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【摘 要】反射裂缝是半刚性基层沥青路面和旧路加铺沥青罩面层中的常见病害,在工程实际中应依据具体的环境、地质及道路状况通过论证分析采取行之有效的防治措施,避免或减少反射裂缝的产生和扩展,提高路面使用质量,延长使用寿命。
【关键词】沥青路面;反射裂缝;橡胶沥青;高弹性沥青;吸收层
半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生一般是不可避免的,一旦出现反射裂缝,就降低了路面荷载能力,还会缩短路面的使用寿命。最大程度降低裂缝的出现是非常必要的,从路面材料及结构设计、基层材料与预防控制方面进行严格控制,减少反射裂缝对沥青路面的影响,从而有助于沥青路面的完整性与耐久性进一步提高。
1.反射裂缝产生的原因和危害
1.1反射裂缝产生的原因
反射裂缝产生的原因有很多,综合起来可以分为交通荷载产生应力造成的裂缝和温度变化引起沥青收缩引起应力造成的裂缝两个方面。
1.1.1交通荷载产生的应力
反射裂缝大多是由交通荷载或者温度变化引起的,当基层出现裂缝,周围连结层也会被破坏,很容易造成面层底部出现悬空情况,而且底部弯拉应力开始增大。当车轮通过时,产生的应力会通过基层传递到土基中,在这个传递过程中,裂缝处就会出现剪应力,要把面层剪断。剪应力大小要看半刚性基层的裂缝处传递剪力的能力。如果裂缝比较大,裂缝两侧没有啮合作用,剪应力传递也就失去载体。这样就会造成裂缝端应力集中,路面损坏会越来越严重。
1.1.2温度发生变化引起的应力
温度裂缝主要有低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝两种。低温裂缝是指大气温度急速下降时,沥青材料变硬并开始收缩,在面层中就会产生收缩应力。这种应力一旦超过沥青混合料的抗拉强度,就会出现沥青面层裂缝。路基面层中的温度应力大小要看沥青混合料收缩系数。如果使用流变性较好的沥青,它的温度应力就比较小。温度疲劳裂缝主要发生在日温变化较大的地区。当日温差变化较大时,因为温度反复升降,很容易导致沥青温度应力疲劳。如果沥青混合料极限拉伸应变变小,应力就出现松弛性,最终形成路面裂缝。
1.2反射裂缝的危害
反射裂缝对路面的危害是极为严重的。首先会降低路面的防水性能,路面出现裂缝,雨水会自然渗透到路基内部。特别是路基土,一旦出现松软,变形是必然结果。其次是路基要承受过大应力,裂缝一旦出现,路面板体不连续,路面荷载时,从裂缝处传递的过大压力就会直接传递到路基顶面,造成路基变形。再就是会导致路面结构板体边缘变形。由于裂缝存在,路基内部各个层面在荷载作用下都会发生损伤,结构层寿命缩短。最后是裂缝产生磨耗,由于裂缝出现,荷载压力、水分、温度等外部因素都会作用于磨损层,当然就出现磨损层骨料和沥青的剝落,由裂缝变成坑洞了。
2.预防沥青路面反射裂缝施工技术
2.1橡胶沥青应力吸收层SAMI的运用
当一些路面已经出现比较严重的反射裂缝,可以采用铺设橡胶沥青应力吸收层SAMI的方式,有效修复控制这些反射裂缝继续裂变。
2.1.1应用材料技术指标
在沥青吸收层铺设前,要对相应材料进行技术指标检验。基质沥青可以选用70 号道路石油沥青,质量要合格;橡胶沥青是有橡胶粉和沥青经过现场加工制作的沥青混合料,橡胶粉要选择40目的斜交胎胶粉,添加比例为22%,通过湿拌法间歇式加工而成。
2.1.2橡胶沥青应力吸收层SAMI施工
橡胶沥青制作完成之后,要进行吸收层的铺设施工。相关施工工艺比较复杂,要求也比较严格,只有认真落实每一道技术工序,才能确保橡胶沥青应力吸收层的设计性能,有效消灭反射裂缝。
