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【摘 要】通过裂缝产生的机理分析与调研,探讨旧沥青路面、新建沥青路面裂缝的处理技术。
【关键词】 裂缝;机理分析;裂缝调研;处理措施
Shallow construction technique of the argument road noodles crack of study
Gai Dong-hui
(Dongying city highway administration Dongying branch office Dongying Shangdong 257091)
【Abstract】The mechanism pass crack creation analysis and investigation, the study old asphalt road noodles, new set up the asphalt road noodles crack of processing technique.
【Key words】Crack;Mechanism analysis;Crack investigation;Processing measure
目前通常认为裂缝是沥青路面的主要缺陷之一,这是因为初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能虽无明显影响,但随着表面雨(雪)水的侵入,导致裂缝处的路面结构层甚至附近的土基含水量加大,造成路面强度降低,在重行车荷载反复作用下,使路面产生结构性破坏,缩短了道路的使用寿命。
1. 裂缝产生的机理分析
1.1 半刚性基层裂缝产生的机理。
半刚性基层一般在高温季节修建,成型初期内部含水量相对较大,且尚未被沥青面层封闭,基层内部水分必然要蒸发,从而发生由表及里的干燥收缩。同时,环境温度也存在昼夜温度差,因此初期的半刚性基层将同时受到干缩和温缩作用。受环境气温影响,半刚性基层内部的温度变化和坡差会产生温度应力。
1.2 沥青混凝土路面裂缝产生机理。
从沥青路面开裂的主要原因分析,裂缝可分为两类,既荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
1.2.1 荷载型裂缝。
在行车荷载的作用下,半刚性基层的底部要产生拉应力,若此拉应力超过基层材料本身的抗拉强度,则半刚性基层的底部就产生开裂,随即扩展到基层上部,并使路面面层也发生开裂破坏。
1.2.2 非荷载裂缝。
非荷载裂缝主要是温度裂缝,一种是低温收缩裂缝,一种是温度疲劳裂缝,主要表现形式是横裂,也由大块状裂缝和纵向裂缝。此类裂缝共同特点是,缝上端开口宽,沿深度向下很快变窄。
1.3 反射裂缝产生的机理。
在已出现裂缝的老沥青路面上加铺沥青面层后,下层路面裂缝在相同的位置上引起新铺沥青面层开裂,形成反射裂缝。
2. 裂缝调研与处理方案的研究
2.1 裂缝情况调研。
2.1.1 裂缝的数量和形态。
以某国道为例,原沥青路面结构为石灰土或二灰土底基层(16cm)+二灰稳定碎石基层(18cm)+粗粒式沥青碎石(6cm)+中粒式沥青混凝土(4cm)。路面裂缝包括了纵裂、横裂以及群龟裂,绝大多数为横向的有规律的裂缝,这种裂缝间隔大多为25~50m,近35%的已贯通整个横断面,裂缝的宽度为0.3~0.8cm居多,每公里30~43处不等,0.8~1.0cm宽裂缝占5%左右,1.2~1.5cm只有3条。
从断面形态上看,横向裂缝分为以下几种强狂:(1)上面层开裂;(2)上下面层(或部分)开裂;(3)基层与面层同时开裂,从裂口形状看一般为上宽下窄,下窄上宽的裂缝趋势不明显。
