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摘要:裂缝是市政道路沥青路面早期最常见的问题之一。文章阐述了市政道路沥青路面裂缝的分类,并对沥青路面裂缝产生的原因进行分析,提出裂缝的预防与治理措施,以供业界探讨。
关键词:市政道路;沥青路面;裂缝;预防;治理
Abstract: cracks are municipal road asphalt pavement of one of the most common problems early. This paper expounds the municipal road asphalt road surface crack the classification, and the causes of cracks on asphalt pavement, this paper analyzes the crack prevention and control measures for the industry is discussed.
Keywords: municipal road; The asphalt pavement; Crack; Prevent; management
中图分类号:U416.217文献标识码:A 文章编号:
城市道路的畅通平整是城市硬环境建设的基础指标。随着我国当前城市化进程的不断加速,以市政道路为基本骨架的交通基础设施建设规模也在不断扩大。在我国城市道路的建设中大多采用半刚性基层沥青路面。与其他类型路面相比,沥青路面具有表面平整、无接缝、震动小、噪音低、行车平稳舒适,养护维修简便等优点。但沥青路面在铺筑使用后会产生各种各样的裂缝,沥青路面开裂的后果非常严重,它会使路面的承载能力不断下降,并产生网裂、路面塌陷、隆起、挤浆等现象,最终导致路面的破坏。因此,分析沥青路面裂缝产生的原因,提出防治措施就显得尤为重要了。
一、市政道路沥青路面裂缝的危害
由于环境温度、交通荷载等因素的影响,沥青路面初期产生的裂缝对沥青路面使用性能常无明显影响,但由于半刚性基层自身干缩和温缩应变胀缩产生的拉应力超过半刚性基层自身的极限抗拉强度,使其从强度薄弱处产生断裂,随着路面使用时间的延长,已有的裂缝逐渐向上扩展到路表,横向裂缝不断增加,缝宽不断增大,横向裂缝再不断附生纵向裂缝,最终形成大小不等独立板块,在表面水的作用下,致使裂缝附近基层的含水量加大,甚至饱和。其结果是路面强度明显降低,在大量行车荷载反复作用下,产生冲刷、唧浆和沉陷等现象,聚终导致路面很快产生结构性破坏,使道路结构逐渐丧失承载能力这些病害,如得不到及时治理,对车辆形成一种潜在的危害,也极大地缩短道路的服务寿命。
二、沥青路面裂缝的主要类型与表现
沥青路面裂缝大体分为两种类型:一种是荷载型裂缝,即主要由于行车荷载作用下产生的裂缝。在车辆荷载作用下,半刚性基层底部产生拉应力,如果拉应力大于基层材料的抗拉强度,则基层底部很快开裂,直至影响到沥青面层;另一种是非荷载型裂缝,以温度裂缝为主的低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝由于施工工艺不当或使用了不合格材料产生的裂缝。两种类型的裂缝按其形状又基本分为横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝和反射裂缝四种。
(一)横向裂缝
横向裂缝可分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
(1)非荷载型裂缝:这种裂缝主要是由于沥青面层温度变化而产生温度裂缝和基层温缩开裂引起的反射裂缝和对应裂缝。温度裂缝,包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝。温度裂缝很普遍,在我国北方地区尤为严重。冬季随着温度下降,沥青材料变得越来越硬,并开始收缩,沥青表面的收缩受到其底部的约束,从而产生拉应力或拉应变,而拉应力或拉应变一旦超过沥青昆合料的允许能力时,就将形成低温收缩裂缝。另外由于昼夜温差较大,在其温度应力的反复作用下,也将使沥青路面产生温度疲劳裂缝。此外基层的开裂会反射到面层,形成沥青表面裂缝,尤其是在冬季,沥青面层较硬,受拉承受能力很小。基层的开裂、表面的温度应力和行车荷载产生的拉应力互相作用形成裂缝。
