论文部分内容阅读
摘要：反射裂缝是半刚性基层沥青路面裂缝的主要形式之一。通过对半刚性基层沥青面层反射裂缝的成因分析，认为裂缝的产生主要是由温度变化、行驶车辆以及两者的综合作用引起。目前常用的在沥青面层和半刚性基层铺设单一防裂夹层，其在荷载作用以及综合影响情况下防裂效果欠佳，提出采用ISAC复合夹层可以改善其防裂效果。工程试验表明，ISAC复合夹层可以有效改善半刚性基层反射裂缝对沥青路面影响。
关键词：反射裂缝；半刚性基层；復合夹层；公路
Abstract: the reflection crack is semi-rigid base of cracks in the asphalt pavement of one of the main form. Through the grass-roots reflective crack of asphalt surface rigidity the cause analysis, and think the creation of cracks is mainly composed of the temperature change of the vehicle, and the combined effect of cause. Now commonly used in asphalt layer and semi-rigid laid single guards against the crack interlining, the comprehensive influence in loads and under the inefficiency of crack, the paper proposes the ISAC composite laminated can improve the guards against the crack effect. Engineering experiment shows that ISAC laminated composite can effectively improve the semi-rigid base of asphalt pavement reflection crack effect.
Key Words: reflection crack; Semi-rigid base; Composite laminated; highway
中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：
0引言
我国在半刚性基层沥青路面施工、使用等方面积累了大量经验。实践中发现，尽管该种沥青路面的设计年限为10～15年，但实际应用中都较早的出现了比较严重的损坏现象[1]。其中常见的病害是路面的裂缝，而且主要为反射裂缝，因此半刚性基层沥青路面的反射裂缝问题已成为其主要病害之一。为此，我国每年都要投入大量资金进行公路设施的养护，所以防治反射裂缝对沥青路面的使用耐久性至关重要，有必要对其防治措施进行研究。
1．反射裂缝形成及扩展的原因
反射裂缝是半刚性基层沥青路面裂缝的主要形式之一，它破坏了路面结构的整体性和连续性，提供了雨水下渗的通道，并造成裂缝边缘路面结构强度下降。随着雨水的逐渐浸入，在大量行车荷载反复作用下，会产生冲刷和唧泥等病害，并导致路面强度进一步降低，从而加速沥青路面的破坏 [2]。
对于反射裂缝的产生和发展，目前一般认为是是由于裂缝两端材料移动所造成的，而这些移动又主要是由于温度变化、行驶车辆以及两者的综合作用引起。如果沥青面层与基层之间的粘结良好，那么造成反射裂缝的产生和发展可能有两种情况：一是由于温度变化引起的混凝土板伸缩和行车荷载驶过接缝或裂缝，在缝端附近的沥青混凝土材料内产生应力集中，而接缝或裂缝处不能很好地传递拉应力或剪应力，导致反射裂缝的产生和发展；二是行车荷载驶过接缝或裂缝处时，除拉伸裂缝之外，裂缝两边的路面结构也将对上面各层或下面各层产生剪切作用，诱发反射裂缝产生和发展[3]。