2.1.2 裂缝形成原因。
从上述裂缝的形态来看,主要发生在理清面层中,应属于温度裂缝。基层裂缝的主要原因并非基层本身,而是受到沥青面层裂缝的影响,这一点也可以从老路面并没有大面积龟裂中得到解释。
原沥青路面有部分沥青碎石结构,相对于沥青混凝土的稳定性、抗疲劳等特性较差,通过钻芯时发现,局部老路面与基层结合较差(也是网裂的原因),再加之接缝处理不良、行车、温度等因素,造成了老路面的纵向裂缝,应当说纵裂是非荷载因素及荷载因素共同的反映。虽然温度裂缝大多数是横裂,但也由大块状裂缝和纵向裂缝,由于纵裂大多分布在靠近行车道位置两侧,由的已产生支缝,所以说纵裂是多种因素影响的结果。
2.2 老路面裂缝的处理技术。
2.2.1 沥青面层灌缝技术研究。
2.2.1.1 工作原理及材料选择。
根据调查资料,决定沥青面层灌缝材料采用美国科来福(Crafco)公司生产的路面密封胶,根据济南的气候条件,选择宝来福2型(34518)密封胶在本工程上使用,该种材料为改性沥青聚合物,加热后施工,高温时为流塑性,降温后具有弹性,适用于夏季气温不超过38℃和冬季不低于-18℃的地区。据国外资料统计,经密封处理的路面裂缝只有1%出现路面坑槽的可能性,而且能延长路面使用年限3-5年。
2.2.1.2裂缝密封胶材料性能。
(1)成分和用量。
主要成分:沥青加橡胶(来自废旧汽车轮胎);
材料用量:一公斤密封胶约可密封一条长8m宽与深各1cm的裂缝;
估算公式:宽(cm)× 深(cm)× 0.12(Kg)。
(2)材料试验指标。
2.2.1.3 灌封胶施工工艺。
(1)裂缝调查。
在对旧路面裂缝做任何处理之前,必须以公里为单位对裂缝位置、长度、宽度列表登记,并确定不同裂缝的开凿宽度,初步计算密封胶用量。
(2)裂缝标记。
在拉毛完成的路段上,找出裂缝位置,沿裂缝走向用粉笔划出折线。
(3)开槽。
当裂缝宽度小于5mm时,用锯缝机锯缝,深度不小于1.0cm;当裂缝宽度大于5mm时,用裂缝开槽成缝,宽度与深度为1:1。如果裂缝数量较少时,也可采用人工凿除的方式,宽度与深度的要求与机械开槽的要求一致。
(4)清缝。
开槽后,用钢丝刷清洁缝内外附着物,用空压机或风力灭火器吹净缝内及两侧已污染和老化的路面残余物,每侧清理宽度为5cm,并保持缝内外清洁干燥。若不能彻底清理缝内杂物,则缝两边缘路面与密封胶粘结不良。
2.2.2 玻纤网防治裂缝的技术研究。
2.2.2.1 玻纤网作用机理。
利用玻纤网与路面结构层的界面特性,在基层地面和罩面层、面层与基层之间、面层各结构层之间铺设玻纤网,利用玻纤网的张拉作用、筋材与结构层间的摩擦作用和裂缝在理清面层中扩展时筋材的联结作用,可以减弱结构层下部裂缝处应力集中程度,降低裂缝向上扩展的速度,从而达到控制反射缝隙形成的目的。
2.2.2.2 沥青路面中玻纤网的作用:提高抗疲劳开;提高耐高温抗车辙能力;抗低温缩裂;延缓反向裂缝。
2.2.2.3 玻纤网的施工工艺。
(1)旧路面清洁和整平。
对铺设玻纤网的工作进行毛面处理,并清扫干净。对局部坑洞、错台和不平整的段落应进行整平处理。
(2)张拉玻纤网。
玻纤网铺筑时,应先将一端用固定器固定,然后用机械或人力拉紧,张拉伸长率宜为1.0%~1.5%,并用固定器固定另一端。
固定器包括固定钉和固定铁皮,固定钉钉长8cm~10cm,固定铁皮可用厚1mm,3cm×3cm的铁皮条。
(3)搭接与固定。
玻纤网横向宽度应为10cm~15cm,并根据摊铺方向,将后一端压在前一端之下。纵向搭接10cm~20cm,搭接处应采用固定器固定。纵向固定间距不应超过1.5m。主受力方向应与裂缝垂直。
