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【摘 要】公路路面在公路建设中越来越占有特殊的重要地位。然而,其缺点在于抗变形能力低,在湿度变化及路面负荷能力过重时易产生裂缝,有可能导致路面结构性破坏,对道路的使用品质与寿命会产生较大影响。本文对公路路面裂缝的成因进行了分析,同时阐述了相对的治理措施。
【关键词】公路路面;裂缝;成因;治理
一、公路路面裂缝的成因分析
1.路面负荷能力过重
现今,导致公路路面出现裂缝病害的原因非常多。其中,公路车辆流动数量、运行车辆超载严重是公路路面因负荷过重而产生裂缝的重要因素。由于车辆在行驶过程中,公路路基底部因为车轮施加在公路路面的集中力而出现外载荷的现象,这种外载荷如果高于公路基层的负荷能力,就会导致公路基层机构出现裂缝以及裂纹。倘若公路长期在这样的载荷情况下,公路路基机构的裂缝就可能会扩展到公路的路面,公路出现这种情况的裂缝多数是网状型的裂缝。
2.沥青公路路面的裂缝
(1)横向裂缝。由于气温骤降,造成沥青公路路面的沥青结构层开始收缩,在进行收缩时,沥青公路不同区域的公路表面会有不同层次的抗拉力度,所以比较薄弱的沥青公路表面就会出现裂缝。另一方面,由于沥青公路路面温度疲劳造成裂缝的情况,这种裂缝病害还会导致反射性的裂缝,特别是体现在沥青公路基层结构相对来说比较薄弱的区域。沥青公路表面层还特别容易发生干缩裂缝的病害,主要是因为干缩应力让沥青公路路面以及基层机构发生比较强的拉应力,在这种强大的拉应力下,很容易导致沥青公路路面出现干缩裂缝等病害。
(2)纵向裂缝。因为沥青公路不均匀的沉降导致了出现纵向裂缝等病害。在公路进行施工时,由于路基结构没有进行均匀的压实、稳定性较差、车辆的重载压力等情况,使沥青公路路基结构出现不均匀沉降,导致沥青公路路基结构的滑动情况,造成沥青公路路面纵向裂缝的病害。同时,沥青公路路面还会发生龟裂等情况,主要是因为公路路基结构的水泥稳定层在一定程度上遭到了破坏,倘若龟裂情况比较严重,沥青公路路面则会发生路面变性或者挤浆等病害。
3.施工质量不合格导致的裂缝
在沥青公路的施工过程中,沥青路面上的感温性属于重要的标准,部分沥青公路在施工时普遍存在使用不合格的沥青混合料的情况,这种现象肯定会造成沥青公路路面发生裂缝病害。在配比沥青混合料时,倘若沥青中出现蜡含量比较高的现象,会降低沥青混合料的延伸度,使用在公路建设时则会降低公路路面的粘结性与耐久性,这种配比的沥青混合料会迅速老化,导致沥青公路路面出现裂缝病害。在配比沥青混合料时,倘若混合料的碎石中含有较多的风化岩或者硅质岩,如沥青混合料的质量不合格的话,会降低混合料的压碎值以及混合料的裹油力,造成碎石与沥青材料之间的粘结强度不大,在施工过程中使用这种混合材料,沥青公路路面也同样容易出现裂缝病害。另外,在沥青路面基层的水泥砂砾中存在不合格的砂砾含量时,也会造成沥青混合料的比例不合格,在混合料含水量方面有比较大的差别,更加会发生翻浆以及软弹等情况。
二、公路路面裂缝的治理措施
1.做好设计方面的工作
(1)面层厚度。严格按照沥青路面设计规范执行,尤其要使路面结构层厚度与沥青混合料类型相一致,即沥青面层厚度要满足集料最大公称尺寸3倍的经验法则。
(2)基层厚度。在面层厚度一定的条件下,路面结构厚度越大,承载力越高。有关资料表明,在其他条件不变的条件下,水泥稳定基层厚度从10cm增加到15cm,板底拉应力减小50%;基层厚度从15cm增加到20cm,板底拉应力减小30%。由此可见,增加结构层厚度是提高路面承载力的主要措施。