2 ISAC防裂夹层的特点
美国伊利诺斯大学的Mukhtar和Dempsey研究了反射裂缝的产生原因及延缓反射裂缝扩展的各类措施，研究表明，当下卧层产生移动时，由粘弹性材料组成的应力吸收层和厚度较厚、劲度较低的土工织物可以削减部分沥青面层的应力，高劲度的玻纤格栅能暂时性的延缓裂缝的运动。如果采用一种复合夹层，由高劲度材料和低劲度材料结合而成，这两种材料共同工作应能有效削弱裂缝尖端的应力，而且还可为加铺层提供更大的强度，起到防治反射裂缝的作用[4]。
由于ISAC是一种“三明治”式结构，造价比普通的土工合成材料要高，所以从初期投资来看，ISAC防裂的路面结构综合造价较高。单一夹层防裂的路面结构一般2~3年后即出现较大规模的反射裂缝破坏情况，而ISAC防裂的结构在路面铺筑完成5~6年后只有很少的反射裂缝发生。因此从长远看，ISAC在经济性上具有明显的优越性。
3 ISAC防裂夹层工程试验
3.1 ISAC的工程试验考虑
聚酯玻纤布具有良好的抗拉和沥青吸附特性，有良好的耐热性，能够有效增加沥青混凝土的抗变形能力，从而起到防止裂缝产生、延缓裂缝发展的作用。玻璃纤维格栅作为夹层，可以吸收由车辆荷载和温度降低引起的沥青面层底部拉应力，但直接在基层上设置玻璃纤维格栅，易在玻璃纤维格栅下形成脱空，影响层间的连续。土工布具有较大的延伸能量，可以缓解裂缝处的应力集中，而且其具有很好的抗渗性，能够阻止地表水渗入基层。
针对传统的ISAC采用玻璃纤维格栅作为上层情况，结合国内近年使用较广泛的聚酯玻纤布，试验研究中考虑设置聚酯玻纤布、橡胶沥青、土工布的三层式改进ISAC复合夹层体系的性能情况。
3.2ISAC防裂夹层的施工
ISAC复合夹层的施工基本工艺顺序如下：清理基础路面→修补裂缝及接缝→喷洒沥青粘层→铺设土工布（如图1所示）→喷洒橡胶沥青中间层→铺设玻纤格栅或聚酯布（如图2所示）→施工下封层→铺设沥青混凝土→碾压成型。具体施工步骤如下：
1）准备工作：首先将路面清扫干净，将路面上尖锐的部分予以铲除，对局部的坑洞和路面严重不平应找平。
2）施工时基层表面和土工布必须保持清洁和干燥，以增加粘结效果，土工布施工温度要大于10℃。
3）采用洒布车洒布粘层油。不用乳化沥青作粘层油，必须用热沥青，有条件时也可采用橡胶沥青作为粘层油。根据设计要求，粘层油的总用量为0.8-1.2kg/m2左右，一次均匀洒布热沥青，温度控制在120～160℃即可，特别注意要消除不均匀的油堆，喷洒沥青的横向范围要比无纺土工布宽5～10cm。
4）土工布采用聚酯长丝无纺土工布，铺缝宽约1.0米左右。土工布满幅摊铺以被沥青浸渍为度，铺平后采用轮胎式压路机进行滚动碾压，使沥青上泛浸渍土工布。
5）橡胶沥青夹层厚度控制在5～8mm，要求设置均匀，表面平整，并紧接着布设玻纤格栅或聚酯玻纤布。玻纤格栅可采用普通格栅，也可采用自粘式格栅。聚酯玻纤布需要乘着夹层沥青温度较高、粘结效果较好时进行布设。固定玻纤格栅或铺平聚酯玻纤布后，必须要轻型钢轮压路机进行适度碾压。
6）铺沥青混凝土面层的施工按正常规范规定施工即可。
图1 ISAC复合夹层土工布摊铺图2 玻纤格栅或聚酯布施工
4 结论
工程试验结果表明，ISAC复合夹层可以克服单一夹层在荷载作用以及综合影响情况下容易破坏的问题，其在路面罩面系统中作为一个隔离层，一旦基层发生收缩，低劲度的土工织物允许有较大的应变，薄膜层将逐渐发生应力松弛，使得上部玻纤格栅的拉应力消散，从而可以达到有效的防治反射裂缝的效果。因此，采用ISAC复合夹层可以有效防治反射裂缝对沥青路面影响，具有较高的经济效益，值得大规模推广使用。
参考文献：
[1]王艳明,郝财国.半刚性基层沥青路面反射裂缝形成机理及防治措施[J].交通科技, 2009,2:52-54.
[2]徐华东,王磊,刘真国.半刚性基层沥青路面开裂成因及处治措施.中外公路,2008, 28(5):84-86.