(4)洒布粘层油。
为保证玻纤网路面结合良好,应在玻纤网铺设完毕后,洒布乳化沥青,用量约为0.4Kg/m2-0.6Kg/m2。
(5)施工沥青面层。
沥青面层施工方法与普通沥青路面面层施工方法基本一致,但必须杜绝施工车辆在玻纤网表面转弯,并且由于玻纤网与沥青接触后会产生热胀,会产生局部与下承层脱离的现象,因此在摊铺机摊铺的同时,由专人提前在玻纤网上布料。
3. 新建路面裂缝的方式技术研究
3.1 基层施工裂缝防治技术。
水泥稳定碎石基层施工裂缝的防治技术主要涉及配合比涉及和施工质量控制,包括以下几个方面:
3.1.1 上下基层的设计强度控制在3.4~4.0MPa。考虑离散性,施工中7d强度应在3.2~4.5MPa及3.6~5.8MPa之间,保持了良好的结构层间模量对应关系。
3.1.2 控制0.5以下的细粒料用量,减少缩裂。
3.1.3 控制拌合料含水量、水泥用量,保持混合料均匀性。
3.2 沥青面层施工裂缝防治技术。
3.2.1 找平层、下面层宜采用AH-70含腊量低、温度敏感性低的进口沥青,中、上面层沥青采用MAC等改性沥青,提高高温稳定性能和抗水害能力。
3.2.2 确保原材料质量稳定,严格配合比设计程序,为控制施工提供数据依据。
3.2.3 中面层配合比设计应借鉴Superpave的设计理念,改良集料级配,控制室内制件及压实孔隙率,提高高温稳定性能。通过添加生石灰粉提高上面层沥青混合料亲和能力,从而改善沥青面层结构抗低温、抗变形、抗开裂的能力。
3.2.4 为保证沥青混合料成型质量,现场检测采取压实度和孔隙率“双控”的方法,即现场压实度达到97%以上,取芯孔隙率须小于7%。
4. 结论
防治路面裂缝的施工技术可广泛应用与公路与城市的拓宽改造工程,新建高速公路工程以及原有道路的维修养护工程。
[文章编号]1619-2737(2010)05-28-109
【关键词】 裂缝;机理分析;裂缝调研;处理措施
Shallow construction technique of the argument road noodles crack of study
Gai Dong-hui
(Dongying city highway administration Dongying branch office Dongying Shangdong 257091)
【Abstract】The mechanism pass crack creation analysis and investigation, the study old asphalt road noodles, new set up the asphalt road noodles crack of processing technique.
【Key words】Crack;Mechanism analysis;Crack investigation;Processing measure
目前通常认为裂缝是沥青路面的主要缺陷之一,这是因为初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能虽无明显影响,但随着表面雨(雪)水的侵入,导致裂缝处的路面结构层甚至附近的土基含水量加大,造成路面强度降低,在重行车荷载反复作用下,使路面产生结构性破坏,缩短了道路的使用寿命。
1. 裂缝产生的机理分析
1.1 半刚性基层裂缝产生的机理。
半刚性基层一般在高温季节修建,成型初期内部含水量相对较大,且尚未被沥青面层封闭,基层内部水分必然要蒸发,从而发生由表及里的干燥收缩。同时,环境温度也存在昼夜温度差,因此初期的半刚性基层将同时受到干缩和温缩作用。受环境气温影响,半刚性基层内部的温度变化和坡差会产生温度应力。
