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[摘要] 沥青路面在铺筑使用后会产生各种裂缝。由于路表水的浸入,裂缝两侧的路面结构层和土路基的含水量增大,使路基和路面强度降低。随着交通量增加,特别是大吨位车辆行车荷载的作用,路基、路面承受不了超载车辆荷载的作用,加快路面的裂缝产生,大大缩短沥青路面的使用寿命。本文对沥青路面裂缝常见形式和产生的原因进行了分析, 同时提出了相应的修复措施。
中图分类号:U416.217文献标识码: A 文章编号:
沥青路面是在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力,使路面平整少尘、不透水、经久耐用。优点是表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便、适应分期修建等。缺点是温度稳定性差、施工污染。裂缝是沥青路面的常见病害。 裂缝的出现不仅使沥青路面的品质下降, 而且带来路面病害的恶性循环。
沥青路面裂缝的主要形式
沥青路面出现裂缝的主要形式为:纵向裂缝、横向裂缝以及网裂、龟裂等不规则裂缝。1)横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝,裂缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩,逐渐发展而贯通全路幅。贯通裂缝沿路面大致呈均匀分布。2)纵向裂缝的产生主要是由于不均匀碾压造成的,再加上通车后汽车荷载以及水的共同作用,通常使得路基横向沉降不均匀。3)不规则裂缝现象为:裂缝纵横交错,将面层分隔成若干多边形的小块,一般缝宽1mm以上,缝距40cm以下。一个原因可能是路面结构设计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配合不当或未拌和均匀等使沥青与石料粘结性差;另一个原因可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,使基层表面被泡软,在汽车荷载反复作用下,粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆,基层表面被逐步淘空,产生不规则裂缝。
裂缝产生的原因
1)由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝。在车轮荷载的作用下,当路面结构层底部产生的拉应力大于其材料的抗拉强度时,产生的开裂称之荷载型裂缝。
2)由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝,称之非荷载裂缝。
3)经常出现在桥涵两端的横向裂缝,或在路段上出现较长的纵缝,主要是由填土固结沉陷或地基沉陷引起,称为沉降裂缝。尽管沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的,但其中的行车荷载作用、沥青面层温度变化是产生裂缝的主要原因。
4)沥青及沥青混合料的性质。沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因,沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素,瀝青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性能指标中,影响更大的是温度敏感性,温度敏感性大的沥青更容易开裂。
5)基层材料的性质。基层材料的收缩性愈小,面层裂缝愈少。基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的,基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。
6)气候条件。极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。
7)交通量和车辆类型。半刚性基层中的最大拉应力,通常是由最重的车轮荷载产生的;并且对于半刚性路面,不同轴载对路面的破坏作用远不是4次方的关系,而11~13次方的关系,即使是通过次数较少的重荷载也对路面破坏起着决定性的作用。
8)施工因素。指半刚性基层材料的碾压含水量,半刚性基层完成后的暴晒时间等因素。
裂缝病害养护维修措施
当裂缝对结构影响不大,可根据裂缝宽度封闭裂缝防水。对缝宽在5mm以内的裂缝,可采用热油灌缝并捣实,以防止水的渗透。而对缝宽大于5mm的裂缝,可用炒拌好的沥青砂或细粒式混凝土填料填充、捣实、烙铁封口、撒砂扫匀。如路面出现开裂或轻微的龟裂,无明显变形,可用刷油法处理,或进行喷油封面,防止渗水导致病害扩大。由基层、土基的破坏而引起的裂缝,须经调查评价后,采用挖补法先治理基层、土基的病害,密实稳定后,再处理面层。龟裂也应采用挖补法,连同基层一块治理。为了防止雨水或碎屑进入裂缝,通常采用裂缝修补这种局部处理方法,通常选用在裂缝中放置填料。虽然维持时间短,但是可以有效的延长路面的寿命。
