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摘要:本文分析了沥青混凝土路面裂缝成因,提出了相应的防治措施,供大家参考。
关键词: 沥青混凝土路面;裂缝;桥头跳车;养护
1前言
随着公路的发展.沥青混凝土路面被越来越广泛的应用。其优点是行车舒适、噪音小、扬尘少、维修方便,但裂缝是其常见的病害。裂缝的出现不仅使沥青混凝土路面质量下降,而且带来路面病害的恶性循环。降水可导致路基整体强度降低,在交通荷载的反复作用下.随着此局部区域的逐渐弱化,外部水更易侵入,引起路面下陷;如果冻胀。路面会隆起,春融季节发生翻浆。
2裂缝的成因
(1)沥青面层弯拉疲劳裂缝:由于路面材料弯拉强度不足,在车轮荷载的反复作用下,路面发生弯拉疲劳裂缝.这种裂缝先在纵向出现.进而发展为网状裂缝。
(2)低温收缩裂缝:由于温度下降.路面发生较大的收缩应力.在外荷载作用 也会出现疲劳裂缝。
(3)路基沉陷和施工接缝处理不佳产生的裂缝。
(4)强度裂缝:由于路基、路面整体强度不足而引起的裂缝.通常表现为弯沉较大.伴随出现沉陷、车辙等病害。沥青混合料的强度由两部分组成:矿料之间的嵌挤力和内摩阻力.以及沥青与矿料之间的粘结力和沥青本身的凝聚力。
(5)老化裂缝:由于沥青材料老化.变形能力减弱,路面被拉断.多呈现龟裂。
(6)基层反射裂缝:多出现在半刚性基层或旧水泥混凝 路面中。
根据国外研究结果.旧水泥混凝土路面上沥青加罩层的反射裂缝主要来源于2部分.即水泥路面接缝处的应力集中和沥青加罩层底部的弯拉应力。
①应力集中。在沥青罩面层与水泥混凝土路面结合良好的前提下.水泥路面接缝处应力集中使得裂缝直接扩展进入罩面层.而应力集中来源于温度变化、行驶车辆及两者的综合作用。沥青罩面层底部的最大弯拉应力。在车辆荷载作用下使罩面层在接缝处产生最大的弯沉而相应产生最大的应力,从而使接缝顶部的沥青罩面层成为反射裂缝产生的最可能部位。
(7)路基冻胀裂缝:由于路基含水量大,冬季冻胀将路面拱起而断裂。
(8)检查井周围沥青混凝土路面的环状裂缝。沥青混凝土路面由于温度应力、应力集中、弯拉应力等的联合作用使检查井周围的沥青混凝土路面更容易、更迅速地破坏,破坏的形状随使用时间的长短呈宽度、深度不等的环状裂缝。根据裂缝产生的原因.以上8种情况可概括为4类:即强度裂缝、温度收缩裂缝、反射裂缝、结构和施工裂缝。
3 裂缝对沥青混凝土路面的危害
沥青路面裂缝是常见病害之一,如果沥青路面裂缝得不到及时修补,将对路面的使用寿命和行车舒适性带来影响。裂缝对沥青路面的危害主要表现在以下几个方面。
(1)缩短路面的使用寿命。裂缝的初期(1~2年内)对路面的使用性能无明显影响,但随着裂缝的增大,雨水或雪水的逐渐侵入,导致裂缝两侧的路面结构或土基含水量增加,甚至达到饱和状态,其结果是结构层承载能力明显下降,在大量行车荷载作用下.产生冲刷唧浆现象,加速路面破坏。
(2)纵向裂缝的发生容易形成沿行车方向呈台阶状,裂缝的凹陷或灌缝沥青凸出,影响行车的舒适性和安全性。
(3)桥头跳车处的路面横向裂缝,在路面集水的作用下加速了跳车现象的发展,同时对路基造成危害。
(4 )块状的路面纵横裂缝如不能及时修补,将很快发展成为网裂.松散甚至坑槽,导致路面病害的发生,影响路面的功能。
4 裂缝常用防治措施
沥青混凝土路面裂缝的产生是多种原因共同作用的结果,故其防治应是一个综合治理的过程。只有在设计、选材、施工、维护等方面充分考虑防裂的问题,才能有效地防治沥青混凝土路面的裂缝。仅依靠维修的常规的做法,进行表层处理,薄层封层等。只能治表不治本,因此.需要对沥青混凝土路面或罩面裂缝进行综合防治。