1.2 沥青混凝土路面裂缝产生机理。
从沥青路面开裂的主要原因分析,裂缝可分为两类,既荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
1.2.1 荷载型裂缝。
在行车荷载的作用下,半刚性基层的底部要产生拉应力,若此拉应力超过基层材料本身的抗拉强度,则半刚性基层的底部就产生开裂,随即扩展到基层上部,并使路面面层也发生开裂破坏。
1.2.2 非荷载裂缝。
非荷载裂缝主要是温度裂缝,一种是低温收缩裂缝,一种是温度疲劳裂缝,主要表现形式是横裂,也由大块状裂缝和纵向裂缝。此类裂缝共同特点是,缝上端开口宽,沿深度向下很快变窄。
1.3 反射裂缝产生的机理。
在已出现裂缝的老沥青路面上加铺沥青面层后,下层路面裂缝在相同的位置上引起新铺沥青面层开裂,形成反射裂缝。
2. 裂缝调研与处理方案的研究
2.1 裂缝情况调研。
2.1.1 裂缝的数量和形态。
以某国道为例,原沥青路面结构为石灰土或二灰土底基层(16cm)+二灰稳定碎石基层(18cm)+粗粒式沥青碎石(6cm)+中粒式沥青混凝土(4cm)。路面裂缝包括了纵裂、横裂以及群龟裂,绝大多数为横向的有规律的裂缝,这种裂缝间隔大多为25~50m,近35%的已贯通整个横断面,裂缝的宽度为0.3~0.8cm居多,每公里30~43处不等,0.8~1.0cm宽裂缝占5%左右,1.2~1.5cm只有3条。
从断面形态上看,横向裂缝分为以下几种强狂:(1)上面层开裂;(2)上下面层(或部分)开裂;(3)基层与面层同时开裂,从裂口形状看一般为上宽下窄,下窄上宽的裂缝趋势不明显。
2.1.2 裂缝形成原因。
从上述裂缝的形态来看,主要发生在理清面层中,应属于温度裂缝。基层裂缝的主要原因并非基层本身,而是受到沥青面层裂缝的影响,这一点也可以从老路面并没有大面积龟裂中得到解释。
原沥青路面有部分沥青碎石结构,相对于沥青混凝土的稳定性、抗疲劳等特性较差,通过钻芯时发现,局部老路面与基层结合较差(也是网裂的原因),再加之接缝处理不良、行车、温度等因素,造成了老路面的纵向裂缝,应当说纵裂是非荷载因素及荷载因素共同的反映。虽然温度裂缝大多数是横裂,但也由大块状裂缝和纵向裂缝,由于纵裂大多分布在靠近行车道位置两侧,由的已产生支缝,所以说纵裂是多种因素影响的结果。
2.2 老路面裂缝的处理技术。
2.2.1 沥青面层灌缝技术研究。
2.2.1.1 工作原理及材料选择。
根据调查资料,决定沥青面层灌缝材料采用美国科来福(Crafco)公司生产的路面密封胶,根据济南的气候条件,选择宝来福2型(34518)密封胶在本工程上使用,该种材料为改性沥青聚合物,加热后施工,高温时为流塑性,降温后具有弹性,适用于夏季气温不超过38℃和冬季不低于-18℃的地区。据国外资料统计,经密封处理的路面裂缝只有1%出现路面坑槽的可能性,而且能延长路面使用年限3-5年。
2.2.1.2裂缝密封胶材料性能。
(1)成分和用量。
主要成分:沥青加橡胶(来自废旧汽车轮胎);
材料用量:一公斤密封胶约可密封一条长8m宽与深各1cm的裂缝;
估算公式:宽(cm)× 深(cm)× 0.12(Kg)。
(2)材料试验指标。
2.2.1.3 灌封胶施工工艺。
(1)裂缝调查。
在对旧路面裂缝做任何处理之前,必须以公里为单位对裂缝位置、长度、宽度列表登记,并确定不同裂缝的开凿宽度,初步计算密封胶用量。
(2)裂缝标记。
在拉毛完成的路段上,找出裂缝位置,沿裂缝走向用粉笔划出折线。