(3)做好排水设计。降低地下水位是提高路基乃至路面强度的重要措施。当开挖路基后发现有地下水渗出时,不论流水量大小都要进行处理。对分散水源要设置纵向、横向网状盲沟,对上边坡渗水要设置腹式盲沟。土质地段盲沟深度应低于路床80cm,石质路段盲沟应低于路床40cm。
2.选择抗裂性好的材料做基层
基层材料的性质由于受水分和温度的影响比较大,因此,在进行半刚性路面设计时首先选用抗冲刷性能好,干缩系数和温缩系数小,抗拉强度高的半刚性材料做基层。选择水泥代替石灰做水泥稳定碎石比二灰碎石具有更好的抗裂性能。在施工中,严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,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容许范围内,碾压完成后要及时养生或者立即用乳化沥青做透层或封层。
3.选择具有良好性能的沥青混合料
在施工中选择性能优良的沥青,控制好沥青的三大指标,在稳定度满足要求的前提下,选用针入度较大的沥青做面层可以阻止低温收缩和高温疲劳两种作用引起的路面裂缝。在缺少优质沥青的情况下,应添加一些添加剂或聚合物,以提高沥青的低温抗裂性能和高温稳定性能。沥青混合料的集料应选用表面粗糙,石质坚硬,耐磨性强,嵌挤性好,与沥青黏附性好的材料。如果集料呈酸性,则应增加一定数量的抗剥落剂或石灰粉,确保混合料的抗剥落性能。同时应尽量降低集料的含水量,尽可能使用机制砂。空隙率对面层的疲劳寿命影响很大,密实型沥青混凝土在使用中沥青硬化缓慢,同时也延缓了裂缝的扩展。在选用沥青混合料级配时,尽量采用密级配沥青混凝土,兼顾其高温稳定性、疲劳性和低温抗裂性能。
4.严格控制施工环节的质量
(1)路基填筑。必须严格控制路基的填筑工艺,保证路基的强度。按照沥青路面施工规程的要求,填料首选石、砾、砂类土,其次选用含砾、砂低液限黏土,不能使用粉质土和有机质土。在压实过程中,必须严格控制松铺厚度,每层厚度30cm。
(2)路面施工。在路面施工中,要保证沥青混合料在拌和、运输、摊铺时的温度,尤其是要控制好碾压温度。对于多幅摊铺施工,尽量采用多台摊铺机呈阶梯形摊铺作业,并且采用热接缝。碾压时,尽可能采用初压、复压和终压的步骤,以保证压实度、表面稳定性以及表面平整度。在养生过程中,注意渠化交通和检测表面弯沉值。
5.加强后期的养护
严格养护管理,加强路面保洁,及时维修对产生的各类裂缝病害。当路面出现早期裂缝破坏时,应及时采取补救措施,如用沥青灌缝,避免裂缝继续蔓延,防止水分渗入路面。提倡预防性养护,完善路基路面的排水设施,确保路面排水顺畅,基层与面层之间不得形成“蓄水槽”。 沥青路面的早期损坏应及时处理,避免基层破坏进而加剧面层的破坏,延长路面大修时间,从而延长道路的使用寿命。发生裂缝现象及时组织修复,一般可根据裂缝的宽度和深度确定具体的修补措施,根据路面裂缝的实际情况,常用修复裂缝的方法有4种:压浆法、普通沥青灌缝法、SBR改性乳化沥青灌缝法和进口灌缝胶修补裂缝法。
结语
总之,在公路工程施工过程中,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。
参考文献:
[1] 魏安明.浅谈薄壁桥台裂缝产生原因及预防措施[J]. 黑龙江科技信息. 2011(15).