4.1 合理设计
(1)路面厚度的确定:作为柔性路面.必须根据其道路等级、交通量、工程地质情况、道路基层情况和施工季节等综合因素计算确定设计厚度。
作为旧水泥路的改造.沥青混凝土罩面层厚度的确定主要考虑结构强度因素,另外.也要考虑道路沿线高程的控制、沥青混凝土最小摊铺厚度要求、罩面层与下层的结合问题以及工程费用控制等,根据有关经验,罩面层厚度以1O~15cm为宜。
(2)瀝青混合料级配设计:为了提高路面抗滑能力和抗车辙能力,国内高等级道路普遍采用较粗级配,用油量少,空隙率偏大,传荷能力消弱,容易产生裂缝,耐疲劳能力降低。设计中应考虑其综合作用,并根据设计厚度选择适当的混合料类型。
(3)使用土体固结剂:在经济许可的条件下,在路基特别是在软土地基施工过程中使用适当的土体固结剂,可以提高土体的水稳定性,从而提高路基的整体刚度和强度。
(4)使用粘层油:粘层油是指在封层之间或是具有裂缝的路面层之间的涂刷层,它能有效地去除反射裂缝,如路面做在半刚性基层和旧水泥混凝土路面上时必须使用。
(5)设计应力吸收层及加筋层:通过国内外大量实践经验证明,在沥青混凝土面层中加设应力吸收层及加筋层能有效防治反射裂缝。
应力吸收层是在罩面层与原路面之间设置隔离层.主要采用弹性模量较小的材料,如土工布、砂、石屑等,目的是消除应力集中。加筋是采用强度和弹性模量较大的材料,如钢筋网、玻璃纤维隔栅、纤维沥青混凝土等,主要是提高罩面层的抗拉强度。
6)使用嵌缝料:在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土罩面层时,常常在胀缝处出现反射裂缝,原因是嵌缝料不饱满或日久老化,建议采用耐水、耐油、耐大气老化等优良的耐腐蚀性能和防水密封性的嵌缝料。
4.2 合理选材
(1)选择抗裂性好的材料做基层。为减少收缩裂缝,应增加粗骨料含量,降低施工含水量,提高基层压实度,尽量避免采用干缩性较大的材料如水泥、石灰等做结合料,而应选用级配碎(砾)石及工业矿渣等做基层材料。
(2)采用优质改性沥青。改性沥青在低温粘度、耐老化等指标上均优于普通沥青,目前普遍采用的改性沥青有橡胶类(如SBR乳胶)、热塑性橡胶弹性体和热塑树脂类(如PE、EVA等)。
改性沥青混凝土造价高,但长期经济效益较好,因此,一般用于新建道路。
(3)选择合适的矿料。无论什么骨料,为使沥青与矿料之间很好的粘结应使用抗剥离剂,以延缓由于荷载和温度的反复作用发生沥青剥离而产生水毁现象,同时限制碱性骨料的使用。
4.3 正确施工
施工质量的好坏直接影响路面的各种性能,因此,严格保证道路各结构层的施工质量,能有效防治路面裂缝。基层和底基层的养生要满足要求,切勿为赶工期而提早铺筑面层,以防基层损坏或收缩而导致沥青面层产生反射裂缝。面层施工时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),加强运料车的保温工作.保证适宜的摊铺、碾压温度,及时摊铺,保证供料和摊铺的连续性,减少由于混合料表面温度降低影响温度均匀性而产生的离析和裂缝,加强碾压使沥青混合料达到较高的密实度(98%以上),做好施工接缝的联结处理。
4.4 加强养护及时维修
完善路基路面的排水设施,确保路面排水顺畅,基层与面层之间不得形成集水槽。此外,沥青路面的早期损坏应及时处理,避免基层破坏进而加剧面层的破坏,延长路面大修时间,从而延长道路的使用寿命。
5结束语
