第一,由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝,称之为荷载裂缝;第二,由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝,称之非荷载裂缝;第三,是经常出现在桥涵两端的横向裂缝,或在路段上出现较长的纵缝,主要是有填土固结沉陷或低级沉陷引起,称为沉降裂缝。在此,作者着重分析前两种原因。
1、荷载裂缝:半刚性路面结构性破坏裂缝,主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下,半刚性基层的底部产生拉应力,当大于半刚性基层材料的抗拉强度时,半刚性基层的底部就会很快开裂。在拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度时,其基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下,底部的裂缝会逐渐扩展到上部,并使沥青面层和产生开裂破坏。影响拉应力的主要原因有面层、基层、底基层的厚度以及基层和底基层的回弹模量。增加半刚性底基层回弹摸量对减少基层底面的拉应力和拉应变有很大影响。在半刚性基层下采用较厚的半刚性材料做底基层,可使基层底面由行车荷载产生的拉应力明显减小,甚至还小于半刚性底基层地面产生的拉应力,同时半刚性基层本身的厚度可以减薄,这对半刚性基层承受行车荷载的反复作用是十分有利的。
2、温度裂缝:沥青面层上的非荷载裂缝主要是温度裂缝。在寒冷地区,沥青面层表面和底部的温度相比,始终有温度差,沥青面层愈厚,表面温度与底面温度差愈大。沥青面层表面产生的温度收缩应力一旦超过沥青面层某一薄弱点(或面)的混合料的抗拉强度,面层的表面就首先开裂,这也就是沥青面层温度开裂首先从表面开始的原因。另一种是温度疲劳裂缝,随着沥青面层表面温度的大幅度变化,白天与夜间温差较大,即使在夏季,由于骤降暴雨,路面的表面温度在短时间内也会急剧下降,使沥青面层表面产生较大的温度收缩应力,这种温度应力在反复作用下使沥青面层从表面开始产生温度疲劳裂缝。这两种温度作用,都使裂缝从面层表面开始逐渐向下延伸,形成对应裂缝。从低温抗裂性的要求出发,沥青路面在低温时应具有较低的劲度和较大的抗变形能力,且在行车荷载和其他因素的反复作用下不致产生疲劳开裂。使用稠度较低及温度敏感性低的沥青,可提高沥青路面的低温抗裂性能。沥青材料的老化会使其低温抗裂性能恶化,故为了提高沥青路面的低温抗裂性能,应选用抗老化能力较强的沥青。在沥青中掺加橡胶类高分子聚合物,对提高沥青路面的低温抗裂性能具有较为明显的效果。在沥青路面结构层中铺设沥青橡胶、土工布或塑料格栅等应力吸收薄膜,对防止沥青路面的低温开裂具有显著的作用。国内外的调查研究表明,半刚性基层的反射裂缝大部分也是由温度引起的。对于新铺的半刚性基层,随着混合料中水分的减少而要产生干缩和干缩应力。水分减少得愈多愈快,产生的干缩应力愈大。在铺筑沥青面层前已有干缩裂缝的基层,在铺筑沥青面层后继续产生干缩的情况下,原有的裂缝继续拉开和扩展,它会将沥青面层,特别是薄沥青面层拉裂,称之为反射裂缝。在薄沥青面层情况下,在半刚性基层的干缩裂缝接近完成后,再铺筑沥青面层,可以减少由于干缩引起的反射裂缝。国内外的调查表明,沥青面层较厚时,对应裂缝主要从表面开始,逐渐向下延伸,直到穿透整个沥青面层与半刚性基层裂缝基本相连。
防治措施:随着高速公路各类裂缝的产生,各个养护管理部门都采用了一些措施,引用了一些新材料、新工艺、新方法。要想使灌缝的质量和寿命提高就必须满足3个条件:(1)灌缝材料应具有良好的粘结力(和沥青混合料相融合);(2)低温状态下具有优良的延伸性和弹性;(3)灌缝材料应具备持久的抗老化和抗疲劳能力。沥青路面裂缝修补方法很多,一般可根据裂缝的宽度和深度确定具体的修补工艺,根据路面裂缝的实际情况主要采用以下4中方法对裂缝进行养护处理。
1、压浆法:对于路面纵向裂缝采用压浆的办法进行修补。纵向裂缝一般出现在高填方路段,如不进行彻底处治将严重危及路基的稳定与行车的安全。施工时压入水泥净浆,水泥为325#普通硅酸盐水泥,水泥的剂量为350kg/m3,注浆压力为1.5Mpa。压浆前用环氧砂浆对裂缝表面进行封堵,沿裂缝每隔15m预埋一注浆管,从一端开始,依次压浆直到相邻注浆管溢出浆液为止。
2、普通沥青灌缝:一般采用重交通道路石油沥青AH-90#,首先对沥青进行现场加热,温度控制在150℃~160℃。用铁壶或专用容器将热沥青灌入缝内,一般需浇灌2~3遍,待沥青温度下降至常温后即可开放交通。此种方法操作简单,使用设备和人员少,修补费用低廉,速度快,每人每天可完成灌缝250300米。三缺点是(1)由于未清扫裂缝造成粘结不牢固,一般第二年几乎全部需重新灌缝;(2)夏天气温高时,沥青软化体积膨胀多余沥青溢出路面被行车粘走;(3)每年一次重复施工,累计费用增加,长时间人工作业的危险性较大。
3、SBR改性乳化沥青灌缝:材料:SBR改性乳化沥青主要沥青中掺加1%的丁苯胶乳、5%的橡胶粉。为了及时开放交通,通过试验,灌缝后撒适量的石屑,效果非常好。其施工工艺流程为:(1)先用4-6Mpa的压缩空气对着裂缝从一端吹至另一端,一般需吹二遍;(2)用竹片或铁铲清除缝中剩余杂物;(3)用普通水壶盛入4/5体积的SBR改性乳化沥青灌缝材料,向裂缝中灌入,一般需浇灌2-3遍,直至灌缝材料与路面平齐为止;(4)将石屑撒到灌缝表面,即可开放交通。此种方法所用灌缝材料为专用灌缝材料,具有良好的低温稳定性,渗透性,无需加热,设备比较简单,1套设备一天可完成800-1000m灌缝,灌缝效果较好,使用寿命一般在3-5年。
