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摘要:在过去的二十几年时间里,我国各地区都建设了大量的水泥混凝土路面,但随着时间的推移,如今许多的路面都出现了严重的裂缝,本文通过分析水泥混凝土路面加铺沥青混凝土产生反射裂缝的原因,提出利用防水卷材和消散集中应力的方法,对受损的水泥路面进行加盖修补,并对其可行性进行了相应的试验,同时引用工程实例予以论证。
关键词:沥青混凝土;反射裂缝;防水卷材
研究在水泥混凝土刚性路面上加铺柔性的沥青混凝土,关键在于寻找在不大规模挖除原有水泥路面的前提条件下修复破损路面、改善道路通行舒适性、提高道路等级。
国内在过去的二十多年时间里,为了改善交通基础设施,进行了大量的水泥混凝土城市道路和公路建设,对于推动各个地区的经济发展起到了非常重要的作用,在很大程度上提高了各地人民群众的出行条件。然而,由于长期使用和自然原因的影响,其中大部分的水泥路面都已经出现了严重的裂缝、沉降等情况,严重危害到了在道车辆通行的安全性和舒适性。这就造成了道路维护单位需要经常的对道路进行局部维修,通过这种方式不仅花费了巨额的维修费用,而且对于使用时间较长的公路和城市道路来说,道路建设过程中所使用的水泥强度都已经开始出现了严重的下降,对于这些道路的修复和维护需要花费较长的时间,从而对交通造成了比较大的压力。如果不能够及时的对水泥路面进行修复,道路交通将会出现更严重的堵塞现象。
1、水泥路面产生裂缝的原因
如何能够实现对水泥路面进行柔性加盖,这就需要事先了解水泥路面出现裂缝的主要机理以及水泥路面的破损是否会对后期所加盖的柔性路面产生严重的影响。
水泥路面通常也被称为刚性路面,主要是因为其具有比较高的强度,当然这就使得其具有比较差的承载变形的能力,路面出现裂缝则是由于其在使用过程中受温度变化和路基沉降等方面的影响而造成的。当道路的板间隙的变化无法适应温度变化和路基沉降的要求时,就会造成路面出现断裂或者裂缝,严重阻碍交通的正常运转。
2 水对水泥路面的破坏作用
一旦路面出现裂缝,地表水就能够流入裂缝进而渗透到水泥板的地基中,造成局部基材受到水的浸润,严重影响了道路的承载能力。当负载被施加到该板时,渗透水就会被挤压出来;一旦负载被清除,水泥板就会在路面整体效果的作用下恢复到其原始状态,同时更多的水被吸入到基层。地表水被反复的吸入或挤出,就会使得基层材料被掏空,这就会使得基层的承载能力大大降低。在梅雨季节,甚至出现当车辆通过水泥路面时,地面的裂缝中就会挤压出高高的水柱。一旦水泥板块下的基层被掏空到一定的程度后,路面的弹性就会减低不再回复原有的状态,就使得受力状态变成简支或悬臂。雨水对于路面新裂缝的产生具有加剧作用,严重了就会使路面出现网络状裂缝,进而使得道路失去使用价值。因此可知,水对于道路的破坏作用是非常大的,道路在雨季出现裂缝的现象要比旱季多得多。水泥路面一旦出现一条裂缝就会在很短的时间内形成网裂。如果能够及时的对水泥路面出现的第一条裂缝进行封层处理,就能够使得道路的使用寿命被有效的延长。所以,在道路出现大面积的网络状裂缝前就需要对水泥路面进行及时的修复,从而避免路面的水泥板块受到进一步的损害,使得道路的使用寿命被延长。
3 防水卷材可用于水泥混凝土路面加铺沥青混凝土工程
3.1 反射裂缝的产生及防治
如果将沥青混凝土直接覆盖在断裂破碎的水泥路面上,无法达到理想的路面修复效果。由于温度和负载的作用,在水泥板块的裂缝之间将会有较大的位移变形,这就会使得加盖的沥青混凝土层极易出现裂缝,通常这种裂缝为“反射裂缝”。