在沥青混凝土路面施工中,只有采取积极有效的措施,杜绝以上各种不利因素发生,严格规范施工,才能彻底解决混凝土路面的裂缝问题,提高混凝土路面的工程质量
关键词: 沥青混凝土路面;裂缝;桥头跳车;养护
1前言
随着公路的发展.沥青混凝土路面被越来越广泛的应用。其优点是行车舒适、噪音小、扬尘少、维修方便,但裂缝是其常见的病害。裂缝的出现不仅使沥青混凝土路面质量下降,而且带来路面病害的恶性循环。降水可导致路基整体强度降低,在交通荷载的反复作用下.随着此局部区域的逐渐弱化,外部水更易侵入,引起路面下陷;如果冻胀。路面会隆起,春融季节发生翻浆。
2裂缝的成因
(1)沥青面层弯拉疲劳裂缝:由于路面材料弯拉强度不足,在车轮荷载的反复作用下,路面发生弯拉疲劳裂缝.这种裂缝先在纵向出现.进而发展为网状裂缝。
(2)低温收缩裂缝:由于温度下降.路面发生较大的收缩应力.在外荷载作用 也会出现疲劳裂缝。
(3)路基沉陷和施工接缝处理不佳产生的裂缝。
(4)强度裂缝:由于路基、路面整体强度不足而引起的裂缝.通常表现为弯沉较大.伴随出现沉陷、车辙等病害。沥青混合料的强度由两部分组成:矿料之间的嵌挤力和内摩阻力.以及沥青与矿料之间的粘结力和沥青本身的凝聚力。
(5)老化裂缝:由于沥青材料老化.变形能力减弱,路面被拉断.多呈现龟裂。
(6)基层反射裂缝:多出现在半刚性基层或旧水泥混凝 路面中。
根据国外研究结果.旧水泥混凝土路面上沥青加罩层的反射裂缝主要来源于2部分.即水泥路面接缝处的应力集中和沥青加罩层底部的弯拉应力。
①应力集中。在沥青罩面层与水泥混凝土路面结合良好的前提下.水泥路面接缝处应力集中使得裂缝直接扩展进入罩面层.而应力集中来源于温度变化、行驶车辆及两者的综合作用。沥青罩面层底部的最大弯拉应力。在车辆荷载作用下使罩面层在接缝处产生最大的弯沉而相应产生最大的应力,从而使接缝顶部的沥青罩面层成为反射裂缝产生的最可能部位。
(7)路基冻胀裂缝:由于路基含水量大,冬季冻胀将路面拱起而断裂。
(8)检查井周围沥青混凝土路面的环状裂缝。沥青混凝土路面由于温度应力、应力集中、弯拉应力等的联合作用使检查井周围的沥青混凝土路面更容易、更迅速地破坏,破坏的形状随使用时间的长短呈宽度、深度不等的环状裂缝。根据裂缝产生的原因.以上8种情况可概括为4类:即强度裂缝、温度收缩裂缝、反射裂缝、结构和施工裂缝。
3 裂缝对沥青混凝土路面的危害
沥青路面裂缝是常见病害之一,如果沥青路面裂缝得不到及时修补,将对路面的使用寿命和行车舒适性带来影响。裂缝对沥青路面的危害主要表现在以下几个方面。
(1)缩短路面的使用寿命。裂缝的初期(1~2年内)对路面的使用性能无明显影响,但随着裂缝的增大,雨水或雪水的逐渐侵入,导致裂缝两侧的路面结构或土基含水量增加,甚至达到饱和状态,其结果是结构层承载能力明显下降,在大量行车荷载作用下.产生冲刷唧浆现象,加速路面破坏。
(2)纵向裂缝的发生容易形成沿行车方向呈台阶状,裂缝的凹陷或灌缝沥青凸出,影响行车的舒适性和安全性。
(3)桥头跳车处的路面横向裂缝,在路面集水的作用下加速了跳车现象的发展,同时对路基造成危害。
(4 )块状的路面纵横裂缝如不能及时修补,将很快发展成为网裂.松散甚至坑槽,导致路面病害的发生,影响路面的功能。
4 裂缝常用防治措施
沥青混凝土路面裂缝的产生是多种原因共同作用的结果,故其防治应是一个综合治理的过程。只有在设计、选材、施工、维护等方面充分考虑防裂的问题,才能有效地防治沥青混凝土路面的裂缝。仅依靠维修的常规的做法,进行表层处理,薄层封层等。只能治表不治本,因此.需要对沥青混凝土路面或罩面裂缝进行综合防治。
4.1 合理设计