1)横向裂缝的治理措施。为防止雨水又裂缝渗透至路面结构,对于细裂缝(2mm-5mm)可用改性乳化沥青灌缝。对大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如BBS改性沥青)灌缝。灌缝前,必须清除逢内、缝边碎粒、垃圾。并使逢内干燥。灌缝后,表面撒上粗砂或3mm-5mm石屑。
2)纵向裂缝的治理措施。2mm-5mm的裂缝可用改性乳化沥青灌缝,大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如BBS改性沥青)灌缝。灌缝前,必须清除逢内、缝边碎粒、垃圾。并使逢内干燥。灌缝后,表面撒上粗砂或3mm-5mm石屑。
3)反射裂缝的治理措施。缝宽小于2mm时可不做处理。缝宽大于2mm时,用改性乳化沥青或改性沥青(如BBS改性沥青)灌缝。灌缝前,必须清除逢内、缝边碎粒、垃圾。并使逢内干燥,灌缝后,表面撒上粗砂或3mm-5mm石屑。
4)网状裂缝的治理措施。
①如夹有软弱层或不稳定结构层时,应将其铲除;如因结构层积水引起网裂时,铲除面层后,需加设将路面渗透水排除至路外的排水设施。然后再铺筑新混合料。
②如强度满足要求,网状裂出自沥青面层厚度不足时,可采用铣削网裂的面层后加铺新料来处理。加铺厚度按现行设计规范计算确定;如在路面上加罩,为减轻反射裂缝,可采取各种“防反”措施进行处理。
③由于路基不稳定,导致路面网裂时,可采用石灰或水泥处理路基,或注浆加固处理,深度可根据具体情况确定,一般为20-40cm。消石灰用量5%-10%,或水泥用量4%-6%。待土路基处理稳定后,再重做基层、面层。
④由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时,可根据情况,分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。水稳定性好、收缩性小的半刚性材料是首选基层。基层加强后,再铺筑沥青面层。
小结
及时有效的对混凝土路面产生的各种裂缝进行修补,可以延长路面的使用寿命,降低因裂缝而产生的行车影响,避免发生人身安全,提高综合效益。根据产生路面裂缝的因素及原因的分析,根据不同路况,具体制订养护维护措施,延长路面的使用时间。
参考文献
①王琦.高速公路沥青路面裂缝原因分析及维修技术应用探析.价值工程,2011
②交通部公路科学研究所.公路沥青路面施工技术规范.北京:人民交通出版社,2004
③交通部公路科学研究所.公路质量检验评定标准.北京:人民交通出版社,2004
中图分类号:U416.217文献标识码: A 文章编号:
沥青路面是在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力,使路面平整少尘、不透水、经久耐用。优点是表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便、适应分期修建等。缺点是温度稳定性差、施工污染。裂缝是沥青路面的常见病害。 裂缝的出现不仅使沥青路面的品质下降, 而且带来路面病害的恶性循环。
沥青路面裂缝的主要形式
沥青路面出现裂缝的主要形式为:纵向裂缝、横向裂缝以及网裂、龟裂等不规则裂缝。1)横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝,裂缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩,逐渐发展而贯通全路幅。贯通裂缝沿路面大致呈均匀分布。2)纵向裂缝的产生主要是由于不均匀碾压造成的,再加上通车后汽车荷载以及水的共同作用,通常使得路基横向沉降不均匀。3)不规则裂缝现象为:裂缝纵横交错,将面层分隔成若干多边形的小块,一般缝宽1mm以上,缝距40cm以下。一个原因可能是路面结构设计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配合不当或未拌和均匀等使沥青与石料粘结性差;另一个原因可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,使基层表面被泡软,在汽车荷载反复作用下,粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆,基层表面被逐步淘空,产生不规则裂缝。
裂缝产生的原因
1)由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝。在车轮荷载的作用下,当路面结构层底部产生的拉应力大于其材料的抗拉强度时,产生的开裂称之荷载型裂缝。
2)由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝,称之非荷载裂缝。
