所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2011-05-22 16:48 熱度:
摘要:本文結合瀝青混凝土路面裂縫形式,分別對公路瀝青混凝土路面裂縫形成的原因進行詳細分析,并對其裂縫的防治處理措施進行了深入探討和總結。
關鍵詞:瀝青混凝土路面;裂縫;防治措施
1瀝青混凝土路面裂縫的成因
1.1溫縮裂縫
溫縮裂縫主要表現為橫向裂縫,裂縫間距變化在數米至100米之間。當路面寬度大于裂縫間距時,還將產生縱向溫度裂縫,從而形成塊狀裂縫。溫縮裂縫破壞了路面的整體性及連續性,水分通過裂縫滲人基層,侵蝕路基,導致路面承載力降低,還為凍融提供了條件。另外,溫度裂縫對將來的加鋪層的影響不容忽視,否則病害仍將繼續,直至重修,降低了路面的使用壽命,增加了公路的養護費用。產生溫縮裂縫的最主要因素是瀝青材料的性質,改善瀝青性能對減少溫縮裂縫能起到90%的貢獻。在瀝青路面的施工過程中,需加強對瀝青的質量控制。
Superpave混合料設計方法在選擇瀝青時,充分考慮了低溫性能對選擇瀝青的影響,采用當地路面最低溫度作為PG分級低溫等級選擇的依據。這樣可以根據不同地區氣候的特點,有針對性地選擇瀝青,避免了不同地區選擇同一類型瀝青的盲目性。有效保證了瀝青的低溫抗開裂性能。除了瀝青材料和環境溫度條件外,瀝青路面結構也是影響低溫開裂的重要因素,一般認為窄的路面比寬的路面裂縫間距更密;瀝青層厚的比薄的裂縫少,從10cm增加到25cm,裂縫能減少一半;基層的收縮性能、細粉含量也能影響面層的收縮裂縫,砂性基層低溫裂縫比粘性土基層的多;施工時鋼輪在低勁度下壓實成型的細微裂縫易成為開裂的誘因,輪胎壓路機則可減少這種裂縫的發生。
1.2半剛性基層瀝青路面的反射裂縫
半剛性基層瀝青路面的優點在于兩點:一是水硬性結合料穩定層具有較高的強度,能夠提供較高的路面承載力,有利于荷載的分布,極大降低了路基土的垂直壓應力和其上瀝青層層底的彎曲應力。二是半剛性基層瀝青路面工程造價較低,是我國廣泛使用的路面結構形式。但是半剛性基層有著本身難以克服的缺陷和不足,這是由于較高強度的半剛性基層可能會導致較大的干縮、溫度裂縫的產生,從而導致面層產生反射裂縫,同時雨水會從裂縫中下滲到面層以下,加劇了路面的破壞程度。如果水下滲到路基,會降低基礎的承載能力。水也會滯留在面層和基層中間,使面層和基層之間的聯結失去作用,同時基層和底基層材料在荷載動水壓力作用下會產生唧漿現象,進一步降低路面的承載能力,使瀝青層產生各種病害。
1.3疲勞裂縫
自下而上的疲勞裂縫通常以瀝青層的層底拉應變、土基表面壓應變作為設計評價指標。當瀝青層的層底拉應變大于極限拉伸應變時,路面將發生損壞。這是典型的結構性破壞。我國以半剛性基層瀝青路面為主,半剛性基層是主要的承重層,在荷載作用下半剛性基層層底受到較大的拉應力,而瀝青層是受壓的,無論瀝青層與基層是處于連續狀態,還是滑動狀態,基層都是在瀝青層之前而先發生疲勞損壞,基層逐漸由整塊變為大塊,再變為小塊,直至碎塊,從而失去強度。當初按整體設計的瀝青層肯定會顯得承載能力不足,瀝青層層底受到較大的拉應力,從而產生疲勞損壞。在這種情況下,裂縫將從底部開始,向上擴展,最后導致瀝青路面網裂而徹底破壞。
1.4沉降裂縫
沉降裂縫是由于路基的不均勻沉降引起的,表現在路面上為縱向裂縫,另外,對于軟土路基,也會產生由于路基的強度不足而導致基層提前發生結構性破壞,而使路面產生車轍和疲勞開裂。在山區、丘陵區,特別在那些半填半挖路段、高填方路段,碾壓比較困難,而且不容易做到均勻碾壓,路基各部分在通車以后由于汽車荷載與雨水的作用,造成沉降不均勻,路面就可能產生大的沉降差,由此發生裂縫。軟土路基會因為軟土路基處理不良,路基沉降沒有達到穩定,便修筑基層和面層,通車后也非常容易造成路基的不均勻沉降而導致路面引起開裂。由于路基強度不足和不均勻沉降而導致的沉降裂縫,機理十分簡單,但治理并不容易,只要能認真施工,可以將不均勻沉降減小到最小的程度。
2瀝青混凝土路面裂縫的防治處理措施
2.1溫縮裂縫的防治措施
2.1.1認真選擇材料
(1)采用改性瀝青,例如SBS、SBR瀝青改性瀝青,將對瀝青結合料的抗裂性能起到重要的、無可替代的作用。
(2)選用溫度敏感性小的瀝青有利于減少瀝青路面的溫度開裂。
(3)采用低溫延伸性能好、應力松弛性能好的瀝青結合料,采用PG的低溫等級較低、低溫延度(1O℃、5℃延度)大的瀝青。
(4)摻加纖維,可以有效減少瀝青的溫度開裂。
2.1.2選擇合理的瀝青混合料和瀝青路面結構
(1)適當增加瀝青面層厚度,可有效地防止瀝青路面低溫開裂。不僅能防止溫縮裂縫,而且能防止半剛性基層開裂的反射裂縫。
(2)采用柔性基層,或者在半剛性基層和瀝青層之間設置級配碎石過渡層,減少半剛性基層開裂與溫縮裂縫的綜合作用。
(3)選擇空隙率小、不透水的密級配瀝青混凝土作為路面結構層。近可能采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)和高性能瀝青混凝土(Superpave)。
2.1.3認真施工
(1)充分碾壓,壓實度最好提高到98%以上,有效地降低施工結束時的殘余空隙率至小于6%。
(2)嚴防施工過程中的工序交叉干擾,杜絕施工污染。盡可能在同一年內完成半剛性基層和瀝青層的施工,確保面層成為一個整體。
(3)改善瀝青路面壓實度檢驗方法,盡量減少鉆孔取樣的頻度,鉆孔處必須仔細回填,不致留下缺陷。鉆孔處經常是溫縮裂縫的發源地。
(4)做好接縫,避免冷接縫,做好與排水井等人工構造物的接頭。
2.2半剛性基層瀝青路面反射裂縫的防治
(1)適當增加瀝青層的厚度,降低產生反射裂縫的可能性。選擇合理的路面結構,積極采用組合式結構:瀝青面層+瀝青穩定碎石基層+半剛性底基層,將半剛性基層材料的層位下放,改善半剛性基層的水溫環境,減少反射裂縫,提高半剛性基層的使用壽命。
(2)采取隔離基層收縮裂縫的措施,使基層的收縮開裂盡可能少影響瀝青面層,少反射到瀝青面層來。這些措施包括:在半剛性基層上鋪設下封層、橡膠改性瀝青應力吸收層、土工隔柵等。
文章標題:對混凝土路面裂縫成因與控制方法的研究
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