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沥青路面反射裂缝及其预防措施

2020-03-30 13:14:19

提高路基强度和稳定性 路基是路面的基础,路基工作区又是路基承受行车荷载影响较大的深度区域,该深度区域具有足够的强度和整体稳定性对保证路面结构强度和稳定性极为重要,否则将产生不均匀沉降 ...

1 提高路基强度和稳定性

路基是路面的基础,路基工作区又是路基承受行车荷载影响较大的深度区域,该深度区域具有足够的强度和整体稳定性对保证路面结构强度和稳定性极为重要,否则将产生不均匀沉降,使路面产生开裂。因为,必须采取有效措施处理好影响路基工作区稳定性和强度,最大限度地减少路基完工后沉降量。

路基工作区的强度主要在填筑过程中形成的,必须严格控制路基的填筑工艺,确保路基强度。填筑材料首选石、砾、砂类土;其次选用含砾、砂低液限粘土;再次选用低液限粘土。粉质土和有机土不能用于填筑路基。

在路基、路面设计时,车辆荷载是按标准额定轴载(bzz-100)考虑的,公路路基成型后,路基工作区的深度就固定成型了。公路交付使用后,当公路上车辆超载运行时,路基工作区的深度必会随之加大。由于超载的缘故,路基工作区的实际深度超出了预设深度,这样未经处理的超出部分的路基强度、稳定性、刚度明显不足,在实际使用中,路基、路面就会产生裂缝、沉陷、车辙、变形过大等病害。因此,面对当前公路超载现象十分普遍的情况,建议在路基施工时,路基工作区的控制深度最好大于路基工作区的设计深度,以防患于未然。

压实度是反映路基强度的重要指标,也是提高路基强度和稳定性最经济、最有效的技术措施,施工中必须严格检测控制,使其达到规定值。填土层的厚度对压实度有直接的影响,施工中要插杆挂线,每层松铺厚度不应大于30cm。检测压实度试坑要打到下一层顶面,凡是检测结果达不到规定值的要加压处理或推除重填。

降低地下水是提高路基强度的重要措施,路面底下80cm路床是路基的关键部位,它直接承受和吸收路面的扩散应力,要有足够的强度和稳定性。如果开挖路床后发现底下渗水,不论流量大小都要处理。填方地段要采用较好的材料填筑,土质差的地段要进行换填处理,确保基强度和稳定性。

2 基层应有合理的设计厚度

当基层厚度增加时,基承载力也迅速增加,试验证明,半刚性基层厚度由10cm增加到25cm后,基承载力提高为原来的3倍,因此,应在投资允许的情况下,尽可能增加基层厚度。

2.1修筑防裂路面

有关实践证明,面层及射裂缝受沥青面层厚度的影响比较明显。厚度超过15cm的沥青面层可以有效地防止路面拉疲劳产生的裂缝,还可以降低车辆荷载引起的剪应力。

国外资料介绍,在贫混凝土上铺筑10cm的沥青面层后,其在反射裂缝形成前可累积通过标准轴载10×10次。如果沥青面层加厚到15cm,则可通过20×10次。如沥青面层加厚到17.5cm,则可放心使用。

2.2选择防裂性能好的材料

选用好的防裂材料也是预防沥青路面产生裂缝的关键之一,在采取此种技术手段时,应注意以下几个问题:

(1)选取用抗冲刷能力好、干缩、温缩系数小抗拉能力高的半刚性材料作基层,最好使用温度膨胀系数低的骨料。

(2)选用松弛性能好的优质沥青做面层,保证沥青的针入度、延度等指标,在缺少优质的情况下,应添加一些添加剂或聚合物,以提高沥青的低温抗裂性能及高温稳定性能。

(3)在稳定度满足要求的前提下,选用针入度较大的沥青作面层。经查阅有关资料,美国和英国研究表明,在沥青砼中使用较软的沥青,可以阻止低温收缩及高温疲劳两种作用机理引起的路面裂缝扩展。

(4)应尽量采用密实型沥青砼面层,空隙率对面层的疲劳寿命影响很大,密实型沥青混合料在使用中沥青硬化缓慢,同时延缓了裂缝的扩展。

(5)沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性好的材料。如果集料呈酸性,则应填加一定数量的抗剥落剂或灰粉,确保混合料的抗剥落性能,同时,应尽量降低集料的含水量,尽可能使用人工砂代替原形颗粒的天然砂。

(6)沥青混合料的级配也是一项重要因素,在合理选配混合料级配时,应兼顾其高温稳定性、疲劳性能和低温抗裂性能,以及路表特性和耐久性等各方面的要求。

(7)在条件允许的情况下,可以采用间断级配、大空隙、密实型的沥青玛蹄脂碎石(sma)混合料和采用改性沥青。sma混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性、抗车辙性,使用寿命长等优点,是防裂路面设计时应选用的一项新技术。