[3]吴一峰,朱湘.ISAC防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的应用[J].山西建筑,2007,33(1):279-280.
[4] 李春雷,朱湘,林有贵等.ISAC复合夹层在旧水泥混凝土罩面中的应用[J].中外公路,2008, 25(5):109-112.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：反射裂缝；半刚性基层；復合夹层；公路
Abstract: the reflection crack is semi-rigid base of cracks in the asphalt pavement of one of the main form. Through the grass-roots reflective crack of asphalt surface rigidity the cause analysis, and think the creation of cracks is mainly composed of the temperature change of the vehicle, and the combined effect of cause. Now commonly used in asphalt layer and semi-rigid laid single guards against the crack interlining, the comprehensive influence in loads and under the inefficiency of crack, the paper proposes the ISAC composite laminated can improve the guards against the crack effect. Engineering experiment shows that ISAC laminated composite can effectively improve the semi-rigid base of asphalt pavement reflection crack effect.
Key Words: reflection crack; Semi-rigid base; Composite laminated; highway
中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：
0引言
我国在半刚性基层沥青路面施工、使用等方面积累了大量经验。实践中发现，尽管该种沥青路面的设计年限为10～15年，但实际应用中都较早的出现了比较严重的损坏现象[1]。其中常见的病害是路面的裂缝，而且主要为反射裂缝，因此半刚性基层沥青路面的反射裂缝问题已成为其主要病害之一。为此，我国每年都要投入大量资金进行公路设施的养护，所以防治反射裂缝对沥青路面的使用耐久性至关重要，有必要对其防治措施进行研究。
1．反射裂缝形成及扩展的原因
反射裂缝是半刚性基层沥青路面裂缝的主要形式之一，它破坏了路面结构的整体性和连续性，提供了雨水下渗的通道，并造成裂缝边缘路面结构强度下降。随着雨水的逐渐浸入，在大量行车荷载反复作用下，会产生冲刷和唧泥等病害，并导致路面强度进一步降低，从而加速沥青路面的破坏 [2]。
对于反射裂缝的产生和发展，目前一般认为是是由于裂缝两端材料移动所造成的，而这些移动又主要是由于温度变化、行驶车辆以及两者的综合作用引起。如果沥青面层与基层之间的粘结良好，那么造成反射裂缝的产生和发展可能有两种情况：一是由于温度变化引起的混凝土板伸缩和行车荷载驶过接缝或裂缝，在缝端附近的沥青混凝土材料内产生应力集中，而接缝或裂缝处不能很好地传递拉应力或剪应力，导致反射裂缝的产生和发展；二是行车荷载驶过接缝或裂缝处时，除拉伸裂缝之外，裂缝两边的路面结构也将对上面各层或下面各层产生剪切作用，诱发反射裂缝产生和发展[3]。
2 ISAC防裂夹层的特点