(2)荷载型裂缝:由于车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝,一般称之为荷载型裂缝。在车辆荷载的作用下,基层的底部将产生拉应力,当拉应力超过基层材料的抗拉强度时,则其底部会出现开裂。在行车荷载的反复作用下,底部的裂缝会逐渐扩展到上部,使沥青面层也开裂破坏。若路面结构强度不够,则这种裂缝会迅速增长,使路面局部承载力不足而产生裂缝。
(二)纵向裂缝
(1)损坏特征:与道路中线大致平行的长直裂缝,有时伴有少量支缝。这类裂缝通常由路基、基层沉降,或施工接缝质量或结构承载力不足而引起。路基、基层沉降引起的纵缝,通常断断续续,绵延很长;施工搭接引起的纵缝,其形态特征是长且直;而结构承载力不足引起的纵缝多出现在路面边缘,由于路基湿软造成承载力不足,从而导致纵缝。
(2)形成原因:主要是旧路基拓宽地段,新老路基结合部的不均匀沉降,土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度控制不严,多形成于新老路基结合部的上面或道路中间处,尤其在有表面水渗入的情况下,这些地段往往是纵向裂缝的高发区。
(三)网状裂缝
相互交错的裂缝将路面分割成形似网状或龟纹状的锐角多边形小块,块的尺寸小于50cm×50cm。其最初形态是一条或几条平行的纵缝,随着荷载重复作用次数的增加,平行纵缝间出现了横向、斜向连接缝,形成多边的、锐角的、形似网状、龟裂状的裂缝形式。其产生的主要原因是纵横裂缝出现后继续扩展;沥青的性能差,尤其是低温抗变形能力过低;路面结构中含有软弱夹层,粒料层松动,水稳定性差,从而形成网状裂缝;沥青总体强度不足,在損坏初期形成网裂,随后裂缝逐步扩展,缝间距变小。
(四)反射裂缝
基层产生裂缝后,在温度和行车荷载作用下,裂缝将逐渐反射到沥青表面,路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。其产生的主要原因是在已经开裂的旧沥青、旧水泥路面上加铺沥青面层,由于温度的变化(降低),老路面的裂缝继续拉开,从而使新铺层在旧裂缝处断开;由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝;新铺半刚性基层随着混合料中水分的减少产生干缩和干缩应力,从而产生开裂,反射到沥青面层。
三、沥青路面裂缝的预防措施
(一)合理设计
(1)路面厚度须具体联系市政道路施工对象加以确定。如旧水泥砼路面改造,其沥青混凝土罩面层厚度主要取决于结构强度因素,加罩层厚度则须对混凝土最小摊铺厚度、工程费用控制及沿线高程控制做综合的考量。而新建柔性路面则应联系道路等级、地基地质、施工季节和交通量等诸多因素测算设计厚度。此外,在路面设计中,应对城区远景交通量作充分的估测,就超载车辆比例适当提升路面结构层标准。
(2)沥青混凝土级配设计。目前高等级道路所采用的较粗级配具有较强的抗滑抗车辙能力,但同时由于其空隙率偏大、传荷能力较弱,耐疲劳能力也相应下降。因此,在市政道路设计中应综合考量其使用性能,依据设计厚度选择恰当的混合料类型。第一,在沥青品质上应要求含蜡量低、施工抗老化性能及高低温性能较佳,改性沥青与沥青玛蹄脂碎石(SMA)混合料是可优先考虑的选择,尤其是间断级配、密实型的SMA混合料,它具有良好的抗车辙性能与低温抗裂性能,是近年来沥青路面防裂设计中选用较多的新技术。第二,混合料配合比设计应严格控制级配组成,对其中的空隙率与稳定度要适当调整,沥青用量也要控制于马歇尔试验最佳用量±0.5%的范围内。
(3)沥青路面结构。除加强市政道路沥青路面防水设计外,在保证一定厚度的前提下,选用水稳性好、材料强度较高的基层与底基层结构。经检验证明,厚度超过150mm的沥青面层或强度、弹性模量较大的材料对于降低车辆荷载剪应力与反射裂缝扩展均有明显效果。
(二)严格施工
(1)施工前清扫路面基层表面,要达到干燥、清洁、无松散石料、灰尘与杂质,清理宽度应至摊铺沥青混凝土面层边缘以外至少30cm。对局部被水泥等杂物污染并冲刷不掉的路面污染物应用人工将其凿除;
(2)严格控制沥青拌合料的拌合质量,加大马歇乐试验频率,严格控制混合料的油石比、稳定度、流值指标;
(3)合理洒布透层油,粘层油,在进行各层摊牌铺前,必须保持顶面清洁,对于水泥稳定类半刚性基层,透油层应以慢裂型乳化沥青为宜。且沥青洒布车喷洒时,应保持稳定的车速和喷洒量,能流淌或形成油膜;
(4)在进行大规模施工之前,应当用正常施工所需采用的全部设备,按照技术规范要求,在严密的监督和质量控制下进行试铺。并做出试铺段的试铺总结,报监理审批后作为正式开工的依据;