(8)用橡胶沥青或聚合物改性沥青作沥青砼表面的封层,可进一步提高表面层的抗温度裂缝能力。

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2.3设置应力吸收层

设置应力吸收层也是预防沥青路面裂缝的重要措施之一,在应用该技术时,也应该注意以下几个问题。

(1)基层与面层之间可铺橡胶沥青中间层,预制织物膜带条、土工织物或土工格栅中间层,使粘度沥青砼层等,这些中间层可以均匀吸收路基反射上来的应力。

(2)采用应吸收薄膜,对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果,可使裂缝处相对位移产生应力传到面层时大为减少,明显降低应力强度因子。吸收薄膜的弹性模量越低,防裂效果越好,因此,在选用应力薄膜时,应选用低模量、高韧性、大变形率的材料。就目前常用的材料而言,土工织物与沥青橡胶薄膜的弹性模量都较低,变形率较大,不存在低温脆裂问题,效果更佳。

(3)采用土工格栅来为沥青路面结构加筋,能在一定程度上控制路面车辙,反射裂缝和疲劳裂缝的产生。

(4)铺设橡胶沥青吸收膜。橡胶沥青吸收膜是用疲橡胶磨细的粉与热沥青搅拌后,施于面层中间形成的一薄膜,试验结果表明,此应力吸收层在面层中间具有非常好的应力吸取效果。

3 半刚性基层新的预开裂技术

在半刚性基层上锯缝,即在结构层碾压前切割一条缝直到层底。缝宽为0.5cm,内填沥青砂或沥青乳液。切割填充沥青砂或沥青乳液后快速封闭,然后以正常方式碾压该层,其目的就是预先制造更直、更多规则间距的裂缝(通常间距为2~3cm),这样它比自然裂缝更细、裂缝位移更小,从而避免裂缝边缘的快速恶化减缓裂缝贯穿沥青层。

治理开裂的沥青路面

一是一经发现裂缝后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。对于较小的很像裂缝和纵向裂缝,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,用沥青砂或细粒式沥青混凝土填充、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。  

二是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理。严重龟裂、网裂应对基层进行补强。  

三是碾压中出现微裂缝,可在终碾前,用轮胎碾进行复压,消除裂缝。  

四是因土基、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,然后在修复路面。 

沥青混凝土路面裂缝原因分析及防治措施2017-03-19 14:31 | #2楼

在道路的运营中常出现横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝、反射裂缝等常见病害,下面就结合具体现象进行分析。

1 横向裂缝

1.1现象

裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长有的贯穿整个路幅,也有的贯穿部分路幅。

1.2原因分析

1.2.1施工缝未处理好,接缝不紧密,结合不良。

1.2.2沥青未达到适合于本地区气候条件和使用要求的质量标准,致使沥青面层温度收缩或温度疲劳应力(应变)大于沥青混合料的抗拉强度(应变)。

1.2.3半刚性基层收缩裂缝的反射缝。

1.2.4桥梁、涵洞或通道两侧的填土产生固结或地基沉降。

1.3预防措施

1.3.1合理组织施工,摊铺作业连续进行,减少冷接缝。冷接缝的处理,应先将已摊铺压实的摊铺带边缘切割整齐、清除碎料,然后用热混合料敷贴接缝处,使其预热软化;铲除敷贴料,对缝壁涂刷0.3~http://www.ahsrst.cn粘层沥青,再铺筑新混合料。

1.3.2充分压实横向接缝。碾压时,压路机在已压实的横幅上,钢轮伸入新铺层15cm左右,每压一遍向新铺层移动15~20cm,直到压路机全部在新铺层为止,再改为纵向碾压。

1.3.3根据《沥青路面施工及验收规范》(gb50092)要求,按本地区气候条件和道路等级选取适用的沥青类型。以减少或消除沥青面层温度收缩裂缝。采用优质沥青更有效。

1.3.4桥涵两侧填土充分压实或进行加固处理;沉降严重地段,事前应进行软土地基处理和合理的路基施工组织。

1.3.5反射裂缝预防详见4.3。

1.4治理措施

为防止雨水由裂缝渗透至路面结构,对于细裂缝(2~5mm)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sbs改性沥青)灌缝。灌缝前,必须清除缝内、缝边碎粒、垃圾,并使缝内干燥。灌缝后,表面撒上粗砂或3~5mm石屑。

2 纵向裂缝

2.1现象

裂缝走向基本与行车方向平行,裂缝长度和宽度不一。

2.2原因分析

2.2.1前后摊铺幅相接处的冷接缝未按有关规范要求认真处理,结合不紧密而脱开。

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2.2.2纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷。

