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摘要:本文首先介绍了高速公路沥青路面裂缝的型式,然后分析了高速公路沥青路面裂缝的成因,最后探讨了解决高速公路沥青路面裂缝的预防性处治。
关键词:高速公路;沥青路面;裂缝;成因;预防性处治
中图分类号:U416文献标识码: A
高速公路沥青路面在投入使用后,随着使用时间的增加会逐渐出现包括裂缝在内的各种形式的损坏。裂缝的产生和发展导致降水通过裂缝进入路面结构内部,伴随行车荷载的作用,会直接造成或间接诱发诸如唧浆、龟裂、沉陷、坑槽等各种水损坏的出现,从而导致路面结构寿命的快速衰减、平整度(使用性能)的急剧恶化,对行车安全构成威胁。沥青路面早期裂缝问题存在已久,只是出现时间、程度有所差异,是数十年来国内外公路界一直关注的焦点问题之一,目前在路面结构组合、材料设计、施工管理方面均已考虑了防止裂缝早期出现的措施。合理的裂缝处理、综合养护措施对延长高速公路使用寿命、延缓大修期具有重要的现实意义。
1高速公路沥青路面裂缝的型式
沥青路面裂缝按裂缝的形状可分为纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝(龟裂)和不规则裂缝等四种型式。
1.1纵向裂缝
损坏特征:与道路中线大致平行的长直裂缝,有时伴有少量支缝。这类裂缝通常由路基、基层沉降,或施工接缝质量或结构承载力不足而引起。路基、基层沉降引起的纵缝,通常断断续续,绵延很长;施工搭接引起的纵缝,其形态特征是长且直;而结构承载力不足引起的纵缝多出现在路面边缘,由于路基湿软造成承载力不足,从而导致纵缝。
1.2横向裂缝
损坏特征:与道路中线近于垂直的裂缝,有时伴有少量支缝。横向裂缝多由路基、基层裂缝的反射或由路面低温收缩造成;最初多出现于路面两侧,逐渐发展形成贯通路幅的横缝。
1.3网状裂缝(龟裂)
损坏特征:相互交错的裂缝将路面分割成形似网状或龟纹状的锐角多边形小块,块的尺寸小于50cm×50cm。网状裂缝(龟裂)是行车荷载的重复作用而引起的疲劳裂缝,其最初形态是一条或几条平行的纵缝,随着荷载重复作用次数的增加,平行纵缝间出现了横向、斜向连接缝,形成多边的、锐角的、形似网状、龟裂状的裂缝型式。
1.4不规则裂缝
损坏特征:路面裂缝呈不规则形状,块的最长边长小于100cm。不规则裂缝主要由面层材料的收缩和温度的周期性变化所致。
2高速公路沥青路面裂缝的成因
2.1 高速公路沥青路面载荷过重
目前,很多高速公路车流量较大,而且重载车辆数量也越来越多,很多载重车辆严重超载,造成了高速公路沥青路面的荷载裂缝。由于车轮荷载的压力促使半刚性基层底部产生拉应力,这种力量超出基层的抗拉强度时,就导致了基层底部出现开裂。在长期的荷载作用力下,裂缝逐渐扩展到沥青面层,裂缝表现为稠密的网状裂缝。
2.2 沥青路面上的温度裂缝
高速公路沥青路面上的温度裂缝主要是横向裂缝,它从路基边缘到路中心产生裂缝。这种温度裂缝包括温度收缩裂缝,也就是由于温度下降而导致沥青面层收缩,因公路沥青面层面的抗拉强度不同,因而相对薄弱的断面就会断裂;其次是温度疲劳裂缝,就是由于昼夜温差大使沥青面层产生疲劳裂缝,这种疲劳裂缝引起反射裂缝,尤其出现在基层上较薄的高速公路的沥青面,相反,如果高速公路的沥青面层较厚时,就能起到隔温保护作用,降低了面层的反射裂缝。而产生的对应裂缝由于干缩和干缩应力使基层表面产生很大的拉应力,很容易产生干缩裂缝。因此,铺筑高速公路沥青面层应较厚使基层的水分减少缓慢,达到含水量平衡,减少对沥青路面的影响。