(5)在摊铺混合料时,为了免混合料空隙太大,运距不能过远,摊铺厚度均匀,压实设备数量应配套,碾压遍数不能太少,一般不能进行补料,尤其是下面层;基层雨后潮湿未干,不能摊铺。纵横向接缝应紧密、平顺、各幅间重叠的混合料应用人工铲走;
(6)严格控制碾压质量,提高碾压效果。沥青混凝土摊铺整平之后,应趁热及时碾压。碾压过程分初压、复压和终压三个阶段。初压使混合料得以初步稳定。复压阶段碾压至稳定无显著轮迹为止。终压是在复压之后用以消除碾压过程中产生的轮迹,并确保路面的平整。碾压时压路机行进的方向应平行于路中心线;
(7)由于压实不足,沥青混凝土路面的各种施工缝处,容易产生台阶、裂缝、松散等病害,影响路面的平整度和耐久性,施工时必须十分注意。
(三)科学养护
经验表明,采取科学有效的养护方式和手段不但可以保证沥青路面的使用功能,也是防止早期病害进一步发展、节约养护资金的有效手段。
四、瀝青路面裂缝治理措施
(1)一经发现裂缝后就应立即修补以免水通过缝渗透到基层,造成基层破坏而影响面层。对于较小的横向裂缝和纵向裂缝,缝宽在6mm以内,宜将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹去尘土后,可用灌入热沥青或乳化沥青材料加以封闭处理,缝宽大于6mm的,将裂缝内杂质处理干净后,用沥青砂石或细料沥青混凝土填充、捣实、并用烙铁封口,撒砂,扫匀;也可以采用乳化沥青混合料填封。
(2)轻微龟裂可采用刷油法处治,或进行小面层喷油封面,防止渗水扩大裂缝;大面积龟裂、网裂采用加封层或沥青表面处治。严重龟裂、网裂应对基层进行补强。
(3)碾压中出现微裂缝,可在终碾前,用轮胎碾进行复压,消除裂缝。
(4)因土基、路面基层的病害或强度不足引起的破损,应处理路基或基层,然后再修复路面。
结束语
基于上文关于市政道路沥青路面的成因及处治分析,可发现沥青砼路面裂缝的产生相当程度上是由于设计、施工不规范所引发的。因此,只要依据施工标准,有的放矢地采取预防处治措施,规范管理,减少或杜绝各类不利因素的发生,裂缝病害一定可有效地减少。
参考文献:
【1】刘昭宇.城市沥青路面裂缝成因及防治浅析【J】.科技风,2011(1).
【2】胡时永.沥青路面裂缝的成因及其防范治理【J】.经济技术协作信息,2010(20).
【3】赵兴堃.公路沥青路面裂缝原因及处理措施【J】.沙棘:科教纵横,2010(6).
关键词:市政道路;沥青路面;裂缝;预防;治理
Abstract: cracks are municipal road asphalt pavement of one of the most common problems early. This paper expounds the municipal road asphalt road surface crack the classification, and the causes of cracks on asphalt pavement, this paper analyzes the crack prevention and control measures for the industry is discussed.
Keywords: municipal road; The asphalt pavement; Crack; Prevent; management
中图分类号:U416.217文献标识码:A 文章编号:
城市道路的畅通平整是城市硬环境建设的基础指标。随着我国当前城市化进程的不断加速,以市政道路为基本骨架的交通基础设施建设规模也在不断扩大。在我国城市道路的建设中大多采用半刚性基层沥青路面。与其他类型路面相比,沥青路面具有表面平整、无接缝、震动小、噪音低、行车平稳舒适,养护维修简便等优点。但沥青路面在铺筑使用后会产生各种各样的裂缝,沥青路面开裂的后果非常严重,它会使路面的承载能力不断下降,并产生网裂、路面塌陷、隆起、挤浆等现象,最终导致路面的破坏。因此,分析沥青路面裂缝产生的原因,提出防治措施就显得尤为重要了。
一、市政道路沥青路面裂缝的危害
由于环境温度、交通荷载等因素的影响,沥青路面初期产生的裂缝对沥青路面使用性能常无明显影响,但由于半刚性基层自身干缩和温缩应变胀缩产生的拉应力超过半刚性基层自身的极限抗拉强度,使其从强度薄弱处产生断裂,随着路面使用时间的延长,已有的裂缝逐渐向上扩展到路表,横向裂缝不断增加,缝宽不断增大,横向裂缝再不断附生纵向裂缝,最终形成大小不等独立板块,在表面水的作用下,致使裂缝附近基层的含水量加大,甚至饱和。其结果是路面强度明显降低,在大量行车荷载反复作用下,产生冲刷、唧浆和沉陷等现象,聚终导致路面很快产生结构性破坏,使道路结构逐渐丧失承载能力这些病害,如得不到及时治理,对车辆形成一种潜在的危害,也极大地缩短道路的服务寿命。