4、进口灌缝胶修补裂缝:(1)灌缝材料:采用美国原装进口路面裂缝密封胶(ROADSEAL H1190)。它是一种高分子聚合物橡胶改性材料,外观为固体状,用纸箱包装,每箱25kg,使用前需加热到188℃成液体,具有良好的流动性和粘结力,能够交通沥青混合料融合到一起。当密封胶冷却后,在常温和低温状态下,具有较高弹性,延伸长度约1015倍,弹性恢复达99%。密封胶在-20℃-120℃温度范围内随着裂缝的膨胀与收缩而发生弹性变形,始终保持其稳定的密封作用。其主要技术指标是:25℃针入度--30~60;软化度--≥85℃;25℃延度--30cm;粘着张力--≥500%;施工加热温度--188℃。(2)灌缝设备(进口):采用ROADSEAL145KETTLE封闭裂缝设备,主要有两种,一种是开槽机,另一种为灌缝机。开槽机具有体积小、操作灵活、沿任何形状的裂缝开槽、切缝宽度可调整的特性。灌缝机具有具有双层保温、导热油加热,加热温度自动控制、密封胶输送恒温并可吸回管内剩余材料、加热灌内设匀速搅拌装置等优点。(3)进口灌缝胶裂缝修补工艺:A、封闭交通,按照规定摆放安全标志,设专人指挥交通,并根据工程进度随时移动标志牌。B、按照要求尺寸沿裂缝方向进行开槽作业。C、清理开槽。采用高压气体进行吹缝,能够将开槽后缝内的松散颗粒和杂物彻底清理干净,一般需吹缝2遍。D、灌缝前预热。用普通液化气灌外接喷火装置,在实施灌缝前对凹槽加热,温度达到80-100℃即可,有利于灌缝胶和沥青混凝土的粘结牢固。E、灌缝。在密封胶加热温度达到188℃时,加热炉盘自动停止加温进入保温状态,这时用灌缝机自带的具有刮平装置的压力喷头将封缝胶均匀灌入槽内,灌缝分二次灌满,第一次灌入槽深的4/5,第二次灌满并在槽口两侧拉成宽60mm,厚3mm的帖封层。F、养护撒料。在刚灌满的密封胶表面撒布石粉或细砂,待灌缝胶冷却至常温后即可开放交通,一般冷却时间为15分钟。观质量验收标准如下:(1)密封胶高于路表面2-3mm;(2)灌缝充分饱满,表面平整;无颗粒状胶粒;(3)灌缝胶经行车碾压后不的发生脱落变形,保持有足够的弹性。
结语:提倡预防性养护,确保路面的使用寿命,为行驶车辆提供安全可靠的环境。从上述4种灌缝的方法分析,由于路基下沉造成的较长纵向裂缝,并且裂缝已达到路基,应采用压浆法;对于横向裂缝、局部纵缝应采用改性沥青灌缝,在经济条件允许的情况下,采用进口灌缝胶修补;但对于即将罩面的工程,进口灌缝胶不适宜。鉴于进口路件灌缝材料较贵,一般11000-18000元/吨,对于普遍推广使用尚有一定困难。因此早日开发国产系列高分子聚合物路面灌缝材料具有非常重要的意义,目前不少国内的厂家和公司也正在向这方面努力。
第二篇:沥青混凝土路面裂缝产生原因及防治措施
沥青混凝土路面裂缝产生原因及防治措施
一、沥青混凝土路面裂缝类型
一般来说,沥青混凝土路面裂缝大体分为两种类型:一种是荷载型裂缝,即主要由于行车荷载作用下产生的裂缝。在车辆荷载作用下,半刚性基层底部产生拉应力,如果拉应力大于基层材料的抗拉强度,则基层底部很快开裂,直至影响到沥青面层;另一种是非荷载型裂缝,以温度裂缝为主的低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝;由于施工工艺不当或用了不合格材料产生的裂缝。两种类型的裂缝分别通过横向裂缝、纵向裂缝、网裂和反射裂缝等形式表现出来。
二、裂缝形式产生原因分析及预防措施 横向裂缝
1.1 表现形式
裂缝与路中心线基本垂直,线宽不一,缝长有的贯穿整幅路面,有的路面部分开裂。
1.2 产生原因
(1)沥青质量没有达到本地区施工气候要求或者没有达到相关技术标准,致使沥青混凝土面层温度收缩或温度疲劳应力大于沥青混凝土的抗拉强度,产生横向裂缝。
(2)施工缝处理不当,接缝不紧密,造成不同部位结合不良,从而产生横向裂缝。
(3)半刚性基层由于水泥剂量、施工质量等综合因素产生的路面收缩裂缝,通过横向裂缝形式表
现出来。
(4)桥梁、涵洞等结构物回填部位没有按照要求进行施工,或处理不得当,从而产生不均匀沉降,导致路面产生横向裂缝。
1.3 预防措施
(1)按照《公路沥青路面施工技术规范》中的相关要求,结合本地区的气候条件和道路等级选用符合要求的沥青种类,以减少或消除沥青面层的温缩裂缝。施工中所采用的沥青应该到本地区相关试验检测机构进行试验检测,验证其是否符合相关技术标准。
(2)合理组织施工。摊铺作业尽可能连续,尽量避免冷接缝。如不能避免,冷接缝应按照要求先将已压实的摊铺带边缘切割整齐,清除浮料,用新的热混合料敷贴到接缝部位,使冷料部位预热软化,清除敷贴料,向接缝壁涂刷0.3~0.6kg/m 的粘层沥青,再摊铺新的沥青混合料。
(3)充分压实横向接缝。碾压时,压路机先在横向接缝已压实的路幅上,钢轮伸入新摊铺部位15cm左右,然后每压一遍向新铺层移动15~20cm,直到压路机完全进入新摊铺层,然后再转入纵向碾压。
(4)半刚性基层所用的水泥宜为质量稳定旋转窑生产,水泥剂量应符合设计及施工要求,并且水泥与其他混合料要充分拌和,使之均匀。路用水泥应该按照要求频率到相关部门进行试验检测。
(5)桥涵回填部位应选择透水性及材质良好的砂砾等材料,并按照要求填筑充分碾压;沉降严重地段,应先进行软土基处理,并合理组织施工,以减少回填部位的不均匀沉降。
纵向裂缝
2.1 表现形式
裂缝走向基本与路线走向平行,裂缝长度和宽度不一。
2.2 产生原因
(1)路基填筑使用了不合格材料,路基吸水膨胀引起路面开裂。
(2)纵向加宽没有按照要求进行施工,或者碾压没有达到要求,从而造成加宽部位沉降,产生纵向裂缝。
(3)路基边坡坡度小于设计值,路基边坡压实度不足产生滑坡。
(4)边沟过深,使实际填土高度加大从而产生滑坡,造成路面开裂。
(5)面层前后摊铺相接处的冷接缝没有按照相关要求进行处理,结合不紧密而相互脱离,产生纵向裂缝。
2.3 预防措施
(1)使用合格材料填筑路基或对填料进行处理后再进行填筑。
(2)旧路加宽或半填半挖路段,路基填筑应先将边坡松土清除,并按照填土厚度要求逐级进行台
阶处理并充分碾压。
(3)路基施工分层填筑,边坡充分压实,采用重型压实标准;正确放坡,高填方路段放缓边坡,减少边沟深度。
(4)面层施工尽可能采用全幅摊铺,如果不具备全幅摊铺条件,可2台摊铺机前后紧跟摊铺,尽可能避免前幅混合料已冷却再进行后半幅摊铺,确保混合料热接;分幅摊铺时,上、下面层施工缝应该至少错开15era以上。如果产生冷接缝,应按照本文
网状裂缝
