瀝青路面半剛性基層反射裂縫成因及修補措施論文
摘要:本文就城市道路瀝青路面產(chǎn)生裂縫產(chǎn)生的原因、危害進行分析,并提出相應(yīng)的對策。
關(guān)鍵詞:瀝青路面 半剛性基層 反射裂縫 成因 修補措施
0 引言
隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟建設(shè)事業(yè)的日益飛速發(fā)展,高等級城市道路及公路越來越普及既是經(jīng)濟發(fā)展和城市交通承載功能提升的需求,也是城市交通現(xiàn)代化的一個重要標志。特別是對于路面外觀及平整度越來越高的要求,行車舒適程度,既體現(xiàn)了公路設(shè)計的以人為本,又反映出施工單位技術(shù)質(zhì)量科技等綜合能力和水平。從近年來城市道路建設(shè)的質(zhì)量看,總體效果不錯。但是由于施工隊伍的水平參差不齊,也發(fā)現(xiàn)一些城市道路、公路的部分路段仍有不同程度的裂縫產(chǎn)生。下面結(jié)合自己工作實踐,就城市道路瀝青路面產(chǎn)生裂縫產(chǎn)生的原因、危害進行分析,并提出相應(yīng)的對策。
1 成因及癥狀描述:
在包頭周邊地區(qū),公路的結(jié)構(gòu)層從上之下一般為5—10厘米瀝青面層(1—2層)+(20—40厘米)厚(1—2層)水泥穩(wěn)定土基層+20厘米厚天然砂礫底基層。市政道路的結(jié)構(gòu)層從上至下一般為10厘米厚2層瀝青砼面層+(20—40厘米)厚(1—2層)石灰粉煤灰穩(wěn)定砂礫基層+20厘米厚天然砂礫墊層。公路及市政道路的兩層基層一般在上基層摻加30%—50%碎石,以確保上基層原材料的級配及強度。
瀝青面層的抗拉強度是較低的,道路瀝青面層的裂縫形成主要是基層的反射裂縫,在基層產(chǎn)生裂縫后,在溫度和行車荷載作用下,裂縫逐漸反射到瀝青表面。經(jīng)施工現(xiàn)場觀察,路表面裂縫的位置形狀與基層裂縫基本相似,主要以橫向裂縫居多,局部也有縱向裂縫,以下就兩種裂縫進行分析:
1.1 橫向裂縫:橫向裂縫是由于瀝青面層和基層、底基層溫度收縮造成的。這種裂縫一般不可避免。因為基層、底基層為半鋼性結(jié)構(gòu)具有高強度,雖然整體性好、強度高、變形小,但對溫度變化的影響十分敏感,進入10月份氣溫到了+5℃以下后開始收縮,在氣溫降到最低溫度-35℃左右時收縮到極值,產(chǎn)生最大極限裂縫。已有的研究表明:半剛性瀝青路面在重、輕冰凍地區(qū)產(chǎn)生裂縫的主要原因是溫度收縮,而溫度收縮又與半剛性材料的類型、材質(zhì)、成型溫度等因素有關(guān),以下就橫向裂縫較嚴重的現(xiàn)狀進行分析。
1.1.1 基層底基層強度高導(dǎo)致橫向裂縫間距加大、加寬:基層底基層強度高導(dǎo)致半剛性瀝青面層結(jié)構(gòu)內(nèi)部抗拉應(yīng)力變大。在溫度逐步降低時,結(jié)構(gòu)內(nèi)部拉應(yīng)力逐步增大,大于結(jié)構(gòu)的抗彎拉應(yīng)力時,溫縮裂縫產(chǎn)生。由于內(nèi)部抗拉應(yīng)力增大,內(nèi)部拉應(yīng)力的累計長度也增長,使裂縫間距變長,而結(jié)構(gòu)收縮量是一定的,裂縫間距長,則縫寬度必然大。這與我們觀察的道路現(xiàn)狀是一致的。
1.1.2 基層未切縫或切縫未起到作用:第一條提到的原因可用基層切縫的辦法解決,如果采用5—10米的基層切縫,則可使溫縮裂縫間距同步降至5—10米,裂縫寬度亦可降至不影響道路面層質(zhì)量的寬度,但由于一些工程工期緊張或是作業(yè)人員為領(lǐng)會到切縫的真正意圖,在基層養(yǎng)護強度不足時即切縫,在后期道路通行的情況下導(dǎo)致切縫重新閉合并板結(jié),使切縫失去意義,此也是一個重要原因。
1.1.3 我們知道半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)中骨料原材料中砂粒以上顆粒的溫度收縮性較小,粉粒以下的顆粒溫度收縮性較大,二灰砂礫中粉料多于水穩(wěn)砂礫,收縮系數(shù)亦大于水穩(wěn)砂礫。這也是市政道路反射裂縫較公路嚴重的原因之一。