二、沥青路面裂缝的主要类型与表现
沥青路面裂缝大体分为两种类型:一种是荷载型裂缝,即主要由于行车荷载作用下产生的裂缝。在车辆荷载作用下,半刚性基层底部产生拉应力,如果拉应力大于基层材料的抗拉强度,则基层底部很快开裂,直至影响到沥青面层;另一种是非荷载型裂缝,以温度裂缝为主的低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝由于施工工艺不当或使用了不合格材料产生的裂缝。两种类型的裂缝按其形状又基本分为横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝和反射裂缝四种。
(一)横向裂缝
横向裂缝可分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
(1)非荷载型裂缝:这种裂缝主要是由于沥青面层温度变化而产生温度裂缝和基层温缩开裂引起的反射裂缝和对应裂缝。温度裂缝,包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝。温度裂缝很普遍,在我国北方地区尤为严重。冬季随着温度下降,沥青材料变得越来越硬,并开始收缩,沥青表面的收缩受到其底部的约束,从而产生拉应力或拉应变,而拉应力或拉应变一旦超过沥青昆合料的允许能力时,就将形成低温收缩裂缝。另外由于昼夜温差较大,在其温度应力的反复作用下,也将使沥青路面产生温度疲劳裂缝。此外基层的开裂会反射到面层,形成沥青表面裂缝,尤其是在冬季,沥青面层较硬,受拉承受能力很小。基层的开裂、表面的温度应力和行车荷载产生的拉应力互相作用形成裂缝。
(2)荷载型裂缝:由于车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝,一般称之为荷载型裂缝。在车辆荷载的作用下,基层的底部将产生拉应力,当拉应力超过基层材料的抗拉强度时,则其底部会出现开裂。在行车荷载的反复作用下,底部的裂缝会逐渐扩展到上部,使沥青面层也开裂破坏。若路面结构强度不够,则这种裂缝会迅速增长,使路面局部承载力不足而产生裂缝。
(二)纵向裂缝
(1)损坏特征:与道路中线大致平行的长直裂缝,有时伴有少量支缝。这类裂缝通常由路基、基层沉降,或施工接缝质量或结构承载力不足而引起。路基、基层沉降引起的纵缝,通常断断续续,绵延很长;施工搭接引起的纵缝,其形态特征是长且直;而结构承载力不足引起的纵缝多出现在路面边缘,由于路基湿软造成承载力不足,从而导致纵缝。
(2)形成原因:主要是旧路基拓宽地段,新老路基结合部的不均匀沉降,土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度控制不严,多形成于新老路基结合部的上面或道路中间处,尤其在有表面水渗入的情况下,这些地段往往是纵向裂缝的高发区。
(三)网状裂缝
相互交错的裂缝将路面分割成形似网状或龟纹状的锐角多边形小块,块的尺寸小于50cm×50cm。其最初形态是一条或几条平行的纵缝,随着荷载重复作用次数的增加,平行纵缝间出现了横向、斜向连接缝,形成多边的、锐角的、形似网状、龟裂状的裂缝形式。其产生的主要原因是纵横裂缝出现后继续扩展;沥青的性能差,尤其是低温抗变形能力过低;路面结构中含有软弱夹层,粒料层松动,水稳定性差,从而形成网状裂缝;沥青总体强度不足,在損坏初期形成网裂,随后裂缝逐步扩展,缝间距变小。
(四)反射裂缝
基层产生裂缝后,在温度和行车荷载作用下,裂缝将逐渐反射到沥青表面,路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。其产生的主要原因是在已经开裂的旧沥青、旧水泥路面上加铺沥青面层,由于温度的变化(降低),老路面的裂缝继续拉开,从而使新铺层在旧裂缝处断开;由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝;新铺半刚性基层随着混合料中水分的减少产生干缩和干缩应力,从而产生开裂,反射到沥青面层。
三、沥青路面裂缝的预防措施
(一)合理设计