3.1 表现形式
裂缝纵横交错,缝宽在lmm以上,缝间距离在40mm以下,裂缝面积在lm 以上。
3.2 产生原因
(1)纵横裂缝出现后,继续扩展,尤其是在北方地区,经过冰冻水的侵入发展而成。
(2)沥青混合料质量差,拌和时间过长,拌和温度过高或者在储料仓中存储时间过长,沥青本身老化,导致混合料抗变形能力降低而易产生的裂缝。
(3)沥青的性能差,尤其是低温抗变形能力过低。
(4)路面结构中含有软弱夹层,粒料层松动,水稳定性差,从而形成网状裂缝。
(5)沥青层的厚度不足,水分侵入。导致层间结合较差,加速了网状裂缝的形成。
(6)沥青总体强度不足,在损坏初期形成网裂,151后裂缝逐步扩展,缝间距变小。
3.3 预防措施
(1)采用低温变形能力高的优质沥青,并按照要求控制好沥青混合料的拌和质量。
(2)沥青面层摊铺前,认真检查下承层的施工质量,及时清除泥灰等杂物,处理好软弱层,保证下承层稳定,并喷洒0.7—1.1l/m 的透层油,必要时可以按照要求洒石屑或砂,保证层间结合。
(3)沥青各层要满足最小施工厚度的要求,保证上下之间有良好的连接,并从设计、施工、养护上采取相应的措施及时排除雨后结构层内的积水。
(4)路面结构设计中应该做好交通量调查和预测工作,使路面结构组合和路面总体强度满足设计年限内交通荷载的要求。有条件的可以采用沥青碎石柔性基层,以缓解网状裂缝程度。
反射裂缝
4.1 表现形式
基层产生裂缝以后,在温度和行车荷载的作用下,裂缝逐渐反射到沥青混凝土面层,路面的裂缝形式与基层裂缝形式基本一致。对于半刚性基层以横向裂缝居多,对于柔性路面上加盖的沥青结构层,裂缝形式不一,主要取决下承层。
4.2 产生原因
(1)在已经开裂的旧沥青、旧水泥路面上加铺沥青面层,由于温度的变化(降低),老路面的裂缝继续拉开,从而使新铺层在旧裂缝处断开。
(2)由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝。
(3)新铺半刚性基层随着混合料中水分的减少产生干缩和干缩应力,从而产生开裂,反射到沥青面层。
4.3 预防措施
(1)在旧有路面上加铺沥青面层,最好先铣除原有路面后再进行加铺;或者铺设土工布或土工格栅,以减少反射裂缝。
(2)适当控制基层材料中粉料的含量及塑性指数,小于0.075mm的颗粒含量不应超过5%。
(3)基层施工尽可能使混合料在接近最佳含水量状态下碾压,并且碾压充分,保证基层强度;同时要加强对已完基层的养生,要尽早铺筑上层,或进行封层,以减少干缩缝。
三、裂缝的处理措施
沥青路面裂缝产生后,应及时予以处理,防止水等有害物质侵入,影响道路使用寿命。对于细裂缝(2~5mm)可用乳化沥青进行灌缝处理;对于大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如SBS改性沥青)进行灌缝处理;灌缝前,必须清除缝内、缝边碎料、垃圾等,并保证缝内干燥;灌缝后,表面应洒布粗砂或3~ 5mm的石屑。素混凝土路面
在公路、城市道路及机场道面中,目前我国采用得最广泛的是现场浇筑的普通混凝土路面,这类混凝土路面除接缝区和局部范围(边缘或角隅)外,不配置钢筋,亦称素混凝土路面。
图2
用素混凝土或仅在路面板边缘和角隅少量配筋的混凝土,就地灌筑成的路面结构,施工方便,造价低廉。素混凝土路面应沿纵向每隔5~6米设一缩缝,满足冬季缩裂要求;每隔20~40米设一胀缝,防止夏季热胀,板屈曲压裂或缝边混凝土挤碎;沿横向每隔3~4.5米设一纵缝(图1)。由于横胀缝易引起路面板的破坏,增加施工和养护的麻烦,20世纪60年代中期以来,对夏季施工的混凝土路面,除在桥头、隧道口、道路交叉口小半径曲线或纵坡变换处,必须设置胀缝外,其他路段可少设或不设。纵横缝一般做成垂直相交,但也有把横缝做成与纵缝交成70°~80°斜角,并按4、4.5、5、5.5和6米的不等间距顺序布置。
胀缝间隙宽1.8~2.5厘米,为防止渗水,上部5~6厘米深度内应灌以填缝料,下部则设置用沥青浸制的软木嵌条。为传递荷载,混凝土板厚中央处设钢传力杆,杆径20~32毫米,长40~60厘米,间距30厘米。杆的半段涂沥青并套以套筒,筒底部填以木屑等材料(图2a)。如不设传力杆,可在混凝土板下设置垫枕(图2b)。
图3
缩缝一般做成裂口深4~6厘米的假缝形式(图3a),上部亦灌以填缝料,可不设传力杆。但在路基软弱或交通繁忙路段以及邻近长间距胀缝的二三个缩缝上,也应设置传力杆(图3b)。纵缝可做成假缝、平头缝或企口缝形式(图4),上部也灌以填缝料。为防止板块向两侧滑移,板厚中央可设置钢拉杆,杆径14~20毫米,长40~60厘米,间距80~100厘米。
素混凝土路面板大多做成等厚断面,厚约20~25厘米。由于板的边缘和角隅最易遭到破坏,可设置边缘钢筋和角隅钢筋(图1)予以加固,或做成厚边式断面,从靠路肩1米处开始厚度逐渐增加,至板边缘厚度较中间大25%。在高速公路和一级公路上,可做成由内侧向外侧边缘逐渐加厚的梯形断面。路面板大多做成单层式;当板较厚时也可做成双层式,上层厚度不小于6~7厘米。下层使用品质稍差的材料做成低强度混凝土;为使上下层结合牢固,下层表面应清洁、粗糙并设凹槽。
混凝土路面切缝要注意:
1、要注意切缝的时间,时间隔太长了会出现裂缝,太短了,会出现毛边;
2、要注意切的深度,浅了起不到效果,还是会出现裂缝,太深了,又耗时耗力,浪费资源;
3、间距要合适,一般控制在4-6米之间,间隔太长了,中间会出现裂缝,起不到作用了,太短了,也是浪费;
4、注意线形的顺直美观,特别是在弯道上,注意不要斜了;
5、切完后及时进行灌缝。
第三篇:沥青混凝土路面病害防治措施
沥青混凝土路面病害防治措施
第一节 沥青路面病害定义及分类分级
一、沥青混凝土路面破损定义
沥青路面病害的类型主要有坑槽、松散、拥包、翻浆、沉陷、泛油、车辙、网裂、龟裂等,根据交通部《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ 073.2—2001)中规定,各种沥青路面病害定义如下:
1坑槽:路面破坏成坑洼状,平均深度大于1cm,面积在30cm2以上。2松散:路面结合料失去粘结力,集料松动,面积在0.05m2以上。3拥包:路面局部隆起,平均高度在1.0 cm以上。4翻浆:路面、路基湿软出现弹簧、破裂、冒浆现象。
5沉陷:路面、路基有变形,路面下凹,平均深度在1.5 cm以上。6泛油:高温季节路面沥青被挤出,表面形成薄油层,行车出现轮迹。7车辙:路面上沿行车轮迹产生,深度在1.0 cm以上的纵向带状凹槽。
8龟裂:缝宽3 mm以上或缝距10cm以内,面积在1 m2以上的块状不规则裂缝。9网裂:缝宽1 mm以上或缝距40 cm以内,面积在1 m2以上的网状裂缝。
二、沥青路面破损分类分级
沥青路面破损受到路面类型、环境因素、地理位置、气象条件、交通荷载、材料条件、排水条件、施工条件、管理水平等因素的影响,病害产生的破坏机理和发生原因也不尽相同,有时是一种因素作用的结果,有时是多种因素共同作用的结果。从总体上讲路面破损分为二大类:结构性破损和功能性破损。
三、高速公路沥青路面破损分析
(一)、结构性破损
结构性破损是由于路面各层或某一层的承载能力降低引起的,对于半刚性路面的结构破坏通常是由于整体性半刚性材料层底面拉应力超过容许值产生的,其结构层底面拉应力引起的疲劳破坏首先从底基层底面开始,并逐渐向上延伸,接着半刚性基层产生疲劳破坏,反映在沥青表面层上往往是裂缝的产生,特别是横向裂缝,最后导致整个路面结构层结构性破坏。
1、局部裂缝:局部裂缝一般是路面使用3-5年后发生的,其表现多是细线状裂缝,引起局部裂缝的原因可归纳为基层或路基的压实度不均匀、施工质量控制不严格及局部材料质量等问题。严重的局部性裂缝将导致结构性的破坏。
2、车辙:车辙是在道路横断面上由于车辆轮胎反复行使久而久之产生的一种路面沉陷现象。产生车辙的原因可归纳为重载交通的作用、渠化交通和路面材料质量低下等。
3、桥头跳车:桥头跳车现象发生在桥和涵洞等构造物与路面交接的部位,是由于路面材料压实不均匀而产生的与构造物间的高差所致。
4、剥落、松散和坑槽:由于沥青混合物骨料和沥青粘结性下降产生的骨料松散、脱落、严重的将形成坑洞。导致这一现象的原因是骨料质量差和混合物浸水分离。
5、刨光:刨光是路表面材料光滑,轮胎走过时易于滑动的现象。导致这一现象的原因是混合物的质量不佳及碾压不足。
6、波浪、拥包和泛油:波浪是沿道路纵向形成的一种波长较短振幅较大的凹凸现象。拥包是表面的局部隆起。泛油则是路面上发生沥青浸出的现象,由于沥青浸出表面层降低了路面的抗滑性能,导致这一现象的原因是沥青材料质量差和施工控制不良。
7、修补:修补不良也是一种破损。修补后的路面由于与原路面存在结构材料差异而衔接不良。修补后往往会导致路面的不平整。
8、路面透水
雨水或雪水沿着路面孔隙、横向裂缝、纵向裂缝逐渐渗入路面内部,在车辆荷载及冻融作用下,再加上沥青老化,沥青与骨料间的裹附能力降低,造成路面松散、翻浆坑槽等病害,影响道路的正常运行。
(二)、功能性破损
功能性破损是由于路面提供给道路用户的服务功能下降引起的,反映在路面上则是平整度降低和车辙的加深,影响高速行车的安全性和舒适性。
1、横向裂缝:横向裂缝常在温度变化大的地区发生,由于路面温度收缩产生纵向近似等间距的横向裂缝。横向裂缝一般贯通整个宽度,纵向间距受到路面结构物材料、地区温差不同的影响约为5m—50m不等。
2、纵向裂缝:沿路面行车方向产生的长裂缝,纵向裂缝常以单条裂缝出现,温度和路基出现不均匀沉陷是产生纵向裂缝的重要原因。
3、龟裂:路面由于压实不足,路基下沉等原因产生的小网格式的网状裂缝。由于其形状像乌龟背壳,故称为龟裂。
4、块裂:路面上产生的不规则的大网格式网状裂缝。
第二节 高速公路沥青路面病害及病害原因分析
一 裂缝病害及裂缝产生原因分析 沥青路面出现裂缝的原因和裂缝出现的形式多种多样。影响里路面产生裂缝的主要因素有:沥青质量、沥青混合料性质、基层材料性质、气候条件、交通量变化、通行车辆类型变化以及施工质量的影响等。
沥青路面出现裂缝的主要形式为:纵向裂缝、横向裂缝以及网裂、龟裂等不规则裂缝。
1、横向裂缝
横向裂缝是沥青路面病害的常见病害之一。导致路面裂缝的原因多种多样,主要有温度变化、地基变形、半刚性基层材料自身原因造成的温度反射裂缝、行车荷载、疲劳裂缝等因素。从横向裂缝的表现形式主要分为以下几种。
(1)低温横向裂缝。就沥青混凝土自身材料性质而言,沥青混凝土是一种热胀冷缩型材料,其温度收缩系数为25×10–6~40×10–6,在较高温度下具有良好的应力吸收功能。但在冬季,一次较大的温度变化产生的拉应力可能达到300×10–6~500×10–6之间,此种收缩变化已远远超出沥青混凝土的极限拉应力,从而,在沥青面层薄弱处就会产生裂缝,薄弱处越多,产生的横向低温裂缝就越多。
(2)温度疲劳裂缝。由于环境气温反复升降,特别是我国北方地区,冬夏温差变化较大,在**、**地区,在沥青面层中产生温度应力,温度应力的反复作用使沥青面层产生温度疲劳裂缝。
(3)反射裂缝。高速公路路面基层如果采用半刚性基层材料,半刚性基层成型后明显或隐约存在裂缝,基层裂缝间距一般在15~30m。在行车荷载的作用下,特别是超重车辆车辆较多的情况下,半刚性基层底部产生过大的拉应力,导致基层开裂。随着荷载的反复作用,裂缝会逐渐扩展到沥青面层。反射裂缝一般会贯穿路面半幅全宽范围,在高速公路上此种横向裂缝有规律大致等距离分布,只是产生的距离有远有近,一般间距为150~200。
(4)桥头路基不均匀沉陷出现的裂缝。由于桥头路基填土压实度不够以及对原地基未做适当处理,使邻接构造物的路面明显出现不均匀下沉,沉降引起的沿桥涵台背方向的横向裂缝。裂缝出现的早晚主要取决于地基的施工质量、填土高度、压实度及交通量等因素。
(5)其它原因造成的裂缝主要有路面施工工作接缝开裂,桥面铺装水泥混凝土纵缝质量不好而引起的开裂等。
2、纵向裂缝
沥青路面产生纵向裂缝主要有路基填筑质量、通车后地基的整体稳定性、路基填料本身原因等原因。
(1)路基填料采用开山出来的炮渣材料,填料颗粒粒径较大,压实度不易控制,虽然采取开台阶等一系列施工措施,仍没有能够保证足够的施工质量。此为典型的路基损坏造成的沥青路面开裂现象。