2.3 高速公路的路基破坏导致的裂缝
高速公路的路基由于压实不均匀、路基稳定性差,并且在重载车的作用力下,使地基产生不均匀沉降,导致了路基发生滑动,将路面拉裂,出现纵向裂缝,以及由于高速公路施工缝压实度不足,甚至出现了翻浆。
高速公路路面也会出现龟裂现象。这种龟裂是由于水泥稳定砂砾基层的破坏,严重时出现高速公路路面的形变和挤浆现象。其原因主要包括路基厚度不足、强度不够、路面发生疲劳破坏、水损坏。从理论上进行分析造成高速公路沥青面层裂缝的主要原因是路面基层未按规范和标准施工,其强度和密实度达不到要求。对于高速公路的路基砂砾垫层可以导致产生路面裂缝的原因。路基软弹、翻浆现象是由于天然砂砾一次性路上备料过多,导致路基表面积水浸泡路基;砂砾垫层施工段被雨水从砂砾垫层渗到路基表面,浸泡路基。砂砾垫层的质量比较低导致出现路面裂缝。
2.4 施工质量造成路面裂缝
高速公路施工的沥青混合料质量达不到要求,而导致路面裂缝。在路面上的沥青的感温性是重要的指标。首先,如果沥青里含蜡量较高,则其延度小,粘结性和耐久性也差,就使得沥青容易老化,更容易使高速公路产生裂缝。其次,沥青混合料中的碎石质量不合格,如碎石含风化岩和硅质岩较多,这样的沥青混合料的压碎值就很低,石料的裹油力下降,使沥青与碎石之间的粘结力下降,使沥青路面裂缝更容易产生。最后,高速公路路面的水泥稳定砂砾基层出现的问题。如砂砾的级配不合理,掺加的破碎砾石含量未及时加以调整,都会出现混合料级配低。而混合料的含水量受到原材料含水量的变化和天气的影响产生了变化,在施工过程中加入的水量如不能够合理的控制和调整,就会使混合料含水量出现较大偏差,而使路面出现软弹和翻浆现象。
3解决高速公路沥青路面裂缝的预防性处治
3.1防治路基软弹、翻浆现象
高速公路路面如果出现路基的软弹、翻浆现象后,应及时采取措施,换填砂砾并压实。要对砂砾垫层进行有效质量控制,要选用含泥量合适的天然砂砾,其级配和含石量要达到施工标准,同时也要检测施工质量,如果不合格的情况,就必须掺配破碎砾石或碎石。施工时,根据天气情况,严格控制洒水量,并做到及时碾压。
3.2控制水稳基层养护
对于混合料的施工,要根据混合料的级配而随时进行检查及调整。并且要依据材料的含水量和施工过程中的天气情况,控制好混合料的含水量。在施工过程中要及时碾压,发现有软弹、翻浆现象必须立即换填。同时,要加强基层的养生,必须使基层的表面一直保持湿润。在此期间,要限制超限车辆的行驶。
3.3灌缝
灌缝是为了阻止水分进入现存的裂缝中,补缝和灌缝分别指处理几乎不活动的裂缝和正在温度及车轮荷载下发展的裂缝。由于路面结构采用半刚性基层沥青路面结构,因而当路面出现了不同程度反射裂缝时,为了防止雨水冲刷及在荷载作用下裂缝扩展,应及时对裂缝进行灌缝。目前国内常用的裂缝修补方法有普通沥青灌缝、SBR改性乳化沥青灌缝、路面裂缝密封胶修补裂缝和压浆法修补裂缝。
3.4坑槽修补
针对路面出现的局部破坏如坑槽、松散等,常采用的修补方法为热补法和冷补法。就地热补法是将破坏区域的旧沥青混合料全部清除,然后再用新沥青混合料填补,这种修补方法可以保证修补质量,但大量的旧沥青混合料被废弃,造成了资源的极大浪费和环境污染。为了避免资料的浪费,国内不同省份都进行了冷补材料的开发和应用。