美国伊利诺斯大学的Mukhtar和Dempsey研究了反射裂缝的产生原因及延缓反射裂缝扩展的各类措施，研究表明，当下卧层产生移动时，由粘弹性材料组成的应力吸收层和厚度较厚、劲度较低的土工织物可以削减部分沥青面层的应力，高劲度的玻纤格栅能暂时性的延缓裂缝的运动。如果采用一种复合夹层，由高劲度材料和低劲度材料结合而成，这两种材料共同工作应能有效削弱裂缝尖端的应力，而且还可为加铺层提供更大的强度，起到防治反射裂缝的作用[4]。
由于ISAC是一种“三明治”式结构，造价比普通的土工合成材料要高，所以从初期投资来看，ISAC防裂的路面结构综合造价较高。单一夹层防裂的路面结构一般2~3年后即出现较大规模的反射裂缝破坏情况，而ISAC防裂的结构在路面铺筑完成5~6年后只有很少的反射裂缝发生。因此从长远看，ISAC在经济性上具有明显的优越性。
3 ISAC防裂夹层工程试验
3.1 ISAC的工程试验考虑
聚酯玻纤布具有良好的抗拉和沥青吸附特性，有良好的耐热性，能够有效增加沥青混凝土的抗变形能力，从而起到防止裂缝产生、延缓裂缝发展的作用。玻璃纤维格栅作为夹层，可以吸收由车辆荷载和温度降低引起的沥青面层底部拉应力，但直接在基层上设置玻璃纤维格栅，易在玻璃纤维格栅下形成脱空，影响层间的连续。土工布具有较大的延伸能量，可以缓解裂缝处的应力集中，而且其具有很好的抗渗性，能够阻止地表水渗入基层。
针对传统的ISAC采用玻璃纤维格栅作为上层情况，结合国内近年使用较广泛的聚酯玻纤布，试验研究中考虑设置聚酯玻纤布、橡胶沥青、土工布的三层式改进ISAC复合夹层体系的性能情况。
3.2ISAC防裂夹层的施工
ISAC复合夹层的施工基本工艺顺序如下：清理基础路面→修补裂缝及接缝→喷洒沥青粘层→铺设土工布（如图1所示）→喷洒橡胶沥青中间层→铺设玻纤格栅或聚酯布（如图2所示）→施工下封层→铺设沥青混凝土→碾压成型。具体施工步骤如下：
1）准备工作：首先将路面清扫干净，将路面上尖锐的部分予以铲除，对局部的坑洞和路面严重不平应找平。
2）施工时基层表面和土工布必须保持清洁和干燥，以增加粘结效果，土工布施工温度要大于10℃。
3）采用洒布车洒布粘层油。不用乳化沥青作粘层油，必须用热沥青，有条件时也可采用橡胶沥青作为粘层油。根据设计要求，粘层油的总用量为0.8-1.2kg/m2左右，一次均匀洒布热沥青，温度控制在120～160℃即可，特别注意要消除不均匀的油堆，喷洒沥青的横向范围要比无纺土工布宽5～10cm。
4）土工布采用聚酯长丝无纺土工布，铺缝宽约1.0米左右。土工布满幅摊铺以被沥青浸渍为度，铺平后采用轮胎式压路机进行滚动碾压，使沥青上泛浸渍土工布。
5）橡胶沥青夹层厚度控制在5～8mm，要求设置均匀，表面平整，并紧接着布设玻纤格栅或聚酯玻纤布。玻纤格栅可采用普通格栅，也可采用自粘式格栅。聚酯玻纤布需要乘着夹层沥青温度较高、粘结效果较好时进行布设。固定玻纤格栅或铺平聚酯玻纤布后，必须要轻型钢轮压路机进行适度碾压。
6）铺沥青混凝土面层的施工按正常规范规定施工即可。
图1 ISAC复合夹层土工布摊铺图2 玻纤格栅或聚酯布施工
4 结论
工程试验结果表明，ISAC复合夹层可以克服单一夹层在荷载作用以及综合影响情况下容易破坏的问题，其在路面罩面系统中作为一个隔离层，一旦基层发生收缩，低劲度的土工织物允许有较大的应变，薄膜层将逐渐发生应力松弛，使得上部玻纤格栅的拉应力消散，从而可以达到有效的防治反射裂缝的效果。因此，采用ISAC复合夹层可以有效防治反射裂缝对沥青路面影响，具有较高的经济效益，值得大规模推广使用。
参考文献：
[1]王艳明,郝财国.半刚性基层沥青路面反射裂缝形成机理及防治措施[J].交通科技, 2009,2:52-54.
[2]徐华东,王磊,刘真国.半刚性基层沥青路面开裂成因及处治措施.中外公路,2008, 28(5):84-86.
[3]吴一峰,朱湘.ISAC防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的应用[J].山西建筑,2007,33(1):279-280.
[4] 李春雷,朱湘,林有贵等.ISAC复合夹层在旧水泥混凝土罩面中的应用[J].中外公路,2008, 25(5):109-112.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。