(2)高填方路基段落,路基施工质量控制不严而造成路基失稳,从而引起路基的不均匀沉降,同样为路基损坏造成的沥青路面开裂。
(3)由于路基填方材料的不均匀性,影响了路基的整体性能。雨季两侧边沟积水的情况下,对外侧路基浸泡使粘土地基和路基含水量相对长时间处于饱和状态,造成地基承载力下降,路基整体强度降低,在重车荷载的反复作用下,产生路面纵向开裂。此类裂缝的位置通常处于外侧行车带附近,在雨季后开始出现轻微
裂缝,随着冬季温度的下降,在温度应力作用下裂缝继续发展,经过几年的行车碾压和温度变化,裂缝逐渐加宽并且贯通。
(4)当沥青路面出现轻微裂缝或其它原因引起沥青表面的自由水进入路面基层,特别是半刚性基层材料,水份不能够及时派出,经过长时间的重车行车碾压,再加上半刚性基层施工时施工接缝处理不当,在基层的施工工作接缝薄弱环节上就容易产生纵向裂缝,从而反射到沥青路面的表面层上,出现连续有规则的纵向裂缝。此类裂缝的发生需要较长时间的发展,一般在通车后几年后才能反映出来。
3、不规则裂缝
高速公路沥青路面表面或早或迟都会出现局部小块的形变,形成网裂、龟裂、块裂等不规则裂缝,并且通常伴有盆状或槽状沉陷。产生不规则裂缝的主要原因有:
(1)半刚性材料层之间或半刚性层下下部有一定厚度的素土夹层。素土夹层遇水潮湿后,使路面承载能力下降,载重车辆通过时容易产生―弹簧‖现象,经过不断的拉伸变化,从而引起沥青面层混凝土产生疲劳破坏,在薄弱表面容易产生不规则裂缝。
(2)半刚性基层厚度不足,而其下底基层又不是半刚性材料的路面结构,特别是在路基压实度不够或承载能力降低的情况下,也会产生不规则裂缝。
(3)在沥青面层混凝土施工中,沥青混合料在间歇式拌合即拌的时间过长,拌合温度过高或贮存时间过长,都会使沥青混合料中的沥青氧化变硬,造成沥青对拉应变特别敏感,一但在行车荷载的作用下拉应变超过了沥青混凝土的抗拉能力,就会产生不规则裂缝。
(4)基层施工质量不好,基层在施工时混合料拌和不够均匀,混合料级配、含水量、厚度和压实度不均匀,表面不平整,集料离析等因素造成基层整体不均匀性较大,在行车道上经过重车荷载的不断碾压,在基层的薄弱处逐渐反映到沥青面层上来,出现带有伴有盆状或槽状沉陷的不规则裂缝。
二、水损坏病害及水损坏产生原因分析
(一)、水损坏主要表现形式
水损坏的范畴较宽,一般认为只要是路面结构层透入水后使路面产生的早期破坏现象,都可称为水损坏。从表现形式上水损坏有:自上而下的水损坏,通过动水压力作用,水使沥青膜从集料表面脱落,失去附着力的过程,表现为松散、脱落、掉粒、坑槽。自下而上的水损坏,水分通过各种途径进入路面结构层内部,对沥青层内部或半刚性基层造成冲刷,沥青混合料在水的作用下油石剥离,沥青路面结构层强度降低,半刚性基层受水侵蚀后水稳定性减少,半刚性基层承载能力降低。表现为唧浆、裂缝、网
裂和坑洞等。
1、松散:松散是沥青与集料粘附性差导致的混合料水稳定性不足,集料由于丧失相互间的粘结而逐渐酥软直至松垮并逐渐流失,表现为麻面或大小不一的坑洞。松散的发生往往是在某个水稳定性不足的沥青结构层整体性发生,尤其是表面层,长期暴露于自然环境中,并经受车辆荷载的反复作用,极易引发沥青剥落而松散。
2、网裂:一般认为路面轮迹带产生的网裂是路面结构承载能力不足的标志,说明路面产生了荷载型的结构破坏。由于水损坏造成的网裂一般是由于水分在路面结构中从下向上作用,造成了沥青面层内部混合料的剥落、松散,或基层混合料的冲刷、脱空,在行车荷载的作用下导致沥青面层混合料产生龟裂,进一步发展的结果就是坑洞和沉陷。
3、唧浆:外界水不断渗入并积存于基层顶面,基层结合料在水的浸泡下形成泥浆或灰浆,行车荷载的反复挤压和泵吸作用下,从裂隙中冒出来,这种现象称为唧浆。产生唧浆必须要有水进入和灰浆挤出的通道,唧浆现象中,水侵入路面结构内部的途径大多是路面上已经出现的裂缝,同时,强大的有压水通过沥青层的空隙也能穿透结构完整的沥青面层,松散严重而未产生裂缝的路面也有灰浆出现。
4、坑槽:坑槽根据面积大小可以分为点状坑槽和块状坑槽,是沥青面层松散深度和面积不断加大,水损坏发展到后期产生的现象,是唧浆进一步发展的结果。
5、沉陷:水损坏引起的沉陷一般与唧浆现象同步发生。随唧浆的发展,基层结合料不断地被溶蚀并挤压到路表,造成基层顶面的不断脱空,沥青面层也就随着这种基层材料的流失不断下陷;沉陷变形过大导致沥青面层开裂,水侵入路面的途径更加通畅,使唧浆现象更加恶化,形成恶性循环。在沉陷位置钻芯取样时,有些芯样面层已经碎裂,有些表面层比较完整,但中下面层已经全部松散和剥落了。
6、伴随裂缝的水损坏现象:裂缝类病害加剧了路面的破坏。裂缝打通了水分进入路面结构的通道,在动水压力下一部分水分沿着路面的薄弱面进入路面体系中,反复的动水压力下导致路面唧泥从而产生内部更大的损坏。在调查中发现,由于温度造成的横向裂缝是不可避免的,该类裂缝如未得到及时的处理,往往在行车道轮迹带部位出现沉陷、网裂、唧浆现象。
(二)、水损害产生原因分析
无论是何种级配的路面结构层,降水进入沥青面层后,根据水滞留的位置不同,在大量高速行驶的 车辆,特别是重型货车作用下,可以产生不同的水破坏现象。
1、表面层产生坑洞
表面层为半开级配沥青混凝土的空隙率较大或者由于密实性沥青混凝土的压实度不够和不均匀性较大,以及局部小面积的实际空隙率较大,在雨雪过程中,水渗入表面层,在中面层为Ⅰ型密实性且空隙率较小的情况下,雨水渗入的速度减慢,从而造成水分滞留于表面层于中面层之间和表面层的沥青混凝土孔隙中,在大量行车荷载的作用下,每次产生的动水压力使沥青从碎石表面逐渐剥落下来,并且剥落是从表面层的底面开始逐渐向上扩展,一但下部较大的碎石上的沥青被剥落下来,下部沥青混凝土就失去强度,在重型车辆车轮碾压时形成的真空吸力带走,从而形成坑洞,由于沥青混凝土施工时的不均匀性,坑洞总是在沥青混凝土空隙率较大的部位产生,因此,坑洞的分布都是一个一个孤立存在的。即使是采用SBS改性沥青的SMA路段也难免存在沥青混凝土的不均匀性,由于上述原因产生坑洞,只是相对AC型沥青混凝土或SAC型沥青路面,坑洞要少得多。所以,只要有自由水侵入并滞留在沥青混凝土的孔隙中,无论是传统的沥青混凝土,还是改性沥青或填加抗剥落剂的沥青混凝土,在大量行车作用下,都会产生沥青剥落现象和坑洞,此类型坑洞由于只发生在表面层,往往发生面积较小。
