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【摘 要】沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、养护维修简便等优点,因此获得广泛的应用。随着国民经济快速发展,道路交通量日益增大,车辆迅速大型化且严重超载,加以受路面结构、气候、地形、地质条件、行车荷载等多种环境因素的影响,公路路面会产生不同程度各种形状的裂缝,加速了路面的破坏,严重影响公路沥青路面的使用性能。因此在当前的经济形势下,研究分析公路沥青路面裂缝具有十分重要的现实意义。
【关键词】沥青路面;裂缝;主要因素;防治措施
1.裂缝主要形式及现象
公路沥青路面的开裂表现形式是多种多样的,主要有横向、纵向、网状和反射裂缝。
横向裂缝现象为:裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长有的贯穿整个路幅,有的贯穿部分路幅,裂缝弯弯曲曲、有枝有叉。横向裂缝中的唧浆导致裂缝两侧凹陷,桥头跳车处的路面横向裂缝,在路面积水的作用下加速跳车发展的速度,同时会对路基造成冲刷。
纵向裂缝现象为:裂缝走向基本与行车方向平行,裂缝长度和宽度不一。一般都发生在高填方的路基上。纵向裂缝容易形成沿行车方向呈台阶状,影响行车舒适性。
网状裂缝现象为:裂缝纵横交错,将面层分隔成若干多边形的小块,一般缝宽1mm以上,缝距40cm以下。网状裂缝导致公路沥青路面松散或坑槽,严重影响公路沥青路面的综合服务水平。
反射裂缝现象为:基层产生裂缝后,在温度和行车荷载作用下,裂缝将逐渐反射到沥青表面,路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。对于半刚性基层以横向裂缝居多,对于柔性路面上加罩的沥青结构层,裂缝形式不一,主要取决于下卧层。
2.影响裂缝产生的主要因素
2.1沥青及沥青混合料的性质
沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因,沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素,沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性能指标中,影响更大的是温度敏感性,温度敏感性大的沥青更容易开裂。
2.2基层材料的性质
基层材料的收缩性愈小,面层裂缝愈少。基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的,基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。
2.3气候条件
极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。
2.4交通量和车辆类型
半刚性基层中的最大拉应力,通常是由最重的车轮荷载产生的;并且对于半刚性路面,不同轴载对路面的破壞作用远不是4次方的关系,而11~13次方的关系,即使是通过次数较少的重荷载也对路面破坏起着决定性的作用。
3.裂缝防治措施
沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多,防治也就成为一个综合治理的问题,只有在设计、选材、施工、养护等多方面充分考虑防止裂隙的问题,采取切实可行的措施减少和防治沥青混凝上路面裂缝的产生。
3.1精心合理设计
(1)路面厚度的设计柔性路面厚度,必须根据道路等级、交通量、自然地基地质情况,道路情况和施工季节等综合因素计算设计;旧水泥路面改造,沥青混凝土罩面厚度的确定,主要考虑结构强度因素;与非结构强度因素有关的加罩面层厚度确定,主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、加罩面层与板的结合问题以及工程费用控制等。采用合适的沥青面层厚度,不尽可节约投资,又可保护未开裂的半刚性基层使用期间不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
(2)沥青混凝土的级配设计在沥青骨料设计选择上,不仅要根据沥青面层类型选取不同标号的沥青材料,而且更要考虑从施条件、气候环境、施工季节、矿料的分布和性质及尺寸等因素确定沥青的标号,尤其在寒冷、阴湿地区,要选用针人度较大的沥青,提高其低温抗裂性;沥青混合料的骨料设计优先选用碱性石料且级配良好、针片状含量少石料;若受材料分布限制采用酸性石料,必须掺人抗剥落剂等活性物质。