3.5路表封层
3.5.1雾状封层
雾状封层的作用是封闭路面,阻止路面开裂松散,延缓路面老化,提供路面边缘与路肩的轮廓。雾状封层仅仅是在路表面喷洒不含集料稀释的乳化沥青。施工可行性:需要乳化沥青的破乳时间,因此施工后要封闭2h以便破乳。
3.5.2沥青表处
沥青表处通过喷洒聚合物改性沥青填充空隙和裂缝;喷洒细集料或沙子;再喷洒聚合物改性沥青;最后使用胶轮压路机碾压。气候:适合各种气候环境,在高温干燥环境下最优。施工可行性:路表面需要清洁,需要特别的铣刨设备。
3.5.3碎石封层
碎石封层在路面喷洒乳化瀝青后,洒布碎石石屑,用压路机将骨料嵌挤进原路面50%-70%,效果与集料级配、最大粒径相关,可进行罩面及提高抗滑性能。施工可行性:路表面需要清洁,在温暖时间施工。碎石洒布要紧跟沥青洒布,碾压要紧跟碎石洒布,大概要封闭2h才能开放交通。
3.5.4薄层热拌沥青混合料
薄层热拌沥青混合料铺设厚度19-38mm 的沥青混合料,密级配、开级配、SMA均可。薄层沥青虽作为功能层考虑,但仍然部分承担了车轮荷载的应力分布。
4结语
沥青混凝土路面各种裂缝产生的原因是多方面的,但在很大程度上是由于不规范施工造成的,所以在铺设沥青混凝土前,针对裂缝产生的不同因素,采取有效的裂缝预防措施和处理技术可以大大减少路面裂缝的出现,提高路面使用性能,延长路面使用寿命,使行车更舒适,更安全。
参考文献:
[1]冯文魁,张名成.提高沥青路面抗裂性能的关键技术措施研究[J].山西建筑, 2010,36(11)
[2]赵佳军.沪宁高速公路沥青路面预防性养护技术[J].现代交通科技,2006,(6)
[3]贾刚.高速公路沥青砼路面裂缝的处治[J].公路与汽运,2006,(4)
关键词:高速公路;沥青路面;裂缝;成因;预防性处治
中图分类号:U416文献标识码: A
高速公路沥青路面在投入使用后,随着使用时间的增加会逐渐出现包括裂缝在内的各种形式的损坏。裂缝的产生和发展导致降水通过裂缝进入路面结构内部,伴随行车荷载的作用,会直接造成或间接诱发诸如唧浆、龟裂、沉陷、坑槽等各种水损坏的出现,从而导致路面结构寿命的快速衰减、平整度(使用性能)的急剧恶化,对行车安全构成威胁。沥青路面早期裂缝问题存在已久,只是出现时间、程度有所差异,是数十年来国内外公路界一直关注的焦点问题之一,目前在路面结构组合、材料设计、施工管理方面均已考虑了防止裂缝早期出现的措施。合理的裂缝处理、综合养护措施对延长高速公路使用寿命、延缓大修期具有重要的现实意义。
1高速公路沥青路面裂缝的型式
沥青路面裂缝按裂缝的形状可分为纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝(龟裂)和不规则裂缝等四种型式。
1.1纵向裂缝
损坏特征:与道路中线大致平行的长直裂缝,有时伴有少量支缝。这类裂缝通常由路基、基层沉降,或施工接缝质量或结构承载力不足而引起。路基、基层沉降引起的纵缝,通常断断续续,绵延很长;施工搭接引起的纵缝,其形态特征是长且直;而结构承载力不足引起的纵缝多出现在路面边缘,由于路基湿软造成承载力不足,从而导致纵缝。
1.2横向裂缝
损坏特征:与道路中线近于垂直的裂缝,有时伴有少量支缝。横向裂缝多由路基、基层裂缝的反射或由路面低温收缩造成;最初多出现于路面两侧,逐渐发展形成贯通路幅的横缝。