3)经常出现在桥涵两端的横向裂缝,或在路段上出现较长的纵缝,主要是由填土固结沉陷或地基沉陷引起,称为沉降裂缝。尽管沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的,但其中的行车荷载作用、沥青面层温度变化是产生裂缝的主要原因。
4)沥青及沥青混合料的性质。沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因,沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素,瀝青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性能指标中,影响更大的是温度敏感性,温度敏感性大的沥青更容易开裂。
5)基层材料的性质。基层材料的收缩性愈小,面层裂缝愈少。基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的,基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。
6)气候条件。极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。
7)交通量和车辆类型。半刚性基层中的最大拉应力,通常是由最重的车轮荷载产生的;并且对于半刚性路面,不同轴载对路面的破坏作用远不是4次方的关系,而11~13次方的关系,即使是通过次数较少的重荷载也对路面破坏起着决定性的作用。
8)施工因素。指半刚性基层材料的碾压含水量,半刚性基层完成后的暴晒时间等因素。
裂缝病害养护维修措施
当裂缝对结构影响不大,可根据裂缝宽度封闭裂缝防水。对缝宽在5mm以内的裂缝,可采用热油灌缝并捣实,以防止水的渗透。而对缝宽大于5mm的裂缝,可用炒拌好的沥青砂或细粒式混凝土填料填充、捣实、烙铁封口、撒砂扫匀。如路面出现开裂或轻微的龟裂,无明显变形,可用刷油法处理,或进行喷油封面,防止渗水导致病害扩大。由基层、土基的破坏而引起的裂缝,须经调查评价后,采用挖补法先治理基层、土基的病害,密实稳定后,再处理面层。龟裂也应采用挖补法,连同基层一块治理。为了防止雨水或碎屑进入裂缝,通常采用裂缝修补这种局部处理方法,通常选用在裂缝中放置填料。虽然维持时间短,但是可以有效的延长路面的寿命。
1)横向裂缝的治理措施。为防止雨水又裂缝渗透至路面结构,对于细裂缝(2mm-5mm)可用改性乳化沥青灌缝。对大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如BBS改性沥青)灌缝。灌缝前,必须清除逢内、缝边碎粒、垃圾。并使逢内干燥。灌缝后,表面撒上粗砂或3mm-5mm石屑。
2)纵向裂缝的治理措施。2mm-5mm的裂缝可用改性乳化沥青灌缝,大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如BBS改性沥青)灌缝。灌缝前,必须清除逢内、缝边碎粒、垃圾。并使逢内干燥。灌缝后,表面撒上粗砂或3mm-5mm石屑。
3)反射裂缝的治理措施。缝宽小于2mm时可不做处理。缝宽大于2mm时,用改性乳化沥青或改性沥青(如BBS改性沥青)灌缝。灌缝前,必须清除逢内、缝边碎粒、垃圾。并使逢内干燥,灌缝后,表面撒上粗砂或3mm-5mm石屑。
4)网状裂缝的治理措施。
①如夹有软弱层或不稳定结构层时,应将其铲除;如因结构层积水引起网裂时,铲除面层后,需加设将路面渗透水排除至路外的排水设施。然后再铺筑新混合料。
②如强度满足要求,网状裂出自沥青面层厚度不足时,可采用铣削网裂的面层后加铺新料来处理。加铺厚度按现行设计规范计算确定;如在路面上加罩,为减轻反射裂缝,可采取各种“防反”措施进行处理。
③由于路基不稳定,导致路面网裂时,可采用石灰或水泥处理路基,或注浆加固处理,深度可根据具体情况确定,一般为20-40cm。消石灰用量5%-10%,或水泥用量4%-6%。待土路基处理稳定后,再重做基层、面层。
④由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时,可根据情况,分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。水稳定性好、收缩性小的半刚性材料是首选基层。基层加强后,再铺筑沥青面层。
小结
及时有效的对混凝土路面产生的各种裂缝进行修补,可以延长路面的使用寿命,降低因裂缝而产生的行车影响,避免发生人身安全,提高综合效益。根据产生路面裂缝的因素及原因的分析,根据不同路况,具体制订养护维护措施,延长路面的使用时间。
参考文献
①王琦.高速公路沥青路面裂缝原因分析及维修技术应用探析.价值工程,2011
②交通部公路科学研究所.公路沥青路面施工技术规范.北京:人民交通出版社,2004
③交通部公路科学研究所.公路质量检验评定标准.北京:人民交通出版社,2004