(3)应力吸收层和加筋层的设计通过对反射裂缝产生机理的分析,防治反射裂缝,设计时可针对工程具体情况采用两种技术措施:一是应力吸收,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,根本目的就是消除应力集中,目前使用较多的是土工布;二是加筋层采用强度和弹性模量较大的材料,以提高加罩面层的抗拉强度,如钢筋网、玻璃纤维格栅,纤维沥青混凝土等。
3.2合理选材
(1)选择抗裂性好的材料作基层选择抗冲刷性能好、千缩系数和温度系数小及抗拉强度半刚性材料做基层,如水泥稳定粒料或二灰稳定粒料,不选择水泥或二灰稳定细粒土做基层,也不应采用石灰碎石土做基层。
(2)应用抗裂性好的改性沥青选择优质沥青或改性沥青作面层材料,减少石灰及水泥用量。沥青面层应该采用密实型沥青混凝土。在较高等级公路施工中使用国产沥青时,要掺人丁苯橡胶等高分子聚合物进行改性,提高沥青的粘度和稳定性,为防止沥青老化,可加入树脂改性沥青。为了减少沥青混合料低温开裂,在同等条件下,优先选取延度大、稠度低的环烷原油沥青,最好不要用石腊基原油沥青。
3.3正确施工
(1)严格控制半刚性基层施工时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范允许的范围之内。
(2)刚性基层碾压完成后,要及时养生,保护混合料的含水量不受损失,决不能让基层暴晒变干而开裂。
(3)半刚性基层碾压及养生结束后,应立即喷洒稀释沥青或沥青乳液,并撤3~8mm的碎石,做成下封层。保护基层中的水分不致迅速失去。下封层作完后,应尽快铺筑沥青面层。
(4)加强运料车的保温工作,保证适宜的摊铺、碾压温度、及时摊铺并保证供料和施工的连续性;同时采用大动力机械拌和设备,做到沥青拌和均匀、油石比控制标准。
(5)路面基层要严格验收,局部进行特殊处理面层与基层之间的下封层在施工中要浇洒粘层油,这样可增加面层与基层接触程度,使弯拉应力控制在最小值附近;基层增加弹性模量可有效地减少沥青面层底面的弯拉应力。
3.4加强养护
半刚性基层碾压完成后要及时养生。养生期应满足正常工期要求,切勿为抢工期而提前铺筑面层,造成基层损坏而导致面层产生反射裂缝。沥青路面在行车作用下出现小面积松散,个别坑槽后,要及时进行养护,特别是采用层铺法施工的贯入式路面和表面处治,初期及时养护更为重要。沥青路面出现裂缝损坏应及时治理,否则雨雪水渗入缝内,将造成基层破坏而影响面层。可以采用灌入热沥青材料加以封闭法或乳化沥青稀浆封层或沥青表面处治法来处理。
4.结束语
总之,分析沥青路面影响裂缝产生的因素,掌握防治裂缝的施工技术,精心组织、严格管理,才能铺筑出一条真正合格的沥青路面。
【关键词】沥青路面;裂缝;主要因素;防治措施
1.裂缝主要形式及现象
公路沥青路面的开裂表现形式是多种多样的,主要有横向、纵向、网状和反射裂缝。
横向裂缝现象为:裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长有的贯穿整个路幅,有的贯穿部分路幅,裂缝弯弯曲曲、有枝有叉。横向裂缝中的唧浆导致裂缝两侧凹陷,桥头跳车处的路面横向裂缝,在路面积水的作用下加速跳车发展的速度,同时会对路基造成冲刷。
纵向裂缝现象为:裂缝走向基本与行车方向平行,裂缝长度和宽度不一。一般都发生在高填方的路基上。纵向裂缝容易形成沿行车方向呈台阶状,影响行车舒适性。
网状裂缝现象为:裂缝纵横交错,将面层分隔成若干多边形的小块,一般缝宽1mm以上,缝距40cm以下。网状裂缝导致公路沥青路面松散或坑槽,严重影响公路沥青路面的综合服务水平。
反射裂缝现象为:基层产生裂缝后,在温度和行车荷载作用下,裂缝将逐渐反射到沥青表面,路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。对于半刚性基层以横向裂缝居多,对于柔性路面上加罩的沥青结构层,裂缝形式不一,主要取决于下卧层。
2.影响裂缝产生的主要因素
2.1沥青及沥青混合料的性质
沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因,沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素,沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性能指标中,影响更大的是温度敏感性,温度敏感性大的沥青更容易开裂。
2.2基层材料的性质
基层材料的收缩性愈小,面层裂缝愈少。基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的,基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。