(3)开槽。
当裂缝宽度小于5mm时,用锯缝机锯缝,深度不小于1.0cm;当裂缝宽度大于5mm时,用裂缝开槽成缝,宽度与深度为1:1。如果裂缝数量较少时,也可采用人工凿除的方式,宽度与深度的要求与机械开槽的要求一致。
(4)清缝。
开槽后,用钢丝刷清洁缝内外附着物,用空压机或风力灭火器吹净缝内及两侧已污染和老化的路面残余物,每侧清理宽度为5cm,并保持缝内外清洁干燥。若不能彻底清理缝内杂物,则缝两边缘路面与密封胶粘结不良。
2.2.2 玻纤网防治裂缝的技术研究。
2.2.2.1 玻纤网作用机理。
利用玻纤网与路面结构层的界面特性,在基层地面和罩面层、面层与基层之间、面层各结构层之间铺设玻纤网,利用玻纤网的张拉作用、筋材与结构层间的摩擦作用和裂缝在理清面层中扩展时筋材的联结作用,可以减弱结构层下部裂缝处应力集中程度,降低裂缝向上扩展的速度,从而达到控制反射缝隙形成的目的。
2.2.2.2 沥青路面中玻纤网的作用:提高抗疲劳开;提高耐高温抗车辙能力;抗低温缩裂;延缓反向裂缝。
2.2.2.3 玻纤网的施工工艺。
(1)旧路面清洁和整平。
对铺设玻纤网的工作进行毛面处理,并清扫干净。对局部坑洞、错台和不平整的段落应进行整平处理。
(2)张拉玻纤网。
玻纤网铺筑时,应先将一端用固定器固定,然后用机械或人力拉紧,张拉伸长率宜为1.0%~1.5%,并用固定器固定另一端。
固定器包括固定钉和固定铁皮,固定钉钉长8cm~10cm,固定铁皮可用厚1mm,3cm×3cm的铁皮条。
(3)搭接与固定。
玻纤网横向宽度应为10cm~15cm,并根据摊铺方向,将后一端压在前一端之下。纵向搭接10cm~20cm,搭接处应采用固定器固定。纵向固定间距不应超过1.5m。主受力方向应与裂缝垂直。
(4)洒布粘层油。
为保证玻纤网路面结合良好,应在玻纤网铺设完毕后,洒布乳化沥青,用量约为0.4Kg/m2-0.6Kg/m2。
(5)施工沥青面层。
沥青面层施工方法与普通沥青路面面层施工方法基本一致,但必须杜绝施工车辆在玻纤网表面转弯,并且由于玻纤网与沥青接触后会产生热胀,会产生局部与下承层脱离的现象,因此在摊铺机摊铺的同时,由专人提前在玻纤网上布料。
3. 新建路面裂缝的方式技术研究
3.1 基层施工裂缝防治技术。
水泥稳定碎石基层施工裂缝的防治技术主要涉及配合比涉及和施工质量控制,包括以下几个方面:
3.1.1 上下基层的设计强度控制在3.4~4.0MPa。考虑离散性,施工中7d强度应在3.2~4.5MPa及3.6~5.8MPa之间,保持了良好的结构层间模量对应关系。
3.1.2 控制0.5以下的细粒料用量,减少缩裂。
3.1.3 控制拌合料含水量、水泥用量,保持混合料均匀性。
3.2 沥青面层施工裂缝防治技术。
3.2.1 找平层、下面层宜采用AH-70含腊量低、温度敏感性低的进口沥青,中、上面层沥青采用MAC等改性沥青,提高高温稳定性能和抗水害能力。
3.2.2 确保原材料质量稳定,严格配合比设计程序,为控制施工提供数据依据。
3.2.3 中面层配合比设计应借鉴Superpave的设计理念,改良集料级配,控制室内制件及压实孔隙率,提高高温稳定性能。通过添加生石灰粉提高上面层沥青混合料亲和能力,从而改善沥青面层结构抗低温、抗变形、抗开裂的能力。
3.2.4 为保证沥青混合料成型质量,现场检测采取压实度和孔隙率“双控”的方法,即现场压实度达到97%以上,取芯孔隙率须小于7%。
4. 结论
防治路面裂缝的施工技术可广泛应用与公路与城市的拓宽改造工程,新建高速公路工程以及原有道路的维修养护工程。
[文章编号]1619-2737(2010)05-28-109