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摘要:沥青路面裂缝是路面最常见的病害之一,且成因和形式多种多样。通过对各种裂缝的分类和成因分析,提出了裂缝综合治理方法。
关键词:沥青路面;裂缝;处理措施
中图分类号:U416.217文献标识码: A 文章编号:
随着国民经济的快速发展,我国公路建设有了长足的进步,全国各等级的公路大面积修建,高速公路网已基本建成。在已修筑的高等级公路中,半刚性材料以其优良的工程性能和显著的经济效益得到了广泛的应用,并在公路建设中占有越来越重要的地位。然而,半刚性材料的缺点在于抗变形能力低,在温度、湿度变化时易产生裂缝,从而使沥青面层形成反射裂缝。沥青路面一旦出现裂缝,就可能导致路面结构破坏,影响路面的使用功能和耐久性。
一、裂缝的分类
路面裂缝是路面破损最常见的病害之一,它的危害在于水分不断从裂缝中渗入使基层甚至路基软化,导致路面承载力下降,加速路面破坏[1]。路面裂缝主要包括横向裂缝、纵向裂缝和龟裂。
1.1 横向裂缝
横向裂缝分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类,荷载性裂缝是由于路面设计不当或施工质量低劣,或由于车辆严重超载,至使沥青面层或半刚性基层产生的拉应力超过其疲劳强度而产生裂缝;非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式,它有两种情况:沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射裂缝[2]。
1.2纵向裂缝
纵向裂缝产生的原因有三种:一种是沥青面层分幅摊铺时,两幅接茬未处理好,在行车荷载的作用下逐渐开裂;第二种是由于路基压实度不均匀或路基边缘受水浸蚀产生不均匀沉陷而引起的裂缝;第三种是路基加宽工程中新老路基存在施工缝,压实度和强度不均匀而引起的整个施工路段裂缝。
1.3不规则裂缝
这种裂缝主要是由于路面的整体强度不足而引起的。其原因是路面结构設计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配合比不当或未拌和均匀等。也可能是路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,沉降后引起的不规则裂缝。
1.4反射裂缝
(1)反射裂缝是半刚性基层裂缝反射到路面形成的裂缝。产生的原因是当半刚性基层建成以后,内部的物理化学反应要持续一个相当长的时间,基层材料的强度和刚度随着龄期的增长而不断加强。这类材料对温度和湿度的变化特别敏感,如果施工质量差,就导致基层产生干缩裂缝,而其下承层与该层之间的磨阻作用抑制了其收缩,产生拉应力,当应力超过其抗拉强度时则发生断裂。这种裂缝一般发生在使用期间的初冬季节,也可能发生在施工过程中基层铺筑后到尚未覆盖沥青面层之前。当半刚性基层开裂以后,在沥青面层与半刚性基层间的裂缝处形成一个薄弱点。由于荷载应力与温度应力的共同作用,在该点的沥青面层底面产生应力集中,引起沥青面层开裂。反射裂缝一般为横向裂缝,其间距大小取决于当地的气候条件、沥青面层的厚度,以及半刚性基层和沥青层材料的抗裂性能。当温差变化较大、沥青面层较薄、半刚性基层和沥青面层材料的抗裂性能较差时,则裂缝间距较小;反之,则较大[3]。
(2)反射裂缝会对路面性能和耐久性产生不利的影响,这些不利影响包括:①防水性降低,路表出现裂缝,会使路表水进入路面结构内部,甚至进入对湿度敏感的路基土中;②引起路基过大压应力,由于存在裂缝,造成路面板体不连续,在行车荷载作用下将加大板体边缘的变形,从而在裂缝处传递过大压力至路基顶面;③增大路面应力和变形,路面结构板体边缘变形,会在路面结构内(尤其基层)产生很大的应力和变形,在行车荷载作用下将缩短这些结构层的寿命;④磨耗层沿裂缝的破坏,在车辆、水分、霜冻等因素的综合作用下,磨耗层常会沿裂缝发生骨料或小块沥青的剥落,影响行车舒适性,且导致路表水下浸,影响到路基的强度与稳定性。更为重要的是,在行车荷载反复作用和周期性变化环境温度的影响下,常常使得裂缝迅速向四周扩展,大大缩短了上面层的使用寿命。
1.5温度裂缝
沥青面层上的非荷载型裂缝主要是温度裂缝,温度裂缝有两种:一种是低温收缩裂缝(低温裂缝);另一种是温度疲劳裂缝[4]。