2.3气候条件
极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。
2.4交通量和车辆类型
半刚性基层中的最大拉应力,通常是由最重的车轮荷载产生的;并且对于半刚性路面,不同轴载对路面的破壞作用远不是4次方的关系,而11~13次方的关系,即使是通过次数较少的重荷载也对路面破坏起着决定性的作用。
3.裂缝防治措施
沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多,防治也就成为一个综合治理的问题,只有在设计、选材、施工、养护等多方面充分考虑防止裂隙的问题,采取切实可行的措施减少和防治沥青混凝上路面裂缝的产生。
3.1精心合理设计
(1)路面厚度的设计柔性路面厚度,必须根据道路等级、交通量、自然地基地质情况,道路情况和施工季节等综合因素计算设计;旧水泥路面改造,沥青混凝土罩面厚度的确定,主要考虑结构强度因素;与非结构强度因素有关的加罩面层厚度确定,主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、加罩面层与板的结合问题以及工程费用控制等。采用合适的沥青面层厚度,不尽可节约投资,又可保护未开裂的半刚性基层使用期间不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
(2)沥青混凝土的级配设计在沥青骨料设计选择上,不仅要根据沥青面层类型选取不同标号的沥青材料,而且更要考虑从施条件、气候环境、施工季节、矿料的分布和性质及尺寸等因素确定沥青的标号,尤其在寒冷、阴湿地区,要选用针人度较大的沥青,提高其低温抗裂性;沥青混合料的骨料设计优先选用碱性石料且级配良好、针片状含量少石料;若受材料分布限制采用酸性石料,必须掺人抗剥落剂等活性物质。
(3)应力吸收层和加筋层的设计通过对反射裂缝产生机理的分析,防治反射裂缝,设计时可针对工程具体情况采用两种技术措施:一是应力吸收,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,根本目的就是消除应力集中,目前使用较多的是土工布;二是加筋层采用强度和弹性模量较大的材料,以提高加罩面层的抗拉强度,如钢筋网、玻璃纤维格栅,纤维沥青混凝土等。
3.2合理选材
(1)选择抗裂性好的材料作基层选择抗冲刷性能好、千缩系数和温度系数小及抗拉强度半刚性材料做基层,如水泥稳定粒料或二灰稳定粒料,不选择水泥或二灰稳定细粒土做基层,也不应采用石灰碎石土做基层。
(2)应用抗裂性好的改性沥青选择优质沥青或改性沥青作面层材料,减少石灰及水泥用量。沥青面层应该采用密实型沥青混凝土。在较高等级公路施工中使用国产沥青时,要掺人丁苯橡胶等高分子聚合物进行改性,提高沥青的粘度和稳定性,为防止沥青老化,可加入树脂改性沥青。为了减少沥青混合料低温开裂,在同等条件下,优先选取延度大、稠度低的环烷原油沥青,最好不要用石腊基原油沥青。
3.3正确施工
(1)严格控制半刚性基层施工时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范允许的范围之内。
(2)刚性基层碾压完成后,要及时养生,保护混合料的含水量不受损失,决不能让基层暴晒变干而开裂。
(3)半刚性基层碾压及养生结束后,应立即喷洒稀释沥青或沥青乳液,并撤3~8mm的碎石,做成下封层。保护基层中的水分不致迅速失去。下封层作完后,应尽快铺筑沥青面层。
(4)加强运料车的保温工作,保证适宜的摊铺、碾压温度、及时摊铺并保证供料和施工的连续性;同时采用大动力机械拌和设备,做到沥青拌和均匀、油石比控制标准。
(5)路面基层要严格验收,局部进行特殊处理面层与基层之间的下封层在施工中要浇洒粘层油,这样可增加面层与基层接触程度,使弯拉应力控制在最小值附近;基层增加弹性模量可有效地减少沥青面层底面的弯拉应力。
3.4加强养护
半刚性基层碾压完成后要及时养生。养生期应满足正常工期要求,切勿为抢工期而提前铺筑面层,造成基层损坏而导致面层产生反射裂缝。沥青路面在行车作用下出现小面积松散,个别坑槽后,要及时进行养护,特别是采用层铺法施工的贯入式路面和表面处治,初期及时养护更为重要。沥青路面出现裂缝损坏应及时治理,否则雨雪水渗入缝内,将造成基层破坏而影响面层。可以采用灌入热沥青材料加以封闭法或乳化沥青稀浆封层或沥青表面处治法来处理。
4.结束语
总之,分析沥青路面影响裂缝产生的因素,掌握防治裂缝的施工技术,精心组织、严格管理,才能铺筑出一条真正合格的沥青路面。