淺談瀝青路面裂縫處理產生的原因及防治措施
黃寧宇
摘 要:隨著國民經濟的快速發展,我國公路建設也發展迅速,這給國民經濟的持續增長帶來很大益處,但是道路病害也日益增多,道路裂縫病害就是其中之一,給道路的正常使用帶來很大麻煩。現在就公路發生的一些裂縫的病害成因、危害以及防治情況做一探討。
關鍵詞:道路病害;裂縫;防治
1 瀝青路面裂縫產生的原因
瀝青路面出現裂縫的主要形式為:縱向裂縫、橫向裂縫以及網裂、龜裂等不規則裂縫。
1.1橫向裂縫
橫向裂縫是瀝青路面病害的常見病害之一。從橫向裂縫的表現形式:(1)低溫橫向裂縫。就瀝青混凝土自身材料性質而言,瀝青混凝土是一種熱脹冷縮型材料,其在溫度變化超出瀝青混凝土的極限拉應力,容易產生低溫裂縫和溫度疲勞裂縫、反射裂縫等。(2)地基的施工質量、填土高度、壓實度及交通量等因素所產生的裂縫。
1.2縱向裂縫
(1)瀝青路面產生縱向裂縫主要有路基填筑質量、通車后地基的整體穩定性、路基填料本身等原因。(2)造成地基承載力下降,路基整體強度降低,在重車荷載的反復作用下,容易產生路面縱向開裂。(3)當瀝青路面出現輕微裂縫或其它原因引起瀝青表面的自由水進入路面基層,特別是半剛性基層材料,水份不能夠及時排出,經過長時間的重車行車碾壓,再加上半剛性基層施工接縫處理不當產生的縱向裂縫。(4)由于重型車輛經常沿一個車道行使,容易造成縱向裂縫。
1.3不規則裂縫
產生不規則裂縫的主要原因有:(1)半剛性材料層之間或半剛性層下有夾層土。素土夾層遇水潮濕后,使路面承載能力下降,載重車輛通過時容易產生“彈簧”現象,表面容易產生不規則裂縫。(2)半剛性基層厚度不足,而其下底基層又不是半剛性材料的路面結構,特別是在路基壓實度不夠或承載能力降低的情況下,也會產生不規則裂縫。(3)在瀝青面層混凝土施工中,瀝青混合料的油石比、拌合溫度掌握不好,瀝青混凝土路面在行車荷載的作用下也會產生不規則裂縫等。
2 裂縫形成后對道路的危害
由于環境溫度、交通荷載等因素的影響,瀝青路面初期產生的裂縫對瀝青路面使用性能常無明顯影響,但由于半剛性基層自身干縮和溫縮應變脹縮產生的拉應力超過半剛性基層自身的極限抗拉強度,使其從強度薄弱處產生斷裂,隨著路面使用時間的延長。已有的裂縫逐漸向上擴展到路表,橫向裂縫不斷增加。縫寬不斷增大,橫向裂縫再不斷附生縱向裂縫,最終形成大小不等獨立板塊,在表面水的作用下,致使裂縫附近基層的含水量加大,甚至飽和。其結果是路面強度明顯降低,在大量行車荷載反復作用下,產生沖刷、唧漿和沉陷等現象,聚終導致路面很快產生結構性破壞,使道路結構逐漸喪失承載能力。這些病害,如得不到及時治理,對社會車輛形成一種潛在的危害,也極大地縮短道路的服務壽命,給國家造成極大的經濟損失。
3 瀝青路面裂縫的預防和處理措施
延緩和減輕半剛性基層瀝青混凝土面層的荷載型裂縫和非荷載型裂縫,可采用兩大類方法:一是在施工期間就采用相應的預防裂縫或處理措施;二是在維修養護時選用合適的加鋪 層體系。通常在有條件時,為獲得最佳效果,可綜合運用這兩類方法。
3.1提高路基工作區的強度和穩定性
路基是路面的基礎,路基工作區又是路基經受行車荷載影響較大的深度區域,該深度區域具有足夠的強度和整體穩定性對保證路面結構的強度和穩定性極為重要,否則將產生不均勻沉降使路面發生開裂。因此,必須采取有效措施處理好影響路基工作區的穩定性和強度的關鍵環節,最大限度地減小路基完工后沉降量。
(1)路基工作區的強度主要是在填筑過程中形成的。必須嚴格控制路基的填筑工藝,確保路基強度。填筑材料首選石、礫、砂類土,其次選用含礫、砂低液限粘土,再次選用低液限粘土。粉質土和有機土不能用于填筑路基。