(1)低温裂缝:由于沥青面层在路面中是受到约束的,面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度,沥青面层就会开裂。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好,允许有一定的自由收缩时,裂缝就更容易发生。
(2)温度疲劳裂缝:由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小,加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松驰性能降低,最终超过抗拉极限强度,使路面产生裂缝。
二、裂缝的处理措施
沥青路面裂缝产生后,应及时予以处理,防止水等有害物质侵入,影响道路使用寿命。对于细裂缝(2mm~5mm)可用乳化沥青进行灌缝处理;对于大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如SBS改性沥青)进行灌缝处理;灌缝前,必须清除缝内、缝边碎料、垃圾等杂物,并保证缝内干燥,灌缝后,表面应洒布粗砂或3mm~5mm的石屑[5]。
三、结语
裂缝已成为沥青混凝土路面最主要的危害之一,且成因和形式多种多样。在今后的沥青混凝土路面施工过程中,不断总结经验,分析原因,提高施工人员的素质,就能够有效减少沥青混凝土路面病害的发生。另外,还必须建立健全质量保证体系。从管理、设计、监理到施工单位,层层重视、层层控制、层层落实,只有这样,才能从根本上减少沥青路面裂缝现象的发生,使公路建设质量得到全面提高。
参考文献:
[1]潘良骏.浅谈沥青砼路面的常见病害与防治[J].泰州职业技术学院学报,2011,6.127-129
[2]伟喜成.沥青混凝土路面裂缝成因分析[J].黑龙江交通科技,2011,9.102
[3]商宇峰.浅析沥青路面反射裂缝的产生原因[J].黑龙江交通科技,2011,9.150
[4]王新菊.浅论高速公路沥青混凝土路面产生裂缝原因及其防治措施[J].黑龙江交通科技,20118.100
[5]李迎途.沥青混凝土路面裂缝成因分析与对策[J].科技资讯,2011,22.112
作者介绍:路崇弟,工程师,男,陕西省西安公路管理局,研究方向:公路路基路面现代化施工研究。
关键词:沥青路面;裂缝;处理措施
中图分类号:U416.217文献标识码: A 文章编号:
随着国民经济的快速发展,我国公路建设有了长足的进步,全国各等级的公路大面积修建,高速公路网已基本建成。在已修筑的高等级公路中,半刚性材料以其优良的工程性能和显著的经济效益得到了广泛的应用,并在公路建设中占有越来越重要的地位。然而,半刚性材料的缺点在于抗变形能力低,在温度、湿度变化时易产生裂缝,从而使沥青面层形成反射裂缝。沥青路面一旦出现裂缝,就可能导致路面结构破坏,影响路面的使用功能和耐久性。
一、裂缝的分类
路面裂缝是路面破损最常见的病害之一,它的危害在于水分不断从裂缝中渗入使基层甚至路基软化,导致路面承载力下降,加速路面破坏[1]。路面裂缝主要包括横向裂缝、纵向裂缝和龟裂。
1.1 横向裂缝
横向裂缝分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类,荷载性裂缝是由于路面设计不当或施工质量低劣,或由于车辆严重超载,至使沥青面层或半刚性基层产生的拉应力超过其疲劳强度而产生裂缝;非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式,它有两种情况:沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射裂缝[2]。
1.2纵向裂缝
纵向裂缝产生的原因有三种:一种是沥青面层分幅摊铺时,两幅接茬未处理好,在行车荷载的作用下逐渐开裂;第二种是由于路基压实度不均匀或路基边缘受水浸蚀产生不均匀沉陷而引起的裂缝;第三种是路基加宽工程中新老路基存在施工缝,压实度和强度不均匀而引起的整个施工路段裂缝。
1.3不规则裂缝
这种裂缝主要是由于路面的整体强度不足而引起的。其原因是路面结构設计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配合比不当或未拌和均匀等。也可能是路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,沉降后引起的不规则裂缝。