2.2.3拓宽路段的新老路面交界处沉降不一。

2.3预防措施

2.3.1采用全路幅一次摊铺,如分幅摊铺时,前后幅应紧跟,避免前摊铺幅混合料冷却后才摊铺后半幅,确保热接缝。

2.3.2如无条件全路幅摊铺时,上、下层的施工纵缝应错开15cm以上。前后幅相接处为冷接缝时,应先将已施工压实完的边缘坍斜部分切除,切线须顺直,侧壁要垂直,清除碎料后,宜用热混合料敷贴接缝处,使其预热软化,然后铲除敷贴料,并对侧壁涂刷0.3~http://www.ahsrst.cn粘层沥青,再摊铺相临路幅。摊铺时控制好松铺系数,使压实后的接缝结合紧密、平整。

2.3.3沟槽回填土应分层填筑、压实,压实度需达到要求。如符合质量要求的回填土来源或压实有困难时,须作特殊处理,如采用黄砂、砾石砂或有自硬性的高钙粉煤灰或热焖钢渣等。

2.3.4拓宽路段的基层厚度和材料须与老路面一致,或稍厚。土路基应密实、稳定。铺筑沥青面层前,老路面侧壁需涂刷0.3~http://www.ahsrst.cn粘层沥青。沥青面层应充分压实。新老路面接缝宜用热烙铁烫密。

2.4治理措施

2~5mm的裂缝可用改性乳化沥青灌缝,大于5mm的裂缝可用改性沥青(如sbs改性沥青)灌缝。灌缝前,须先清除缝内、缝边碎垃圾、垃圾,并保持缝内干燥,灌缝后,表面撒上粗砂或3~5mm石屑。

3 网状裂缝

3.1现象

裂缝纵横交错,缝宽1mm以上,缝距40cm以下,1m2以上。

3.2原因分析

3.2.1路面结构中夹有软弱层或泥灰层;粒料层松动,水稳性差。

3.2.2沥青与沥青混合料质量差,延度低,抗裂性差。

3.2.3沥青层厚度不足,层间粘结差,水分渗入,加速裂缝的形成。

3.3.4路面总体强度不足,在损坏初期形成网裂,日后裂缝逐步扩展,缝距缩小。

3.3预防措施

3.3.1沥青路面摊铺前,对下卧层需认真检查,及时清除泥灰,处理好软弱层,保证下卧层稳定,并宜喷洒0.3~http://www.ahsrst.cn粘层沥青。

3.3.2原材料质量和混合料质量严格按《沥青路面施工及验收规范》(gb50092)的要求进行选定、拌制和施工。

3.3.3沥青面层各层应满足最小施工厚度的要求,保证上下的良好连接;并从设计施工养护上采取措施有效地排除雨后结构层内积水。

3.3.4路面结构设计应做好交通量调查和预测工作,使路面结构组合与总体强度满足设计使用期限内交通荷载要求。上基层必须选用水稳定性良好的有粗粒料的石灰、水泥稳定类材料。

3.4治理措施

3.4.1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。

3.4.2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(详见4.3)。

3.4.3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。

3.4.4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。

4 反射裂缝

4.1现象

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。对于半刚性基层以横向裂缝居多,对于柔性路面上加罩的沥青结构层,裂缝形式不一,取决于下卧层。

4.2原因分析

4.2.1半刚性基层收缩的反射裂缝。

4.2.2在旧路面上加罩沥青面层后原路面上已有裂缝包括水泥混凝土路面的接缝的反射。

4.3预防措施

4.3.1采取有效措施减少半刚性基层收缩裂缝。

(1)基层混合料应在接近最佳含水量的状态下碾压,要防止碾压时含水量过小,压实度和强度不足,造成强度裂缝。

(2)对分段施工的基层,在碾压时,应预留3~5米混合料暂缓碾压,待下段混合料摊铺后一起碾压,以利于衔接。对于分层碾压的基层,上下层的接头应错开3~5米,以减少出现裂缝的机会。

(3)合理选择混合料的配比,控制细料数量;重视结构层的养护,并及早铺筑上层或进封层以利于减少干缩缝。

4.3.2在旧路面加罩沥青路面结构层前,可铣削原路面后再加罩,或采用铺设土工布、搁栅后再加罩,以延缓反射裂缝的形成。

4.4治理措施

4.4.1缝宽小于2mm时,可不作处理。

4.4.2缝宽大于2mm时,可采用改性乳化沥青或改性沥青(如sbs改性沥青)灌缝。灌缝前须先清除缝内垃圾,缝加碎粒,并保持缝内干燥。灌缝后撒粗砂或3~5mm石屑。

结束语:在沥青混凝土路面施工中,只要采取积极有效的措施,杜绝以上各种不利因素发生,严格规范施工,才能彻底解决混凝土路面的裂缝问题,提高混凝土路面的工程质量。

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