2、表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和形变。
当表面层和中面层都是空隙率较大的半开级配沥青混凝土,而底面层为空隙率较小的密实沥青混凝土时,或者由于降水时间较长,即使是密实性沥青混凝土面层,由于沥青混凝土的不均匀性或者局部小面积的沥青混凝土的实际空隙率较大,自由水也能逐渐渗入到表面层和中面层,滞留于中面层和底面层之间或存在于表面层和中面层的空隙当中,在车辆真空吸力的作用下,使表面层和中面层中部分碎石上的沥青剥落,从而产生两层的坑洞或者表面层产生网裂、沉陷和向外拖移。一但产生坑洞,水会继续向
坑洞渗入,如不及时修补,将会形成更为严重的病害,并加快病害发展的趋势。
3、路面出现唧浆、网裂、坑洞
水透过沥青面层,滞留在面层与上基层之间或存在于整个沥青面层中,在大量高速行车作用下,自由水产生很大的动水压力并冲刷基层混合料表面,从而造成细料流失,在水的存在下,形成白色灰浆。灰浆又被车辆反复抽吸、压挤,从而通过沥青路面出现的各种形状不
一、宽窄不同的裂缝处,或其它细小薄弱处到达路的表面。一但灰浆被唧出,该处就可能会产生坑洞、网裂、形变和沉陷,在反复降水过程中,水份就更容易渗入路面,并产生恶性循环,最终导致路面发生水损坏。相对而言,唧浆是京秦高
速公路发生的最为普遍,数量也最多的一种病害,也是较难进行防治的一种病害。
第四篇:沥青混凝土路面反射裂缝的分析和防治
沥青混凝土路面反射裂缝的分析和防治 前言
近年来,各地经济的迅猛发展,公路上交通量和汽车载重量剧增,对路面结构的损坏日渐加重,越来越多的旧水泥混凝土路面面临修复工作。沥青混凝土罩面层对水泥混凝土路面的修复有着较大的作用,其施工工艺不仅简单方便,而且能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能,延长其使用寿命。但由于旧水泥混凝土路面上存在接缝和裂缝等损坏现象,沥青罩面后的复合结构往往在使用的短时期内,罩面层在对应于旧水泥混凝土板接、裂缝的位置上出现反射裂缝。反射裂缝本身对罩面层使用性能的影响不大,但环境因素(雨水、氧化等)的负面作用常常使得裂缝迅速向四周扩展,缩短罩面层的寿命。反射裂缝是旧水泥混凝土加铺罩面沥青层所面临的一大难题。反射裂缝问题本身十分复杂,影响因素众多,所以研究反射裂缝产生和发展的机理是防治反射裂缝措施的基本前提及其扩展机理进行分析和研究很有必要的。
[2-3]
[1]
。因此对反射裂缝的产生2 研究路面反射裂缝的必要性
目前我国的高等级公路普遍采用半刚性基层,半刚性材料的干缩性和温缩性相对较大,故在其施工碾压、养生过程甚至加铺沥青面层后,半刚性基层会不可避免的产生裂缝.因而,在开放交通后,在气候因素和交通因素的作用下,便会产生反射裂缝。
在老路特别是旧水泥混凝土路面上进行沥青罩面被公认为是一种最可行最有效的恢复老路面使用性能的措施,加铺沥青罩面层后的复合结构涉及刚性、柔性两种路面结构形式,不仅材料性能差异大,旧水泥板受温度变化影响大,而且旧路面板上存在接缝和裂缝,并常常伴有错台、脱空等损坏现象,使得复合结构中奇异部位尤为突出,这些都促使罩面层在对应于旧路面板接缝或裂缝的位置上极易产生反射裂缝。反射裂缝本身对于沥青面层或罩面层性能影响不大,其危害在于水分从裂缝中不断进入道路结构使基层甚至路基软化,导致路面承载力下降,产生卿浆、台阶、网裂,加速路面破坏,大大缩短其寿命。
相关调查报告和研究结果表明
[5-6]
[4],冬季,沥青混凝土路面最容易出现裂缝,春季,周围环境温度升高,此时车辆荷载和温度荷载的作用加剧了裂缝的扩展,这给公路路面带来很大的损害。反射裂缝的产生使高速行驶的车辆出现明显的跳车的现象。如裂缝出现在桥头处,跳车现象将更加明显,行车的安全性和舒适性大大的降低。这也是事故发生的诱发原因。
综上所述,在有大量半刚性沥青路面修建和水泥混凝土路面需要修复的今天,对反射裂 缝问题进行深入研究不仅是必要的而且有重要的实用价值。反射裂缝的类型及形成扩展机理
3.1反射裂缝的类型
沥青混凝土路面裂缝包括两种类型,即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。荷载型裂缝主要是因行车荷载作用而引起的;非荷载型裂缝产生的原因包括:温度裂缝,以及所用的原材料质量和施工工艺不当造成的。两种类型的裂缝分别以横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝等形式表现。
3.1.1 横向裂缝
横向裂缝,其裂缝贯穿于部分路幅或整个路幅,缝宽不一,且裂缝与路面的中心线基本垂直。横向裂缝形成的原因主要有以下几方面:
第一:地基与构造物差异沉降导致基层开裂,并反射到沥青路面面层,形成横向裂缝。第二:沥青混合料的胶结物质随着温度的降低出现温缩变形,当表面拉应力大于抗拉强度时,路面出现开裂,随着时间的增长将出现新的裂缝,裂缝扩展并贯通导致路面破坏。第三:施工质量也是裂缝出现的主要原因。施工过程中,若施工缝处理不当,接缝不严,造成不同部位结合力下降,从而导致横向裂缝。如桥梁、涵洞等结构物的回填部位是裂缝出现的主要部位。3.1.2 纵向裂缝
纵向裂缝的走向基本与行车方向平行,裂缝的长度和宽度不一。产生的原因主要是路面纵向加宽未按照要求进行施工,或碾压不密实,从而造成加宽部位沉降,产生纵向裂缝。如:路基边坡坡度小于设计值,路基边坡压实度不足而产生滑坡;路面面层前后摊铺相接处的冷接缝处理不当,造成结合不紧密而相互脱离,产生纵向裂缝。3.1.3 网状裂缝