(1)路面厚度的确定:作为柔性路面.必须根据其道路等级、交通量、工程地质情况、道路基层情况和施工季节等综合因素计算确定设计厚度。
作为旧水泥路的改造.沥青混凝土罩面层厚度的确定主要考虑结构强度因素,另外.也要考虑道路沿线高程的控制、沥青混凝土最小摊铺厚度要求、罩面层与下层的结合问题以及工程费用控制等,根据有关经验,罩面层厚度以1O~15cm为宜。
(2)瀝青混合料级配设计:为了提高路面抗滑能力和抗车辙能力,国内高等级道路普遍采用较粗级配,用油量少,空隙率偏大,传荷能力消弱,容易产生裂缝,耐疲劳能力降低。设计中应考虑其综合作用,并根据设计厚度选择适当的混合料类型。
(3)使用土体固结剂:在经济许可的条件下,在路基特别是在软土地基施工过程中使用适当的土体固结剂,可以提高土体的水稳定性,从而提高路基的整体刚度和强度。
(4)使用粘层油:粘层油是指在封层之间或是具有裂缝的路面层之间的涂刷层,它能有效地去除反射裂缝,如路面做在半刚性基层和旧水泥混凝土路面上时必须使用。
(5)设计应力吸收层及加筋层:通过国内外大量实践经验证明,在沥青混凝土面层中加设应力吸收层及加筋层能有效防治反射裂缝。
应力吸收层是在罩面层与原路面之间设置隔离层.主要采用弹性模量较小的材料,如土工布、砂、石屑等,目的是消除应力集中。加筋是采用强度和弹性模量较大的材料,如钢筋网、玻璃纤维隔栅、纤维沥青混凝土等,主要是提高罩面层的抗拉强度。
6)使用嵌缝料:在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土罩面层时,常常在胀缝处出现反射裂缝,原因是嵌缝料不饱满或日久老化,建议采用耐水、耐油、耐大气老化等优良的耐腐蚀性能和防水密封性的嵌缝料。
4.2 合理选材
(1)选择抗裂性好的材料做基层。为减少收缩裂缝,应增加粗骨料含量,降低施工含水量,提高基层压实度,尽量避免采用干缩性较大的材料如水泥、石灰等做结合料,而应选用级配碎(砾)石及工业矿渣等做基层材料。
(2)采用优质改性沥青。改性沥青在低温粘度、耐老化等指标上均优于普通沥青,目前普遍采用的改性沥青有橡胶类(如SBR乳胶)、热塑性橡胶弹性体和热塑树脂类(如PE、EVA等)。
改性沥青混凝土造价高,但长期经济效益较好,因此,一般用于新建道路。
(3)选择合适的矿料。无论什么骨料,为使沥青与矿料之间很好的粘结应使用抗剥离剂,以延缓由于荷载和温度的反复作用发生沥青剥离而产生水毁现象,同时限制碱性骨料的使用。
4.3 正确施工
施工质量的好坏直接影响路面的各种性能,因此,严格保证道路各结构层的施工质量,能有效防治路面裂缝。基层和底基层的养生要满足要求,切勿为赶工期而提早铺筑面层,以防基层损坏或收缩而导致沥青面层产生反射裂缝。面层施工时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),加强运料车的保温工作.保证适宜的摊铺、碾压温度,及时摊铺,保证供料和摊铺的连续性,减少由于混合料表面温度降低影响温度均匀性而产生的离析和裂缝,加强碾压使沥青混合料达到较高的密实度(98%以上),做好施工接缝的联结处理。
4.4 加强养护及时维修
完善路基路面的排水设施,确保路面排水顺畅,基层与面层之间不得形成集水槽。此外,沥青路面的早期损坏应及时处理,避免基层破坏进而加剧面层的破坏,延长路面大修时间,从而延长道路的使用寿命。
5结束语
在沥青混凝土路面施工中,只有采取积极有效的措施,杜绝以上各种不利因素发生,严格规范施工,才能彻底解决混凝土路面的裂缝问题,提高混凝土路面的工程质量