2.1.3清理工作面
施工开始之前,要将下承层清理干净,可以选择便携式吹风机对施工路面进行清理,保证工作面干净干燥。因为尘土会大大降低沥青的粘附性,所以施工前一定要彻底清理工作面。这对提高施工质量非常关键。
2.1.4洒布橡胶沥青
在沥青洒布时,要注意洒布量要均匀。洒布车辆要具有加温、保温和搅拌功能,洒布车要匀速行进,洒布量要控制在20~2.4kg/m2,沥青温度要控制在180~190℃之间。为了防止出现泛油的情况,当罩面厚度低于5cm 时,要保持洒布量尽量采用低限。
2.1.5洒布预拌碎石
橡胶沥青洒布后,紧接着就要洒布预拌碎石。碎石的规格要求单粒径为 6~11mm的预拌碎石,洒布量为覆盖60~70%面积较为合适,洒布量要控制在10kg/m2。
2.1.6压路机碾压
预拌碎石洒布之后,要用重型压路机及时对碎石进行碾压,一般要碾压1~2 遍,然后准备摊铺橡胶沥青混合料。
2.1.7施工质量控制措施
路面施工要涉及很多环境因素和人为因素。为了确保橡胶沥青路面施工顺利进行,并能够达到施工技术要求,要在一些施工环节上做好相应控制工作。
2.2高弹性改性沥青应力吸收层SAWFTL的运用
高弹性改性沥青应力吸收层铺设,对有效控制路面反射裂缝有重要保护作用。高弹性改性沥青应力吸收层能够吸收和分散应力,不仅能够防止基层裂缝的反射,还能够防止雨水渗透。这对延长沥青路面使用寿命有重要意义。
2.2.1应用材料和配比
应力吸收层的胶结料配比为机制砂66%,矿粉占8%,石屑占26%,然后要经过二次筛分,最终确定生产配比为:1# 热料仓55%,2#热料仓41%,矿粉为4%,最佳油石比为5.1%。
2.2.2铺设与碾压
摊铺应力吸收层要先在上面撒一层热沥青粘结层,还要洒布3~5mm 的预拌碎石。这之后才能开始摊铺应力吸收层。摊铺时,摊铺车要匀速行进,要保持厚度的均匀性。吸收层摊铺后要及时进行碾压,碾压要严格执行“紧跟、慢压、高频、低幅”技术要领,要特别注意压路机的型号选择,最好选用小吨位钢轮压路机进行碾压。先用小吨位压路机碾压1~2 遍,然后使用大吨位压路机碾压2~3 遍。因为应力吸收层较薄,在摊铺和碾压时,一定要控制好温度。摊铺适宜温度为165℃,第一次用小吨位压路机碾压时,要保持在160℃左右为宜,降到90℃时就要完成所有碾压。
2.3弯沉值测定
弯沉值是测定路面整体强度的一个综合数值,用贝克曼梁法测定路基路面回弹弯沉值,以检查路基路面的强度,反映其承载能力。每一双车道评定路段(不超过1km)检查80~100个点,根据公式计算代表值、平均值、标准差等。弯沉代表值不大于设计要求的弯沉值时合格,大于时不合格。
2.4平整度检测
连续式平整度仪测量时由人或车拉动该仪器前进,由于路面不平引起测量小轮上下摆动,并带动位移传感器的测杆在传感器的小孔槽里上下滑动。这样就可以根据传感器输出的电位的正负及其大小来确定路面平整度。采用该类测定仪灵活性较大,既可人拖,也可车拉,但检测效率较低(检测速度不大于12km/h)。该方法适用于测定路表面的平整度,评定路面的施工质量和使用质量,但不适用于在已有较多坑槽破坏严重的路面上测定。
3.结语
采用应力吸收层预防沥青路面反射裂缝,已经在具体实践中获得良好效果。对提升沥青路面防水性能,延长路面寿命等方面都发挥重要作用。随着此项技术不断成熟和完善,必将在更广泛范围内获得推广,我们要加大对新材料、新工艺的研发,找出一种新型改性沥青来提高道路的使用性能。
【参考文献】
[1]王志华.新疆公路沥青路面裂缝产生原因及其防治措施[J].西部交通科技,2012(4).