网状裂缝一般呈纵横交错状,裂缝宽1mm以上。沥青混凝土路面出现这种裂缝的原因主要有:路面结构中夹杂软弱层或泥灰层,粒料层松动,水稳定性较差;沥青与沥青混合料质量差,延度小,抗裂性差;沥青层厚度不足,层间粘结性差,水分易渗入内部,进一步加速裂缝的形成;路面整体强度不足,在行车荷载作用下易形成网状裂缝。除上述造成裂缝的原因外,沥青混凝土在长期使用过程中,外界环境影响作用下,沥青材料发生油分现象,使得沥青的流动性和塑性逐渐减小,硬脆性增大,进一步脆裂而破坏。3.2 路面裂缝产生的机理研究 3.2.1 路面横向裂缝形成机理
[9]
[8]
[7]横向裂缝是公路路面病害最常见的形式之一,其中,横向裂缝主要以温度应力产生的温度裂缝为主。除此之外,由于公路路面沥青面层横向接缝施工不完善,这样就导致接缝处的空隙比较大,压实度大大下降,路面就极其容易出现横向裂缝,裂缝在车辆的荷载作用下,经过长时间的积累,最终产生横向裂缝
[10]
。温度裂缝属于横向裂缝的一种,对于温度裂缝的成因主要有两种:一种是由于低温收缩产生的裂缝,在路面铺筑中需要使用沥青,沥青混合料属于弹性材料,在受到外力的情况下,可以根据其自身的物理特征来吸收一部分外来的力量,这种现象也叫“应力松弛”。在应力松弛产生后,一部分的应力会被沥青自身吸收,另一部分就会被聚积起来。如果混合材料处于低温的情况,那么其吸收的速度会远远低于温度应力增长的速度,这样逐渐就会出现路面开裂情况,从而产生温度裂缝;另外一种是由于温度疲劳产生的裂缝,就是在路面的使用过程中,会受到多次变化温度应力的作用,经过长时间的积累,应力松弛现象所吸收的外力会持续降低,路面的性能也大不如前,直至最后沥青面层上面会出现疲劳断裂现象,也就是温度疲劳裂缝。3.2.2 路面纵向裂缝形成机理
纵向裂缝同横向裂缝一样,都是公路路面病害的主要形式,其大多是竖直分布。纵向裂缝产生的主要原因是因为在进行路基压实工作时,压实度还不符合要求,或者由于荷载作用力超过了路面的承载力。形成纵向裂缝原因还可能是由于路面的排水设施不符合标准,就会非常容易出现路基水毁情况,这也是公路纵向裂缝产生的主要原因。裂缝的产生另一个原因是公路施工还不完善,致使纵向接缝不良。一旦路基出现沉降现象,面层就会承担很大一部分荷载,这时,在车辆车轮下面的面层材料,就要承受很大的拉应力作用,此外,还要承受剪应力T的作用。这种情况下,剪应力与拉应力都在不断增大,如果拉应力增大到最大值,路面就会出现开裂情形。3.2.3 路面反射裂缝形成机理
反射裂缝就是由于路面的下层材料产生裂缝,经过时间的推移进而不断的延伸,最后扩张到上面层。通常来看,反射裂缝大多出现在一些使用时间比较长的路面加铺的新层上。因为旧的路面自身就有纵向裂缝、横向裂缝、龟裂等情况,这些裂缝逐渐向上层传递,经过不断的扩展,使上面层产生新的裂缝,也就是反射裂缝样也会产生温缩裂。
[11]
。除此之外,由于底层的温度变化同4 反射裂缝防治措施与修补
4.1 防治措施
在近几年防治裂缝的实践中,国内外研究人员经过大量的实验研究取得不小的进步,主 要的防治措施根据结构层次的不同可分为三类:改善沥青罩面层性能、设置中间层夹层和沥青表面处置[12]。
在老沥青混凝土路面上铺沥青罩面层时,采用下列措施可延缓反射裂缝: 1)
低稠度针入度为200--300高粘度优质沥青做沥青混凝土罩面层 2)
加热翻松重新拌和老路面,并加一新沥青混合料层
3)
合物改性沥青中间层SAMI(应变消减/立力吸收膜中间层少,同时用聚合物沥青或其他优质沥青做沥青罩面 4)
优质级配碎石中间层
5)
土工织物中间层,能延缓反射裂缝而不能延缓温度裂缝 6)
增加罩面层厚度
7)
在老沥青路面的强度满足的情况下用聚合物改性沥青做单层或双层作为应力吸收层。在旧水泥硷路面上加铺沥青罩面层时,采用下列措施可延缓反射裂缝: 1)
厚层优质沥青罩面层150mm以上 2)90mm厚开级配沥青混凝土底层混合料
3)
用金属网或玻璃丝网等加强沥青硷的抵抗差动位移(剪切强度)的能力,同时用优质沥青(包括聚合物改性沥青)做沥青罩面层。
此外,加强施工控制,保证在制备沥青混合料过程中不使沥青过分老化,控制沥青的加热温度和加热时间少和加强碾压使沥青混合料达到高的密实度(98%以上)都有助于减少反射裂缝。4.2 补救措施
4.2.1硅酮耐候密封胶灌缝修补技术
应用密封胶灌缝工艺取代传统的沥青灌缝技术,来处理沥青路面出现的裂缝,是现今公路养护技术的一大创新。在最近几年,国内外相关部门在密封胶的材料选择上,有了很大的改变,由于硅酮耐候密封胶的延展性能比较强,具有一定的防水性及抗老化性,从而成为灌缝密封胶的首选。硅酮耐候密封胶灌缝施工工艺主要有两种:第一种,就是沥青路面或者混凝土路面开槽后,使用密封胶密封即开槽密封胶灌缝,为了保证有更好的施工效果,通常会选择开槽密封胶灌缝;第二种,就是原路面密封胶灌缝,使用这种方法不需要进行开槽直接灌注即可[13]。
4.2.2 高聚物化学压浆裂缝修补技术
高聚物化学压浆技术中选择的是两种液态的高聚物作为原料,再经过一系列的加压、加 热后,通过钻孔压到路面基层的空洞处,在两种高聚物混合完成后,就会发生化学反应,反应中会出现泡沫,经过一段时间后泡沫就会变成坚硬的固体,这样就达到了加固路基、填补空隙的作用[13]。结语
经过大量的调查总结后发现,公路养护性能可以延长路面的使用年限,具有很大的作用。路面裂缝是路面病害的主要形式,其预防与养护不容忽视。在以后的工作中要将路面裂缝的修补工作作为重要任务来完成,并对先进的修补技术进行研究,实现公路事业的可持续发展。
第二事业部师国玮
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第五篇:减少沥青混凝土路面反射裂缝的措施
减少沥青混凝土路面反射裂缝的措施
摘要:反射裂缝已成为半刚性基层沥青混凝土路面和在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层的主要质量通病。本文对沥青路面产生反射裂缝的机理进行分析,并提出了减少沥青路面反射裂缝的措施。
关键词:沥青混凝土路面;反射裂缝;措施
1引言