1.1.4 除產(chǎn)生裂縫的內(nèi)部因素(盡量減少細粒料,增大粗顆粒,控制顆粒級配,控制粉料用量)外,施工現(xiàn)場最低氣溫的控制是路面出現(xiàn)裂縫的重要原因。如果施工時氣溫偏低(等于或低于規(guī)范要求5℃),則強度上升慢,基層本身產(chǎn)生的強度,不足以克服溫差產(chǎn)生的收縮應(yīng)力,因而造成裂縫。這與我們修建的幾條道路情況是相符的。
1.2 縱向裂縫分析其原因為:主要成因為瀝青面層分幅攤鋪時,兩幅接茬未處理好,在行車載荷作用下,形成縱縫。路基中如存在病害也是縱縫的成因之一,如地下障礙物或軟基處理不當?shù)鹊取?/p>
2 裂縫形成后對道路的危害
道路出現(xiàn)裂縫要及時治理,否則灌進雨雪水冬天凍融后,對道路的破壞將非常嚴重。進水后道路病害破壞的發(fā)展一般可分為三個階段。第一階段,初期表現(xiàn)為裂縫部位鼓脹,沿裂縫逐漸形成微量凍融松散灰土粉化,材料密度降低,將面層材料拱起,出現(xiàn)驢脊背現(xiàn)象;第二階段為沿裂縫灌入雨雪水,存于水泥碎石與瀝青路面的結(jié)合層之間,由于行車碾壓推擠摩擦做用,將水泥和微粒材料同雨雪水在行車的壓力作用唧出。如遇連陰雨天氣水泥碎石層以上灌入的雨雪水使路面出現(xiàn)嚴重推擠,將瀝青粒料和水泥碎石粒料磨成漿狀物唧出,及通常所說的,唧漿病害。經(jīng)過兩到三年的裂縫開閉,縫口瀝青混凝土在凍融和行車的作用下密度降低,雖然進入冬季,一般從路面上看不見裂縫。第三階段為,形成病害后由于一年四季在雨雪水作用下長期出現(xiàn)唧漿,路面出現(xiàn)坑凹,甚至出現(xiàn)搓板路,隨時間的推移,將導(dǎo)致龜裂病害的發(fā)生。嚴重時路面粒料被行車推擠帶走,出現(xiàn)路表面開裂性坑槽,道路縱向裂縫如治理不及時,長時間雨雪水的灌入,2米以外部分滑動加快,行車道在重載車的作用下,在3—4米部位出現(xiàn)第二道裂縫,這時第一道與第二道裂縫之間形成一個板塊,這一板塊開始下沉,出現(xiàn)順行車道區(qū)一個U型路面帶,嚴重時對路面發(fā)生條塊形碎裂,對行車的影響非常大。
道路出現(xiàn)裂縫由于目前所采用的基層的結(jié)構(gòu)形式(強基薄面)和選用材料以及北方氣候的影響是不可避免的,但是出現(xiàn)裂縫就要及時有效的治理,并防止其發(fā)展到路面龜裂,出現(xiàn)坑槽以及碎裂等嚴重病害。
3 修補措施
3.1 面層灌縫處理 在裂縫出現(xiàn)早期,采取面層熱瀝青灌縫處理,一段時間內(nèi)能很好的防止裂縫繼續(xù)惡化,保護路面結(jié)構(gòu)層不被破壞。由于道路車流量逐年的不斷增加,加上不同季節(jié)的氣候因素,因此面層灌縫處理需周期性進行,才能防止裂縫再次出現(xiàn)。
3.2 裂縫開挖處理 對于冒漿嚴重裂縫(裂縫寬度大于1.5cm),采取裂縫開挖封堵處理,在中面層以下選用大粒徑瀝青碎石做填補料(石料采用10~30mm的石灰?guī)r),能有效的防止基層裂縫再次引起面層開裂。此種方法修補后,一般不會再次出現(xiàn)反射裂縫。
3.3 上述兩種方法如果效果不明顯,可能是地基出現(xiàn)了問題,還需對地基進行特殊處理,控制其不均勻沉降后再行灌縫或裂縫開挖處理。
4 結(jié)束語
目前我國規(guī)范規(guī)定,半剛性材料用無側(cè)限抗壓強度表示其設(shè)計強度(6d標準養(yǎng)護,1d水中養(yǎng)護),但我們北方地區(qū)路面基層不僅要承受水的不利影響,冬季還要承受低溫和雪水的反復(fù)作用,近幾年來我國北部地區(qū)降雪頻率多,降雪量大,因此路面結(jié)構(gòu)承受凍融循環(huán)作用的次數(shù)多,基層表面5~8cm往往容易變松。因此,半剛性基層應(yīng)在夏季到來之前或在夏季組織施工。凍前齡期越長,強度形成越好,耐水性與抗凍融循環(huán)的性能越好。來年開春后瀝青路面的反射裂縫就越小?傊跒r青混凝土路面建設(shè)施工中,只有采取積極有效的措施,不斷利用新技術(shù)、新材料來提高施工質(zhì)量,才能更好地解決瀝青砼路面半剛性基層反射裂縫問題,確保正常發(fā)揮道路安全、舒適、快捷、高效的作用。
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