(1)路面厚度须具体联系市政道路施工对象加以确定。如旧水泥砼路面改造,其沥青混凝土罩面层厚度主要取决于结构强度因素,加罩层厚度则须对混凝土最小摊铺厚度、工程费用控制及沿线高程控制做综合的考量。而新建柔性路面则应联系道路等级、地基地质、施工季节和交通量等诸多因素测算设计厚度。此外,在路面设计中,应对城区远景交通量作充分的估测,就超载车辆比例适当提升路面结构层标准。
(2)沥青混凝土级配设计。目前高等级道路所采用的较粗级配具有较强的抗滑抗车辙能力,但同时由于其空隙率偏大、传荷能力较弱,耐疲劳能力也相应下降。因此,在市政道路设计中应综合考量其使用性能,依据设计厚度选择恰当的混合料类型。第一,在沥青品质上应要求含蜡量低、施工抗老化性能及高低温性能较佳,改性沥青与沥青玛蹄脂碎石(SMA)混合料是可优先考虑的选择,尤其是间断级配、密实型的SMA混合料,它具有良好的抗车辙性能与低温抗裂性能,是近年来沥青路面防裂设计中选用较多的新技术。第二,混合料配合比设计应严格控制级配组成,对其中的空隙率与稳定度要适当调整,沥青用量也要控制于马歇尔试验最佳用量±0.5%的范围内。
(3)沥青路面结构。除加强市政道路沥青路面防水设计外,在保证一定厚度的前提下,选用水稳性好、材料强度较高的基层与底基层结构。经检验证明,厚度超过150mm的沥青面层或强度、弹性模量较大的材料对于降低车辆荷载剪应力与反射裂缝扩展均有明显效果。
(二)严格施工
(1)施工前清扫路面基层表面,要达到干燥、清洁、无松散石料、灰尘与杂质,清理宽度应至摊铺沥青混凝土面层边缘以外至少30cm。对局部被水泥等杂物污染并冲刷不掉的路面污染物应用人工将其凿除;
(2)严格控制沥青拌合料的拌合质量,加大马歇乐试验频率,严格控制混合料的油石比、稳定度、流值指标;
(3)合理洒布透层油,粘层油,在进行各层摊牌铺前,必须保持顶面清洁,对于水泥稳定类半刚性基层,透油层应以慢裂型乳化沥青为宜。且沥青洒布车喷洒时,应保持稳定的车速和喷洒量,能流淌或形成油膜;
(4)在进行大规模施工之前,应当用正常施工所需采用的全部设备,按照技术规范要求,在严密的监督和质量控制下进行试铺。并做出试铺段的试铺总结,报监理审批后作为正式开工的依据;
(5)在摊铺混合料时,为了免混合料空隙太大,运距不能过远,摊铺厚度均匀,压实设备数量应配套,碾压遍数不能太少,一般不能进行补料,尤其是下面层;基层雨后潮湿未干,不能摊铺。纵横向接缝应紧密、平顺、各幅间重叠的混合料应用人工铲走;
(6)严格控制碾压质量,提高碾压效果。沥青混凝土摊铺整平之后,应趁热及时碾压。碾压过程分初压、复压和终压三个阶段。初压使混合料得以初步稳定。复压阶段碾压至稳定无显著轮迹为止。终压是在复压之后用以消除碾压过程中产生的轮迹,并确保路面的平整。碾压时压路机行进的方向应平行于路中心线;
(7)由于压实不足,沥青混凝土路面的各种施工缝处,容易产生台阶、裂缝、松散等病害,影响路面的平整度和耐久性,施工时必须十分注意。
(三)科学养护
经验表明,采取科学有效的养护方式和手段不但可以保证沥青路面的使用功能,也是防止早期病害进一步发展、节约养护资金的有效手段。
四、瀝青路面裂缝治理措施
(1)一经发现裂缝后就应立即修补以免水通过缝渗透到基层,造成基层破坏而影响面层。对于较小的横向裂缝和纵向裂缝,缝宽在6mm以内,宜将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹去尘土后,可用灌入热沥青或乳化沥青材料加以封闭处理,缝宽大于6mm的,将裂缝内杂质处理干净后,用沥青砂石或细料沥青混凝土填充、捣实、并用烙铁封口,撒砂,扫匀;也可以采用乳化沥青混合料填封。
(2)轻微龟裂可采用刷油法处治,或进行小面层喷油封面,防止渗水扩大裂缝;大面积龟裂、网裂采用加封层或沥青表面处治。严重龟裂、网裂应对基层进行补强。
(3)碾压中出现微裂缝,可在终碾前,用轮胎碾进行复压,消除裂缝。
(4)因土基、路面基层的病害或强度不足引起的破损,应处理路基或基层,然后再修复路面。
结束语
基于上文关于市政道路沥青路面的成因及处治分析,可发现沥青砼路面裂缝的产生相当程度上是由于设计、施工不规范所引发的。因此,只要依据施工标准,有的放矢地采取预防处治措施,规范管理,减少或杜绝各类不利因素的发生,裂缝病害一定可有效地减少。
参考文献:
【1】刘昭宇.城市沥青路面裂缝成因及防治浅析【J】.科技风,2011(1).
【2】胡时永.沥青路面裂缝的成因及其防范治理【J】.经济技术协作信息,2010(20).
【3】赵兴堃.公路沥青路面裂缝原因及处理措施【J】.沙棘:科教纵横,2010(6).