【关键词】沥青路面;反射裂缝;橡胶沥青;高弹性沥青;吸收层
半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生一般是不可避免的,一旦出现反射裂缝,就降低了路面荷载能力,还会缩短路面的使用寿命。最大程度降低裂缝的出现是非常必要的,从路面材料及结构设计、基层材料与预防控制方面进行严格控制,减少反射裂缝对沥青路面的影响,从而有助于沥青路面的完整性与耐久性进一步提高。
1.反射裂缝产生的原因和危害
1.1反射裂缝产生的原因
反射裂缝产生的原因有很多,综合起来可以分为交通荷载产生应力造成的裂缝和温度变化引起沥青收缩引起应力造成的裂缝两个方面。
1.1.1交通荷载产生的应力
反射裂缝大多是由交通荷载或者温度变化引起的,当基层出现裂缝,周围连结层也会被破坏,很容易造成面层底部出现悬空情况,而且底部弯拉应力开始增大。当车轮通过时,产生的应力会通过基层传递到土基中,在这个传递过程中,裂缝处就会出现剪应力,要把面层剪断。剪应力大小要看半刚性基层的裂缝处传递剪力的能力。如果裂缝比较大,裂缝两侧没有啮合作用,剪应力传递也就失去载体。这样就会造成裂缝端应力集中,路面损坏会越来越严重。
1.1.2温度发生变化引起的应力
温度裂缝主要有低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝两种。低温裂缝是指大气温度急速下降时,沥青材料变硬并开始收缩,在面层中就会产生收缩应力。这种应力一旦超过沥青混合料的抗拉强度,就会出现沥青面层裂缝。路基面层中的温度应力大小要看沥青混合料收缩系数。如果使用流变性较好的沥青,它的温度应力就比较小。温度疲劳裂缝主要发生在日温变化较大的地区。当日温差变化较大时,因为温度反复升降,很容易导致沥青温度应力疲劳。如果沥青混合料极限拉伸应变变小,应力就出现松弛性,最终形成路面裂缝。
1.2反射裂缝的危害
反射裂缝对路面的危害是极为严重的。首先会降低路面的防水性能,路面出现裂缝,雨水会自然渗透到路基内部。特别是路基土,一旦出现松软,变形是必然结果。其次是路基要承受过大应力,裂缝一旦出现,路面板体不连续,路面荷载时,从裂缝处传递的过大压力就会直接传递到路基顶面,造成路基变形。再就是会导致路面结构板体边缘变形。由于裂缝存在,路基内部各个层面在荷载作用下都会发生损伤,结构层寿命缩短。最后是裂缝产生磨耗,由于裂缝出现,荷载压力、水分、温度等外部因素都会作用于磨损层,当然就出现磨损层骨料和沥青的剝落,由裂缝变成坑洞了。
2.预防沥青路面反射裂缝施工技术
2.1橡胶沥青应力吸收层SAMI的运用
当一些路面已经出现比较严重的反射裂缝,可以采用铺设橡胶沥青应力吸收层SAMI的方式,有效修复控制这些反射裂缝继续裂变。
2.1.1应用材料技术指标
在沥青吸收层铺设前,要对相应材料进行技术指标检验。基质沥青可以选用70 号道路石油沥青,质量要合格;橡胶沥青是有橡胶粉和沥青经过现场加工制作的沥青混合料,橡胶粉要选择40目的斜交胎胶粉,添加比例为22%,通过湿拌法间歇式加工而成。
2.1.2橡胶沥青应力吸收层SAMI施工
橡胶沥青制作完成之后,要进行吸收层的铺设施工。相关施工工艺比较复杂,要求也比较严格,只有认真落实每一道技术工序,才能确保橡胶沥青应力吸收层的设计性能,有效消灭反射裂缝。
2.1.3清理工作面