反射裂缝一旦出现,路基水就会很容易的进入到水泥路面的缝隙中,这样柔性加盖就没有效果,无法根本上解决路面的裂缝问题,除此之外水也造成沥青路面出现破损。主要原因是地表的水侵入到了路面材料当中,大大的降低沥青的粘附性。另外,沥青和集料之间进入水之后,就会使沥青和集料之间的粘结出现问题,这就会造成沥青会从集料中被剥落。
3.2 防水卷材疲劳开裂试验和分析
反射裂缝能够通过防水卷材来进行避免,以下的疲劳试验能够对其进行证实。
利用在實验室内集中应变的条件来对路面标本进行试验。选用防水卷材和加盖了沥青混凝土的试验梁以及水泥混凝土底板作为试验的试件,利用相应的设备对试验梁进行冲压,使其出现裂缝。然后使用椭圆的轮对其施加往复的荷载,形成一个弧形简支梁。当椭圆形轮旋转时,试样被弯曲,在缝隙处就会形成应变的焦点。调整椭圆轮的长短可以改变接缝处应变值的大小。在试验梁的顶端附连接应变片测试应变值。为了能够使测试结果具有可比性,所使用的试样尺寸和密度应该是相同的。
主要性能指标要满足测试标准为GB 18243-2000的标准,选取用25厘米×5厘米×5厘米尺寸SBS的改性沥青混凝土AC-10的试验梁进行测试,在底板处粘贴3毫米厚的Ⅱ型APP改性沥青防水卷材。
在其他条件不变的情况下,对断裂的路面使用防水卷材进行处理,试验结果表明增加防水卷材路面的抗疲劳开裂性明显要比不使用的性能要好的多,理论分析的结果和试验的结果出现明显的趋同性。
3.3 防水卷材防止反射裂缝产生的机理
有效的避免反射裂缝的出现可以使用APP改性沥青聚酯胎防水卷材,主要原因是该材料的抗拉强度和变形适应性都是比较强的,同时这种材料还具有一定的厚度,这就使得该材料能够吸收大量的变形能量,对于消散应变能有很强的效果。
路面施工过程中,卷材通常裁剪成50厘米的宽度,在路面裂缝处进行对称粘贴。在温度或受力变化时,板缝间的应变力首先作用于卷材,然后在传递到沥青混凝土加盖层上。卷材本身就具有较强的柔韧性,对于应变能的吸收较多,进而传递给沥青混凝土路面的应变能就会减小。
4 工程应用实例
根据有关考证,改性沥青防水卷材大规模用于水泥混凝土路面加铺沥青混凝土反射裂缝的防治始于二十几年前的民航机场跑道的不停航加盖修复工程。近十几年,有关部门对部分高速公路(如海南东线高速公路陵水至三亚段沥青路面施工)和城市道路(海口市南海大道道路整治工程),对破损的水泥路面和挪动中分带后产生的薄弱地带的水泥板缝也采用了加贴防水卷材的处理方法。
5 结语
1 )在出现裂缝的水泥路面,首先要对路面裂缝用防水卷材进行处理,以阻止地下水及水泥板缝的水进入新加盖沥青混凝土,再就是防止反射裂缝出现。实际的情况证明,这一举措对于水泥路面裂缝的修复具有较强的作用,这就在很大程度上延长了路面的使用寿命。
2)防水卷材所起的作用主要是对水泥混凝土路面出现裂缝的部分有效果,对于完整的水泥块所起到的作用不强,所以该材料具有较强的针对性,从而也显著的降低了工程造价,而且也在一定程度上降低了施工难度。
参考文献
1.《塑性体改性沥青防水卷材》(GB18243-2008) 中国国家标准化管理委员会
2.《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006) 中交公路规划设计院有限公司