1.3网状裂缝(龟裂)
损坏特征:相互交错的裂缝将路面分割成形似网状或龟纹状的锐角多边形小块,块的尺寸小于50cm×50cm。网状裂缝(龟裂)是行车荷载的重复作用而引起的疲劳裂缝,其最初形态是一条或几条平行的纵缝,随着荷载重复作用次数的增加,平行纵缝间出现了横向、斜向连接缝,形成多边的、锐角的、形似网状、龟裂状的裂缝型式。
1.4不规则裂缝
损坏特征:路面裂缝呈不规则形状,块的最长边长小于100cm。不规则裂缝主要由面层材料的收缩和温度的周期性变化所致。
2高速公路沥青路面裂缝的成因
2.1 高速公路沥青路面载荷过重
目前,很多高速公路车流量较大,而且重载车辆数量也越来越多,很多载重车辆严重超载,造成了高速公路沥青路面的荷载裂缝。由于车轮荷载的压力促使半刚性基层底部产生拉应力,这种力量超出基层的抗拉强度时,就导致了基层底部出现开裂。在长期的荷载作用力下,裂缝逐渐扩展到沥青面层,裂缝表现为稠密的网状裂缝。
2.2 沥青路面上的温度裂缝
高速公路沥青路面上的温度裂缝主要是横向裂缝,它从路基边缘到路中心产生裂缝。这种温度裂缝包括温度收缩裂缝,也就是由于温度下降而导致沥青面层收缩,因公路沥青面层面的抗拉强度不同,因而相对薄弱的断面就会断裂;其次是温度疲劳裂缝,就是由于昼夜温差大使沥青面层产生疲劳裂缝,这种疲劳裂缝引起反射裂缝,尤其出现在基层上较薄的高速公路的沥青面,相反,如果高速公路的沥青面层较厚时,就能起到隔温保护作用,降低了面层的反射裂缝。而产生的对应裂缝由于干缩和干缩应力使基层表面产生很大的拉应力,很容易产生干缩裂缝。因此,铺筑高速公路沥青面层应较厚使基层的水分减少缓慢,达到含水量平衡,减少对沥青路面的影响。
2.3 高速公路的路基破坏导致的裂缝
高速公路的路基由于压实不均匀、路基稳定性差,并且在重载车的作用力下,使地基产生不均匀沉降,导致了路基发生滑动,将路面拉裂,出现纵向裂缝,以及由于高速公路施工缝压实度不足,甚至出现了翻浆。
高速公路路面也会出现龟裂现象。这种龟裂是由于水泥稳定砂砾基层的破坏,严重时出现高速公路路面的形变和挤浆现象。其原因主要包括路基厚度不足、强度不够、路面发生疲劳破坏、水损坏。从理论上进行分析造成高速公路沥青面层裂缝的主要原因是路面基层未按规范和标准施工,其强度和密实度达不到要求。对于高速公路的路基砂砾垫层可以导致产生路面裂缝的原因。路基软弹、翻浆现象是由于天然砂砾一次性路上备料过多,导致路基表面积水浸泡路基;砂砾垫层施工段被雨水从砂砾垫层渗到路基表面,浸泡路基。砂砾垫层的质量比较低导致出现路面裂缝。
2.4 施工质量造成路面裂缝
高速公路施工的沥青混合料质量达不到要求,而导致路面裂缝。在路面上的沥青的感温性是重要的指标。首先,如果沥青里含蜡量较高,则其延度小,粘结性和耐久性也差,就使得沥青容易老化,更容易使高速公路产生裂缝。其次,沥青混合料中的碎石质量不合格,如碎石含风化岩和硅质岩较多,这样的沥青混合料的压碎值就很低,石料的裹油力下降,使沥青与碎石之间的粘结力下降,使沥青路面裂缝更容易产生。最后,高速公路路面的水泥稳定砂砾基层出现的问题。如砂砾的级配不合理,掺加的破碎砾石含量未及时加以调整,都会出现混合料级配低。而混合料的含水量受到原材料含水量的变化和天气的影响产生了变化,在施工过程中加入的水量如不能够合理的控制和调整,就会使混合料含水量出现较大偏差,而使路面出现软弹和翻浆现象。
