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文档简介

公路沥青混凝土路面裂缝病害产生的原因 及防治措施初探 (呼伦贝尔市海拉尔区公路养护管理站,内蒙古 呼伦 贝尔 021000) 摘 要: 结合公路养护的实践,分析了沥青路面裂缝 的形成、危害及裂缝的种类、产生原因 ,提出了裂缝的预 防和处理措施。 关键词:沥青路面;裂缝防治;公路工程 中图分类号:U416.217.042 文献标识码:A 文章编 号:10076921(XX)13012501 “十一五”期间,在国家实施西部刁开发的历史决策 的推动下,内蒙古自治区的公路交通事 业得到跨越式发展。 到 XX 年底,全区公路总里程达到 13 万 km,其中的高级、 次高级路面里 程达到 3.5 万 km,农村牧区公路的现状也得 到显著改善和提高。呼伦贝尔市地处低温高寒地 带,有常 年冻土及季节性冻土地带,随着高等级公路的大量修建, 半刚性类材料以其优良的 工程性能和显著的经济效益在公 路建设中得到了广泛的应用,并在公路建设中越来越占有 特 殊的重要地位。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,当沥青面层较薄 时易形成反射裂缝,沥青路面本身也易产生低温裂缝,沥 青路面一旦出 现裂缝,有可能导致路面结构性破坏,影响 路面的使用功能。 1 沥青路面裂缝形成 沥青路面开裂是世界各国沥青路面使用中均会遇到的 主要病害之一,无论是冰冻地区,还是 非冰冻地区,只是 各自的裂缝严重程度不同而已。沥青路面开裂的原因和裂 缝的形式是多种 多样的,但就沥青路面开裂的主要原因而 论,裂缝可分为两大类,即荷载型裂缝和非荷载型 裂缝。 荷载型裂缝,即主要由于交通荷载作用下产生的疲劳裂缝。 在半刚性基层沥青路面设 计合理、施工质量良好的条件下, 单纯由荷载作用引起面层开裂的可能性不大。非荷载型裂 缝,主要为温度型裂缝。沥青路面温缩型开裂包括低温收 缩开裂与温度疲劳开裂,均体现为 张开型开裂方式。对于 沥青路面基层存在裂缝情形,按沥青面层裂缝开裂部位, 又可以分为 反射裂缝与对应裂缝。 由于环境温度、交通荷载等因素的影响,沥青路面初 期产生的裂缝对沥青路面使用性能常无 明显影响,但由于 半刚性基层自身干缩和温缩应变胀缩产生的拉应力超过半 刚性基层自身的 极限抗拉强度,使其从强度薄弱处产生断 裂,随着路面使用时间的延长。已有的裂缝逐渐向 上扩展 到路表,横向裂缝不断增加。缝宽不断增大,横向裂缝再 不断附生纵向裂缝,最终形 成大小不等独立板块,在表面 水的作用下,致使裂缝附近基层的含水量加大,甚至饱和。 其 结果是路面强度明显降低。在大量行车荷载反复作用下, 产生冲刷、唧浆和沉陷等现象。最 终导致路面很快产生结 构性破坏,使道路结构逐渐丧失承载能力。 2 常用的沥青路面裂缝的预防和处理措施 延缓和减轻半刚性基层沥青混凝土面层的荷载型裂缝 和非荷载型裂缝,可采用两大类方 法:一是在施工期间就 采用相应的预防裂缝或处理措施;二是在维修养护时选用 合适的加铺 层体系。通常。在有条件时,为获得最佳效果, 可综合运用这两类方法。 2.1 提高路基工作区的强度和稳定性 路基是路面的基础,路基工作区又是路基经受行车荷 载影响较大的深度区域,该深度区域具 有足够的强度和整 体稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要,否则 将产生不均匀沉 降使路面发生开裂。因此,必须采取有效 措施处理好影响路基工作区的稳定性和强度的关键 环节, 最大限度地减小路基完工后沉降量。 2.1.1 路基工作区的强度主要是在填筑过程中形成的。 必须严格控制路基的填筑工艺,确 保路基强度。填筑材料 首选石、砾、砂类土,其次选用含砾、砂低液限粘土,再 次选用低液 限粘土。粉质土和有机土不能用于填筑路基。 公路交付使用后,当公路上车辆超载运行时,路基工 作区的实际深度超出了预设深度,这样 未经处理的超出部 分的路基强度、稳定性、刚度明显不足,在实际使用中, 路基路面就会产 生裂缝、沉陷、车辙、变形过大等病害。 因此,面对当前公路超载现象十分普遍的情况下, 笔者建 议在路基施工时对路基工作区的控制深度最好是大于路基 工作区的设计深度,以防患 于未然。 2.1.2 压实度是反映路基强度的重要指标,也是提高 路基强度和稳定性的最经济、最有效 的技术措施,施工中 必须严格检测控制。