[2] 张洪刚.水温冻融条件下沥青路面病害特征及发展机理[D].长沙理工大学,2010.
【关键词】公路路面;裂缝;成因;治理
一、公路路面裂缝的成因分析
1.路面负荷能力过重
现今,导致公路路面出现裂缝病害的原因非常多。其中,公路车辆流动数量、运行车辆超载严重是公路路面因负荷过重而产生裂缝的重要因素。由于车辆在行驶过程中,公路路基底部因为车轮施加在公路路面的集中力而出现外载荷的现象,这种外载荷如果高于公路基层的负荷能力,就会导致公路基层机构出现裂缝以及裂纹。倘若公路长期在这样的载荷情况下,公路路基机构的裂缝就可能会扩展到公路的路面,公路出现这种情况的裂缝多数是网状型的裂缝。
2.沥青公路路面的裂缝
(1)横向裂缝。由于气温骤降,造成沥青公路路面的沥青结构层开始收缩,在进行收缩时,沥青公路不同区域的公路表面会有不同层次的抗拉力度,所以比较薄弱的沥青公路表面就会出现裂缝。另一方面,由于沥青公路路面温度疲劳造成裂缝的情况,这种裂缝病害还会导致反射性的裂缝,特别是体现在沥青公路基层结构相对来说比较薄弱的区域。沥青公路表面层还特别容易发生干缩裂缝的病害,主要是因为干缩应力让沥青公路路面以及基层机构发生比较强的拉应力,在这种强大的拉应力下,很容易导致沥青公路路面出现干缩裂缝等病害。
(2)纵向裂缝。因为沥青公路不均匀的沉降导致了出现纵向裂缝等病害。在公路进行施工时,由于路基结构没有进行均匀的压实、稳定性较差、车辆的重载压力等情况,使沥青公路路基结构出现不均匀沉降,导致沥青公路路基结构的滑动情况,造成沥青公路路面纵向裂缝的病害。同时,沥青公路路面还会发生龟裂等情况,主要是因为公路路基结构的水泥稳定层在一定程度上遭到了破坏,倘若龟裂情况比较严重,沥青公路路面则会发生路面变性或者挤浆等病害。
3.施工质量不合格导致的裂缝
在沥青公路的施工过程中,沥青路面上的感温性属于重要的标准,部分沥青公路在施工时普遍存在使用不合格的沥青混合料的情况,这种现象肯定会造成沥青公路路面发生裂缝病害。在配比沥青混合料时,倘若沥青中出现蜡含量比较高的现象,会降低沥青混合料的延伸度,使用在公路建设时则会降低公路路面的粘结性与耐久性,这种配比的沥青混合料会迅速老化,导致沥青公路路面出现裂缝病害。在配比沥青混合料时,倘若混合料的碎石中含有较多的风化岩或者硅质岩,如沥青混合料的质量不合格的话,会降低混合料的压碎值以及混合料的裹油力,造成碎石与沥青材料之间的粘结强度不大,在施工过程中使用这种混合材料,沥青公路路面也同样容易出现裂缝病害。另外,在沥青路面基层的水泥砂砾中存在不合格的砂砾含量时,也会造成沥青混合料的比例不合格,在混合料含水量方面有比较大的差别,更加会发生翻浆以及软弹等情况。
二、公路路面裂缝的治理措施
1.做好设计方面的工作
(1)面层厚度。严格按照沥青路面设计规范执行,尤其要使路面结构层厚度与沥青混合料类型相一致,即沥青面层厚度要满足集料最大公称尺寸3倍的经验法则。
(2)基层厚度。在面层厚度一定的条件下,路面结构厚度越大,承载力越高。有关资料表明,在其他条件不变的条件下,水泥稳定基层厚度从10cm增加到15cm,板底拉应力减小50%;基层厚度从15cm增加到20cm,板底拉应力减小30%。由此可见,增加结构层厚度是提高路面承载力的主要措施。