3解决高速公路沥青路面裂缝的预防性处治
3.1防治路基软弹、翻浆现象
高速公路路面如果出现路基的软弹、翻浆现象后,应及时采取措施,换填砂砾并压实。要对砂砾垫层进行有效质量控制,要选用含泥量合适的天然砂砾,其级配和含石量要达到施工标准,同时也要检测施工质量,如果不合格的情况,就必须掺配破碎砾石或碎石。施工时,根据天气情况,严格控制洒水量,并做到及时碾压。
3.2控制水稳基层养护
对于混合料的施工,要根据混合料的级配而随时进行检查及调整。并且要依据材料的含水量和施工过程中的天气情况,控制好混合料的含水量。在施工过程中要及时碾压,发现有软弹、翻浆现象必须立即换填。同时,要加强基层的养生,必须使基层的表面一直保持湿润。在此期间,要限制超限车辆的行驶。
3.3灌缝
灌缝是为了阻止水分进入现存的裂缝中,补缝和灌缝分别指处理几乎不活动的裂缝和正在温度及车轮荷载下发展的裂缝。由于路面结构采用半刚性基层沥青路面结构,因而当路面出现了不同程度反射裂缝时,为了防止雨水冲刷及在荷载作用下裂缝扩展,应及时对裂缝进行灌缝。目前国内常用的裂缝修补方法有普通沥青灌缝、SBR改性乳化沥青灌缝、路面裂缝密封胶修补裂缝和压浆法修补裂缝。
3.4坑槽修补
针对路面出现的局部破坏如坑槽、松散等,常采用的修补方法为热补法和冷补法。就地热补法是将破坏区域的旧沥青混合料全部清除,然后再用新沥青混合料填补,这种修补方法可以保证修补质量,但大量的旧沥青混合料被废弃,造成了资源的极大浪费和环境污染。为了避免资料的浪费,国内不同省份都进行了冷补材料的开发和应用。
3.5路表封层
3.5.1雾状封层
雾状封层的作用是封闭路面,阻止路面开裂松散,延缓路面老化,提供路面边缘与路肩的轮廓。雾状封层仅仅是在路表面喷洒不含集料稀释的乳化沥青。施工可行性:需要乳化沥青的破乳时间,因此施工后要封闭2h以便破乳。
3.5.2沥青表处
沥青表处通过喷洒聚合物改性沥青填充空隙和裂缝;喷洒细集料或沙子;再喷洒聚合物改性沥青;最后使用胶轮压路机碾压。气候:适合各种气候环境,在高温干燥环境下最优。施工可行性:路表面需要清洁,需要特别的铣刨设备。
3.5.3碎石封层
碎石封层在路面喷洒乳化瀝青后,洒布碎石石屑,用压路机将骨料嵌挤进原路面50%-70%,效果与集料级配、最大粒径相关,可进行罩面及提高抗滑性能。施工可行性:路表面需要清洁,在温暖时间施工。碎石洒布要紧跟沥青洒布,碾压要紧跟碎石洒布,大概要封闭2h才能开放交通。
3.5.4薄层热拌沥青混合料
薄层热拌沥青混合料铺设厚度19-38mm 的沥青混合料,密级配、开级配、SMA均可。薄层沥青虽作为功能层考虑,但仍然部分承担了车轮荷载的应力分布。
4结语
沥青混凝土路面各种裂缝产生的原因是多方面的,但在很大程度上是由于不规范施工造成的,所以在铺设沥青混凝土前,针对裂缝产生的不同因素,采取有效的裂缝预防措施和处理技术可以大大减少路面裂缝的出现,提高路面使用性能,延长路面使用寿命,使行车更舒适,更安全。
参考文献:
[1]冯文魁,张名成.提高沥青路面抗裂性能的关键技术措施研究[J].山西建筑, 2010,36(11)
[2]赵佳军.沪宁高速公路沥青路面预防性养护技术[J].现代交通科技,2006,(6)
[3]贾刚.高速公路沥青砼路面裂缝的处治[J].公路与汽运,2006,(4)