1.4反射裂缝
(1)反射裂缝是半刚性基层裂缝反射到路面形成的裂缝。产生的原因是当半刚性基层建成以后,内部的物理化学反应要持续一个相当长的时间,基层材料的强度和刚度随着龄期的增长而不断加强。这类材料对温度和湿度的变化特别敏感,如果施工质量差,就导致基层产生干缩裂缝,而其下承层与该层之间的磨阻作用抑制了其收缩,产生拉应力,当应力超过其抗拉强度时则发生断裂。这种裂缝一般发生在使用期间的初冬季节,也可能发生在施工过程中基层铺筑后到尚未覆盖沥青面层之前。当半刚性基层开裂以后,在沥青面层与半刚性基层间的裂缝处形成一个薄弱点。由于荷载应力与温度应力的共同作用,在该点的沥青面层底面产生应力集中,引起沥青面层开裂。反射裂缝一般为横向裂缝,其间距大小取决于当地的气候条件、沥青面层的厚度,以及半刚性基层和沥青层材料的抗裂性能。当温差变化较大、沥青面层较薄、半刚性基层和沥青面层材料的抗裂性能较差时,则裂缝间距较小;反之,则较大[3]。
(2)反射裂缝会对路面性能和耐久性产生不利的影响,这些不利影响包括:①防水性降低,路表出现裂缝,会使路表水进入路面结构内部,甚至进入对湿度敏感的路基土中;②引起路基过大压应力,由于存在裂缝,造成路面板体不连续,在行车荷载作用下将加大板体边缘的变形,从而在裂缝处传递过大压力至路基顶面;③增大路面应力和变形,路面结构板体边缘变形,会在路面结构内(尤其基层)产生很大的应力和变形,在行车荷载作用下将缩短这些结构层的寿命;④磨耗层沿裂缝的破坏,在车辆、水分、霜冻等因素的综合作用下,磨耗层常会沿裂缝发生骨料或小块沥青的剥落,影响行车舒适性,且导致路表水下浸,影响到路基的强度与稳定性。更为重要的是,在行车荷载反复作用和周期性变化环境温度的影响下,常常使得裂缝迅速向四周扩展,大大缩短了上面层的使用寿命。
1.5温度裂缝
沥青面层上的非荷载型裂缝主要是温度裂缝,温度裂缝有两种:一种是低温收缩裂缝(低温裂缝);另一种是温度疲劳裂缝[4]。
(1)低温裂缝:由于沥青面层在路面中是受到约束的,面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度,沥青面层就会开裂。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好,允许有一定的自由收缩时,裂缝就更容易发生。
(2)温度疲劳裂缝:由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小,加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松驰性能降低,最终超过抗拉极限强度,使路面产生裂缝。
二、裂缝的处理措施
沥青路面裂缝产生后,应及时予以处理,防止水等有害物质侵入,影响道路使用寿命。对于细裂缝(2mm~5mm)可用乳化沥青进行灌缝处理;对于大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如SBS改性沥青)进行灌缝处理;灌缝前,必须清除缝内、缝边碎料、垃圾等杂物,并保证缝内干燥,灌缝后,表面应洒布粗砂或3mm~5mm的石屑[5]。
三、结语
裂缝已成为沥青混凝土路面最主要的危害之一,且成因和形式多种多样。在今后的沥青混凝土路面施工过程中,不断总结经验,分析原因,提高施工人员的素质,就能够有效减少沥青混凝土路面病害的发生。另外,还必须建立健全质量保证体系。从管理、设计、监理到施工单位,层层重视、层层控制、层层落实,只有这样,才能从根本上减少沥青路面裂缝现象的发生,使公路建设质量得到全面提高。
参考文献:
[1]潘良骏.浅谈沥青砼路面的常见病害与防治[J].泰州职业技术学院学报,2011,6.127-129
[2]伟喜成.沥青混凝土路面裂缝成因分析[J].黑龙江交通科技,2011,9.102
[3]商宇峰.浅析沥青路面反射裂缝的产生原因[J].黑龙江交通科技,2011,9.150
[4]王新菊.浅论高速公路沥青混凝土路面产生裂缝原因及其防治措施[J].黑龙江交通科技,20118.100
[5]李迎途.沥青混凝土路面裂缝成因分析与对策[J].科技资讯,2011,22.112
作者介绍:路崇弟,工程师,男,陕西省西安公路管理局,研究方向:公路路基路面现代化施工研究。