使其达到规定值。填土层的厚度对压 实度有直接的 影响,施工中要插杆挂线,每层的松铺厚度 不应大于 30cm。检测压实度试坑要打到下一层顶 面,凡是 检测结果达不到规定值的要加压处理,或推除重填。 2.1.3 降低地下水位是提高路基强度的重要措施。路 面底以下 80cm 路床是路基的关键部位 ,它直接承受和吸 收路面的扩散应力,要有足够的强度和稳定性。当开挖后 发现底下渗水, 不论流量大小都要处理。填方地段要采用 较好的材料填筑,土质差的地段要进行换填处理, 确保其 强度和稳定性。 2.2 基层应有合理厚度 当基层厚度增加时,其承载能力也迅速增加,试验证 明,半刚性基层厚度由 10cm 增加到 25cm 时,其承载力提 高为原来的 3 倍。 2.3 修筑防裂路面 研究表明,面层反射裂缝明显地受沥青面层厚度的影 响,厚度超过 15cm 的面层可以有效的防 止受拉疲劳所产 生的裂缝,还可以降低车辆荷载引起的剪应力。 2.4 选择防裂性能好的材料 2.4.1 选用抗冲刷能力好,干缩、温缩系数小、抗拉 能力高的半刚性材料作基层,最好使 用温度膨胀系数低的 骨料。 2.4.2 选用松弛性能好的优质沥青 做面层,保证沥青的针入度、延度等指标;在缺少优 质沥青的情况下。应采用某些添加剂或 聚合物。以提高沥 青的低温抗裂性能及高温稳定性能。 2.4.3 在稳定度满足要求的前提下。选用针人度较大 的沥青作两层。 2.4.4 采用密实型沥青混凝土面层。空隙率对面层的 疲劳寿命有很大影响,密实型沥青混 合料在使用中沥青硬 化缓慢,同时也延缓了裂缝的扩展。 2.4.5 沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、 耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘 附性好的材料。如果集 料呈酸性,则应填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 可能使用人工砂代替原形颗粒的天然砂。 2.4.6 沥青混合料的级配也是一项重要因素。在合理 选配混合料级配时,应兼顾其高温稳 定性,疲劳性能和低 温抗裂性能。以及路表特性和耐久性等各方面的要求。 2.4.7 在条件允许的情况,可以采用间断级配、大空 隙、密实型的沥青玛蹄脂碎石(SMA)混 合料和采用改性沥 青。SMA 混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性能,抗 车辙性能好、 使用寿命长,是防裂路面设计时应选用的一 项新技术。 2.4.8 采用橡胶沥青或聚合物改性沥青在沥青混凝土 表面作封层,可进一步提高表面层的 抗温度裂缝能力。 2.5 设置应力吸收层 2.5.1 在基层与面层之间铺橡胶沥青中间层、预制织 物膜带条、土工织物或土工格栅中间 层、低粘度沥青混凝 土层等均匀应力吸收层。 2.5.2 采用应力吸收薄膜,对减缓反射裂缝的产生与 扩展有明显的效果,可使裂缝处相对 位移产生的应力传到 面层时大为减少,明显降低应力强度因子。而吸收薄膜的 弹性模量越低 ,防裂效果越好。可见应力薄膜应选用低模 量高韧性、大变形率的材料为好。 2.5.3 用土工格栅加筋沥青路面的主要功能是控制车 辙、反射裂缝和疲劳裂缝,不同类型 的格栅性能显著不同。 2.5.4 橡胶沥青吸收膜,是使用废橡胶磨细的粉与热 沥青搅拌后,施于面层中间,形成一 薄膜或与砂石成一薄 层。有试验结果表明,此应力吸收层在面层中间效果最佳。 2.6 施工时控制裂缝发生的措施 2.6.1 在施工方面,控制半刚性基层碾压时的含水量 为最佳含水量的 0.9 倍,压实度达到规 范要求,碾压完成 后要及时保湿养护,防止基层干晒,养护结束后,立即喷 洒沥青乳液,做 成透层或粘层,然后尽快铺沥青面层。 2.6.2 制备沥青混合料时控制好加热时间和加热温度, 不使沥青老化、加强碾压,使沥青 混合料达到规定的压实 度,也可减少反射裂缝。 2.6.3 为了减少沥青面层由于半刚性基层的收缩裂缝 而产生反射裂缝或对应裂缝,应尽可 能采取有效措施来减 少半刚性基层本身的收缩裂缝。 3 结束语 公路铺设沥青面层前,采取裂缝预防措施和处理技术 可以大大减少路面裂缝的出现。这种思 路和

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