3.《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004) 交通部公路科学研究所
4.《城镇道路工程施工与质量验收规范》(CJJ1-2008) 北京市政建设集团有限责任公司,中国市政工程协会
关键词:沥青混凝土;反射裂缝;防水卷材
研究在水泥混凝土刚性路面上加铺柔性的沥青混凝土,关键在于寻找在不大规模挖除原有水泥路面的前提条件下修复破损路面、改善道路通行舒适性、提高道路等级。
国内在过去的二十多年时间里,为了改善交通基础设施,进行了大量的水泥混凝土城市道路和公路建设,对于推动各个地区的经济发展起到了非常重要的作用,在很大程度上提高了各地人民群众的出行条件。然而,由于长期使用和自然原因的影响,其中大部分的水泥路面都已经出现了严重的裂缝、沉降等情况,严重危害到了在道车辆通行的安全性和舒适性。这就造成了道路维护单位需要经常的对道路进行局部维修,通过这种方式不仅花费了巨额的维修费用,而且对于使用时间较长的公路和城市道路来说,道路建设过程中所使用的水泥强度都已经开始出现了严重的下降,对于这些道路的修复和维护需要花费较长的时间,从而对交通造成了比较大的压力。如果不能够及时的对水泥路面进行修复,道路交通将会出现更严重的堵塞现象。
1、水泥路面产生裂缝的原因
如何能够实现对水泥路面进行柔性加盖,这就需要事先了解水泥路面出现裂缝的主要机理以及水泥路面的破损是否会对后期所加盖的柔性路面产生严重的影响。
水泥路面通常也被称为刚性路面,主要是因为其具有比较高的强度,当然这就使得其具有比较差的承载变形的能力,路面出现裂缝则是由于其在使用过程中受温度变化和路基沉降等方面的影响而造成的。当道路的板间隙的变化无法适应温度变化和路基沉降的要求时,就会造成路面出现断裂或者裂缝,严重阻碍交通的正常运转。
2 水对水泥路面的破坏作用
一旦路面出现裂缝,地表水就能够流入裂缝进而渗透到水泥板的地基中,造成局部基材受到水的浸润,严重影响了道路的承载能力。当负载被施加到该板时,渗透水就会被挤压出来;一旦负载被清除,水泥板就会在路面整体效果的作用下恢复到其原始状态,同时更多的水被吸入到基层。地表水被反复的吸入或挤出,就会使得基层材料被掏空,这就会使得基层的承载能力大大降低。在梅雨季节,甚至出现当车辆通过水泥路面时,地面的裂缝中就会挤压出高高的水柱。一旦水泥板块下的基层被掏空到一定的程度后,路面的弹性就会减低不再回复原有的状态,就使得受力状态变成简支或悬臂。雨水对于路面新裂缝的产生具有加剧作用,严重了就会使路面出现网络状裂缝,进而使得道路失去使用价值。因此可知,水对于道路的破坏作用是非常大的,道路在雨季出现裂缝的现象要比旱季多得多。水泥路面一旦出现一条裂缝就会在很短的时间内形成网裂。如果能够及时的对水泥路面出现的第一条裂缝进行封层处理,就能够使得道路的使用寿命被有效的延长。所以,在道路出现大面积的网络状裂缝前就需要对水泥路面进行及时的修复,从而避免路面的水泥板块受到进一步的损害,使得道路的使用寿命被延长。
3 防水卷材可用于水泥混凝土路面加铺沥青混凝土工程
3.1 反射裂缝的产生及防治
如果将沥青混凝土直接覆盖在断裂破碎的水泥路面上,无法达到理想的路面修复效果。由于温度和负载的作用,在水泥板块的裂缝之间将会有较大的位移变形,这就会使得加盖的沥青混凝土层极易出现裂缝,通常这种裂缝为“反射裂缝”。