施工开始之前,要将下承层清理干净,可以选择便携式吹风机对施工路面进行清理,保证工作面干净干燥。因为尘土会大大降低沥青的粘附性,所以施工前一定要彻底清理工作面。这对提高施工质量非常关键。
2.1.4洒布橡胶沥青
在沥青洒布时,要注意洒布量要均匀。洒布车辆要具有加温、保温和搅拌功能,洒布车要匀速行进,洒布量要控制在20~2.4kg/m2,沥青温度要控制在180~190℃之间。为了防止出现泛油的情况,当罩面厚度低于5cm 时,要保持洒布量尽量采用低限。
2.1.5洒布预拌碎石
橡胶沥青洒布后,紧接着就要洒布预拌碎石。碎石的规格要求单粒径为 6~11mm的预拌碎石,洒布量为覆盖60~70%面积较为合适,洒布量要控制在10kg/m2。
2.1.6压路机碾压
预拌碎石洒布之后,要用重型压路机及时对碎石进行碾压,一般要碾压1~2 遍,然后准备摊铺橡胶沥青混合料。
2.1.7施工质量控制措施
路面施工要涉及很多环境因素和人为因素。为了确保橡胶沥青路面施工顺利进行,并能够达到施工技术要求,要在一些施工环节上做好相应控制工作。
2.2高弹性改性沥青应力吸收层SAWFTL的运用
高弹性改性沥青应力吸收层铺设,对有效控制路面反射裂缝有重要保护作用。高弹性改性沥青应力吸收层能够吸收和分散应力,不仅能够防止基层裂缝的反射,还能够防止雨水渗透。这对延长沥青路面使用寿命有重要意义。
2.2.1应用材料和配比
应力吸收层的胶结料配比为机制砂66%,矿粉占8%,石屑占26%,然后要经过二次筛分,最终确定生产配比为:1# 热料仓55%,2#热料仓41%,矿粉为4%,最佳油石比为5.1%。
2.2.2铺设与碾压
摊铺应力吸收层要先在上面撒一层热沥青粘结层,还要洒布3~5mm 的预拌碎石。这之后才能开始摊铺应力吸收层。摊铺时,摊铺车要匀速行进,要保持厚度的均匀性。吸收层摊铺后要及时进行碾压,碾压要严格执行“紧跟、慢压、高频、低幅”技术要领,要特别注意压路机的型号选择,最好选用小吨位钢轮压路机进行碾压。先用小吨位压路机碾压1~2 遍,然后使用大吨位压路机碾压2~3 遍。因为应力吸收层较薄,在摊铺和碾压时,一定要控制好温度。摊铺适宜温度为165℃,第一次用小吨位压路机碾压时,要保持在160℃左右为宜,降到90℃时就要完成所有碾压。
2.3弯沉值测定
弯沉值是测定路面整体强度的一个综合数值,用贝克曼梁法测定路基路面回弹弯沉值,以检查路基路面的强度,反映其承载能力。每一双车道评定路段(不超过1km)检查80~100个点,根据公式计算代表值、平均值、标准差等。弯沉代表值不大于设计要求的弯沉值时合格,大于时不合格。
2.4平整度检测
连续式平整度仪测量时由人或车拉动该仪器前进,由于路面不平引起测量小轮上下摆动,并带动位移传感器的测杆在传感器的小孔槽里上下滑动。这样就可以根据传感器输出的电位的正负及其大小来确定路面平整度。采用该类测定仪灵活性较大,既可人拖,也可车拉,但检测效率较低(检测速度不大于12km/h)。该方法适用于测定路表面的平整度,评定路面的施工质量和使用质量,但不适用于在已有较多坑槽破坏严重的路面上测定。
3.结语
采用应力吸收层预防沥青路面反射裂缝,已经在具体实践中获得良好效果。对提升沥青路面防水性能,延长路面寿命等方面都发挥重要作用。随着此项技术不断成熟和完善,必将在更广泛范围内获得推广,我们要加大对新材料、新工艺的研发,找出一种新型改性沥青来提高道路的使用性能。
【参考文献】
[1]王志华.新疆公路沥青路面裂缝产生原因及其防治措施[J].西部交通科技,2012(4).