沥青混凝土面层是直接承受行车荷载作用和大气降水、温度变化影响的路面结构层,具有足够的结构强度,良好的温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水性。与此同时,反射裂缝已成为半刚性基层沥青混凝土路面和在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层的主要质量通病。
2反射裂缝产生机理
沥青路面的反射裂缝的形成具有复杂的原因,与材料性能、结构层组合设计、温湿循环、车辆荷载疲劳作用以及施工工艺等有关。半刚性材料、沥青材料对温度和湿度变化比较敏感,在其强度形成过程中以及营运期间会产生干缩裂缝和低温收缩裂缝。在路面交通荷载重复作用下,半刚性基层的这种干缩裂缝和收缩裂缝会扩展到沥青路面面层形成反射裂缝。在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝士面层中,反射裂缝的产生与发展是由旧水泥混凝土路面板的垂直与水平位移所造成,而这些将引起路面的破坏,缩短路面的使用寿命。因此,采取切实有效的技术措施防止或延缓沥青路面开裂和反射裂缝的产生,并对已发生的裂缝进行治理是十分必要的。
3减少沥青混凝土路面反射裂缝的措施
3.1通过施工工艺的改进来减少反射裂缝
由于沥青混凝土面层需要和半刚性基层配合才能产生良好的承载力和稳定性,但如果增加沥青面层的厚度来抵消基层反射裂缝的力量,通过计算面层要达到32cm以上才能抵御裂缝的产生,这么做从经济性和适用性上是不可取的。所以可在水泥稳定土基层和沥青面层之间增加一个15cm以内的过渡层,这个过渡层能很好的抵消由基层传上来的反射裂缝的力量,从而将反射裂缝对于沥青面层的影响降到最低。3.1.1倒置结构
方法是增加10cm左右的人工级配砾土在水泥稳定土的上面,也叫倒置结构。这种做法成本增加少,施工方便,但是施工要严格控制级配和密实度,同时要控制好碾压的次数和振幅,以免将水泥稳定土的强度破坏,这种方法适用于二级以下的公路以及城市主干道的施工。反射裂缝可减少80%。
3.1.2增加沥青稳定碎石过渡层。
方法是在水泥稳定土基层上增加沥青稳定碎石过渡层。针对北方地区道路工程的交通量及交通组成特点,保持路面结构组合对交通荷载承受能力和防滑安全功能要求,采用防止半刚性基层沥青路面裂缝反射为主要设计方案。上面可采用道路专用增强纤维渗量为0.15% 1 的改性沥青玛蹄脂碎石混合料,减薄了水泥稳定砂砾半刚性基层厚度,增加了6cm左右沥青稳定碎石过渡层。使得整体沥青路面在强度、刚度和稳定性上具有优良路面的品质,又增加了防止裂缝向沥青面层反射的技术措施。3.2通过材料性能的改进来减少反射裂缝 3.2.1掺加纤维料
纤维的掺入,明显改善了沥青混合料的劈裂强度,降低了低温劈裂模量、提高了疲劳寿命。特别是通过低温、直接拉伸和弯曲梁试验,测试了纤维沥青材料的断裂韧度、蠕动劲度和应力松弛能力,用物理力学分析方法论证了纤维沥青材料的加劲作用和断裂韧度变化。从而显示纤维材料提高了沥青混合料的抗裂能力。通过纤维品种的评选和纤维用量的变化,配置出适应本地区改性沥青纤维SMA混合料。3.2.2混合集料的应用
沥青稳定碎石混合料不同于沥青碎石材料。根据功能分析,采用有一定细集料数量的连续级配的集料组合。提出的沥青稳定碎石ATS一25及ATS一30两种混合集料,建议级配值介于沥青混凝土和沥青碎石之间,它的抗车辙稳定性优于沥青混合料士材料,其强度和结构稳定性高于沥青碎石。形成具有整体结构密实,又有一定空隙的大集料嵌挤型连接过渡层材料。同时为指导施工生产和质量控制,提出了ATS混合料的稳定度、流值、空隙率和建议沥青用量等材料实验技术指标。改变了AM材料嵌挤失稳,空隙过大的不利倾向。3.3通过对沥青混凝土加筋增强自身粘聚力来减少反射裂缝
沥青混凝土加筋能提高路面结构层对裂缝的抑制能力、对横向剪切破坏的抵抗能力等,以达到延长路面结构的疲劳寿命、节省材料、降低费用的目的。我国很早便开始对PG和物网栅进行应用研究,研究了塑料格栅具有两种功能:一是能提高沥青结构层的强度具有长期的抗拉应力的能力;二是能使应力均匀分布在较大的面积范围内,减轻沥青结构层的徐变作用,最终达到防止沥青路面开裂的目的。加筋格栅具有减薄沥青层厚度、防治反射裂缝、减少车辙作用等特点,能加强沥青混合料的整体抗拉强度,有效地改善路面结构应力分布,抵抗和延缓由于路面基层裂缝引起的沥青混凝土路面的反射裂缝,从而提高路面的使用寿命,在来年复查减少对于路面的影响一般在60—80%左右。它受隔栅的施工以及摊铺技术影响,由于摊铺机托梁下的沥青混凝土料搓动隔栅形成臃起,使得刚摊铺的沥青面层碾压后由于格栅的回缩又形成新的裂缝,即使用混凝土料修补后还是有细小的沉降形成长条凹陷,影响平整度,这在摊铺时要特别注意,在碾压后再用细料修补,直到平整。3.4精心施工
在基层施工中,应注意湿式养生并及时做封层处理以防止基层初期破坏和干缩裂缝产生。
1.在基层采用预留缝(缝深不小于二分之一板厚),在缝处铺设土工织物,防止产生不规则裂缝进而导致反射裂缝的产生。
2.确保基层的压实度并充分注意其压实的均匀性,防止基层不均匀沉陷而导致开裂。3.作为防治半刚性基层沥青路面反射裂缝重要措施土工织物的应用,在施工中应注意清除铺设层面的杂物,并使其铺设牢固、顺直、搭接合理(一般以15—20em为宜)、粘层油温度适中,避免人为或施工机具对其损坏而达不到预期效果。
4.沥青橡胶在施工中应重视沥青的稠度,橡胶粉的品种、细度和含量,搅拌温度与时间,并与施工方法密切结合,切忌在潮湿的半刚性基层上直接铺沥青橡胶应力吸收薄膜,应在基层铺一层沥青上封层并使其干燥以保证其质最。
5.对原有路面处理、防裂层施工、加铺层摊铺等进行严格控制,严格工序交接制度,防止隐蔽工程留有隐患。
4总结
反射裂缝的产生主要是由于半刚性基层的温度干缩应力导致基层先开裂,而后在温差应力和荷载应力共同作用下向面层发展。面层厚度和基层的温缩性能是影响反射裂缝多少和发展快慢的主要因素。增加面层厚度,降低半刚性基层的温干缩系数,在基层和面层之间添加层或级配碎石以及合理施工是消除和减少反射裂缝的有效措施。
参考文献
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