反射裂缝一旦出现,路基水就会很容易的进入到水泥路面的缝隙中,这样柔性加盖就没有效果,无法根本上解决路面的裂缝问题,除此之外水也造成沥青路面出现破损。主要原因是地表的水侵入到了路面材料当中,大大的降低沥青的粘附性。另外,沥青和集料之间进入水之后,就会使沥青和集料之间的粘结出现问题,这就会造成沥青会从集料中被剥落。
3.2 防水卷材疲劳开裂试验和分析
反射裂缝能够通过防水卷材来进行避免,以下的疲劳试验能够对其进行证实。
利用在實验室内集中应变的条件来对路面标本进行试验。选用防水卷材和加盖了沥青混凝土的试验梁以及水泥混凝土底板作为试验的试件,利用相应的设备对试验梁进行冲压,使其出现裂缝。然后使用椭圆的轮对其施加往复的荷载,形成一个弧形简支梁。当椭圆形轮旋转时,试样被弯曲,在缝隙处就会形成应变的焦点。调整椭圆轮的长短可以改变接缝处应变值的大小。在试验梁的顶端附连接应变片测试应变值。为了能够使测试结果具有可比性,所使用的试样尺寸和密度应该是相同的。
主要性能指标要满足测试标准为GB 18243-2000的标准,选取用25厘米×5厘米×5厘米尺寸SBS的改性沥青混凝土AC-10的试验梁进行测试,在底板处粘贴3毫米厚的Ⅱ型APP改性沥青防水卷材。
在其他条件不变的情况下,对断裂的路面使用防水卷材进行处理,试验结果表明增加防水卷材路面的抗疲劳开裂性明显要比不使用的性能要好的多,理论分析的结果和试验的结果出现明显的趋同性。
3.3 防水卷材防止反射裂缝产生的机理
有效的避免反射裂缝的出现可以使用APP改性沥青聚酯胎防水卷材,主要原因是该材料的抗拉强度和变形适应性都是比较强的,同时这种材料还具有一定的厚度,这就使得该材料能够吸收大量的变形能量,对于消散应变能有很强的效果。
路面施工过程中,卷材通常裁剪成50厘米的宽度,在路面裂缝处进行对称粘贴。在温度或受力变化时,板缝间的应变力首先作用于卷材,然后在传递到沥青混凝土加盖层上。卷材本身就具有较强的柔韧性,对于应变能的吸收较多,进而传递给沥青混凝土路面的应变能就会减小。
4 工程应用实例
根据有关考证,改性沥青防水卷材大规模用于水泥混凝土路面加铺沥青混凝土反射裂缝的防治始于二十几年前的民航机场跑道的不停航加盖修复工程。近十几年,有关部门对部分高速公路(如海南东线高速公路陵水至三亚段沥青路面施工)和城市道路(海口市南海大道道路整治工程),对破损的水泥路面和挪动中分带后产生的薄弱地带的水泥板缝也采用了加贴防水卷材的处理方法。
5 结语
1 )在出现裂缝的水泥路面,首先要对路面裂缝用防水卷材进行处理,以阻止地下水及水泥板缝的水进入新加盖沥青混凝土,再就是防止反射裂缝出现。实际的情况证明,这一举措对于水泥路面裂缝的修复具有较强的作用,这就在很大程度上延长了路面的使用寿命。
2)防水卷材所起的作用主要是对水泥混凝土路面出现裂缝的部分有效果,对于完整的水泥块所起到的作用不强,所以该材料具有较强的针对性,从而也显著的降低了工程造价,而且也在一定程度上降低了施工难度。
参考文献
1.《塑性体改性沥青防水卷材》(GB18243-2008) 中国国家标准化管理委员会
2.《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006) 中交公路规划设计院有限公司
3.《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004) 交通部公路科学研究所
4.《城镇道路工程施工与质量验收规范》(CJJ1-2008) 北京市政建设集团有限责任公司,中国市政工程协会