(3)做好排水设计。降低地下水位是提高路基乃至路面强度的重要措施。当开挖路基后发现有地下水渗出时,不论流水量大小都要进行处理。对分散水源要设置纵向、横向网状盲沟,对上边坡渗水要设置腹式盲沟。土质地段盲沟深度应低于路床80cm,石质路段盲沟应低于路床40cm。
2.选择抗裂性好的材料做基层
基层材料的性质由于受水分和温度的影响比较大,因此,在进行半刚性路面设计时首先选用抗冲刷性能好,干缩系数和温缩系数小,抗拉强度高的半刚性材料做基层。选择水泥代替石灰做水泥稳定碎石比二灰碎石具有更好的抗裂性能。在施工中,严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,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容许范围内,碾压完成后要及时养生或者立即用乳化沥青做透层或封层。
3.选择具有良好性能的沥青混合料
在施工中选择性能优良的沥青,控制好沥青的三大指标,在稳定度满足要求的前提下,选用针入度较大的沥青做面层可以阻止低温收缩和高温疲劳两种作用引起的路面裂缝。在缺少优质沥青的情况下,应添加一些添加剂或聚合物,以提高沥青的低温抗裂性能和高温稳定性能。沥青混合料的集料应选用表面粗糙,石质坚硬,耐磨性强,嵌挤性好,与沥青黏附性好的材料。如果集料呈酸性,则应增加一定数量的抗剥落剂或石灰粉,确保混合料的抗剥落性能。同时应尽量降低集料的含水量,尽可能使用机制砂。空隙率对面层的疲劳寿命影响很大,密实型沥青混凝土在使用中沥青硬化缓慢,同时也延缓了裂缝的扩展。在选用沥青混合料级配时,尽量采用密级配沥青混凝土,兼顾其高温稳定性、疲劳性和低温抗裂性能。
4.严格控制施工环节的质量
(1)路基填筑。必须严格控制路基的填筑工艺,保证路基的强度。按照沥青路面施工规程的要求,填料首选石、砾、砂类土,其次选用含砾、砂低液限黏土,不能使用粉质土和有机质土。在压实过程中,必须严格控制松铺厚度,每层厚度30cm。
(2)路面施工。在路面施工中,要保证沥青混合料在拌和、运输、摊铺时的温度,尤其是要控制好碾压温度。对于多幅摊铺施工,尽量采用多台摊铺机呈阶梯形摊铺作业,并且采用热接缝。碾压时,尽可能采用初压、复压和终压的步骤,以保证压实度、表面稳定性以及表面平整度。在养生过程中,注意渠化交通和检测表面弯沉值。
5.加强后期的养护
严格养护管理,加强路面保洁,及时维修对产生的各类裂缝病害。当路面出现早期裂缝破坏时,应及时采取补救措施,如用沥青灌缝,避免裂缝继续蔓延,防止水分渗入路面。提倡预防性养护,完善路基路面的排水设施,确保路面排水顺畅,基层与面层之间不得形成“蓄水槽”。 沥青路面的早期损坏应及时处理,避免基层破坏进而加剧面层的破坏,延长路面大修时间,从而延长道路的使用寿命。发生裂缝现象及时组织修复,一般可根据裂缝的宽度和深度确定具体的修补措施,根据路面裂缝的实际情况,常用修复裂缝的方法有4种:压浆法、普通沥青灌缝法、SBR改性乳化沥青灌缝法和进口灌缝胶修补裂缝法。
结语
总之,在公路工程施工过程中,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。
参考文献:
[1] 魏安明.浅谈薄壁桥台裂缝产生原因及预防措施[J]. 黑龙江科技信息. 2011(15).
[2] 张洪刚.水温冻融条件下沥青路面病害特征及发展机理[D].长沙理工大学,2010.