(2)壓實度是反映路基強度的重要指標,也是提高路基強度和穩定性的最經濟、最有效的技術措施,施工中必須嚴格檢測控制,使其達到規定值。填土層的厚度對壓實度有直接的影響,施工中要插桿掛線,每層的松鋪厚度不應大于30cm。檢測壓實度試坑要打到下一層頂面,凡是檢測結果達不到規定值的要加壓處理,或推除重填。
(3)降低地下水位是提高路基強度的重要措施。路面底以下80cm路床是路基的關鍵部位,它直接承受和吸收路面的擴散應力,要有足夠的強度和穩定性。當開挖后發現底下滲水,不論流量大小都要處理。填方地段要采用較好的材料填筑,土質差的地段要進行換填處理,確保其強度和穩定性。 3.2基層應有合理厚度
當基層厚度增加時,其承載能力也迅速增加,試驗證明,半剛性基層厚度由10cm增加到25cm時,其承載力提高為原來的3倍。
3.3修筑防裂路面
研究表明,面層反射裂縫明顯地受瀝青面層厚度的影響,厚度超過15cm的面層可以有效的防止受拉疲勞所產生的裂縫,還可以降低車輛荷載引起的剪應力。
3.4選擇防裂性能好的材料
(1)選用抗沖刷能力好,干縮、溫縮系數小、抗拉能力高的半剛性材料作基層,最好使用溫度膨脹系數低的骨料。
(2)選用松弛性能好的優質瀝青做面層,保證瀝青的針入度、延度等指標;在缺少優質瀝青的情況下,應采用某些添加劑或聚合物,以提高瀝青的低溫抗裂性能及高溫穩定性能。
(3)在穩定度滿足要求的前提下,選用針入度較大的瀝青作面層。
(4)采用密實型瀝青混凝土面層。空隙率對面層的疲勞壽命有很大影響,密實型瀝青混合料在使用中瀝青硬化緩慢,同時也延緩了裂縫的擴展。
(5)瀝青混合料的集料應選用表面粗糙、石質堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性好的材料。如果集料呈酸性,則應填加一定數量的抗剝落劑或石灰粉,確保混合料的抗剝落性能,同時應盡量降低集料的含水量,盡可能使用人工砂代替原形顆粒的天然砂。
3.5設置應力吸收層
3.5.1在基層與面層之間鋪橡膠瀝青中間層、預制織物膜帶條、土工織物或土工格柵中間層、低粘度瀝青混凝土層等均勻應力吸收層。
3.5.2采用應力吸收薄膜,對減緩反射裂縫的產生與擴展有明顯的效果,可使裂縫處相對位移產生的應力傳到面層時大為減少,明顯降低應力強度因子。而吸收薄膜的彈性模量越低,防裂效果越好。可見應力薄膜應選用低模量高韌性、大變形率的材料為好。
3.5.3用土工格柵加筋瀝青路面的主要功能是控制車轍、反射裂縫和疲勞裂縫,不同類型的格柵性能顯著不同。
3.5.4橡膠瀝青吸收膜,是使用廢橡膠磨細的粉與熱瀝青攪拌后,施于面層中間,形成一薄膜或與砂石成一薄層。有試驗結果表明,此應力吸收層在面層中間效果最佳。
3.6施工時控制裂縫發生的措施
3.6.1在施工方面,控制半剛性基層碾壓時的含水量為最佳含水量的0.9倍,壓實度達到規范要求,碾壓完成后要及時保濕養護,防止基層干曬,養護結束后,立即噴灑瀝青乳液,做成透層或粘層,然后盡快鋪瀝青面層。
3.6.2制備瀝青混合料時控制好加熱時間和加熱溫度,不使瀝青老化、加強碾壓,使瀝青混合料達到規定的壓實度,也可減少反射裂縫。
3.6.3為了減少瀝青面層由于半剛性基層的收縮裂縫而產生反射裂縫或對應裂縫,應盡可能采取有效措施來減少半剛性基層本身的收縮裂縫。
結束語
公路鋪設瀝青面層前,采取裂縫預防措施和處理技術可以大大減少路面裂縫的出現。這種思路和方法是強調于道路建設初期采取措施阻止裂縫的形成,或通過選擇道路結構、技術或材料處理已出現的裂縫,這將減少裂縫或根本不出現裂縫,或者使得原有的或不可避免的裂縫活性大大降低。