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沥青路面的裂缝及其防治

2010-08-15吕晓娟张瑞敏

天中学刊 2010年5期
关键词:面层碾压沥青路面

吕晓娟,张瑞敏

(黄淮学院 建筑工程系,河南 驻马店 463000)

沥青路面的裂缝及其防治

吕晓娟,张瑞敏

(黄淮学院 建筑工程系,河南 驻马店 463000)

沥青路面的裂缝可分为横向裂缝、纵向裂缝、龟裂和网裂4种,结构性因素、温度应力作用、荷载作用是沥青路面产生裂缝的主要原因.沥青路面裂缝的防治,应从设计、施工、维护管理3个方面进行考虑.在科学设计、严格施工的基础上,严格限制超载车辆,及时修补出现的裂缝,可以有效地延长沥青路面的使用寿命.

沥青路面;路面裂缝;防治措施

近年来,随着经济的快速发展,我国的等级公路和城市道路中沥青路面的比例逐渐增大.沥青路面表面平整,无接缝,养护维修简便,行车平稳舒适,但这种路面抗弯、抗拉的强度低,面层的温度稳定性较差,半刚性基层易产生反射裂缝.沥青路面铺筑使用后会产生各种各样的裂缝,若不及时处理,路表水会沿裂缝渗入路面结构层和土路基,从而使路基和路面强度降低,严重地缩短道路的使用寿命.因此,裂缝防治是沥青路面铺筑和使用中的一个重要问题.

1 沥青路面裂缝的类型

沥青路面的裂缝可分为横向裂缝、纵向裂缝、龟裂和网裂4种.

横向裂缝主要表现为裂缝与行车方向垂直.施工时接缝处理不当易产生横向裂缝,例如碾压方式不当会造成横向细裂缝.冬季气温很低时,由于沥青路面或基层的冷缩和干缩,在重复荷载作用下会使沥青路面表面形成横向反射裂缝.另外,地下管线埋深不够时基层难以压实压平,也会引起沥青路面的横向裂缝.

纵向裂缝主要表现为裂缝平行于行车方向,如车辙裂缝.纵向裂缝产生的原因大致有2种:一种是填土未压实,路基产生了不均匀沉陷;另一种是沥青混和料摊铺时间过长,或接缝处理不当,接缝处的压实未达到要求.

龟裂、网裂主要表现为裂缝纵横交错,且常伴有沉陷等现象.沥青混和料的配合比不当,原材料的质量不符合要求,路基施工质量差,都会造成沥青路面的龟裂或网裂.

2 沥青路面裂缝产生的原因

2.1 结构性因素

路基基层结构强度不足,施工填土未压实,都会造成路基局部断裂.基层级配偏细、局部离析、渗透油施工不良,都会造成基层与面层间结合不紧密,进而引起裂缝.施工接缝处理不当、碾压方式不正确易产生横向裂缝.压力机加速或减速过猛,尤其是转向过猛易产生路面横纹.铺建半刚性基层时,养生不当,养生后未及时洒铺封层或透层油,都易导致干缩裂缝.路面受面层渗水、冰冻水、毛细水的作用,会使基层局部软化,加上冻涨和车辆冲击荷载的作用,沥青路面会很快损坏.

2.2 温度应力的作用

沥青具有热塑冷缩性质,在低温环境下承受动力荷载时极易断裂.当温度大幅度下降时,沥青材料逐渐发硬并开始收缩,此时半刚性基层的底部将产生拉应力.沥青面层在路面中是受到约束的,面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度,沥青面层就会开裂.由于沥青路面的横向约束小,所以低温破坏造成的裂缝主要是横向的.

在昼夜温差大的地区,温度的反复升降会导致沥青面层的温度应力疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小,加上沥青老化导致的劲度增高和应力松弛性能降低,沥青混合料达到极限抗拉强度时便会产生裂缝.

2.3 荷载作用

在荷载作用下,当路面材料所受应力大于自身所能承担的抵抗应力时,沥青路面易产生裂缝.另外,基层混合料的离析或碾压不密实,会造成基层上部细粒料上浮,从而形成强度较弱的薄层,在行车荷载作用下最容易产生龟状裂缝.

3 沥青路面裂缝的防治

沥青路面使用初期的裂缝对沥青路面的使用性能一般无明显影响,但随着表面雨水的逐渐浸入,裂缝两侧的路面结构层特别是裂缝附近土基的含水量加大,从而路面承载能力明显降低,在大量行车荷载的反复作用下,可能导致路面迅速损坏.所以,对沥青路面产生的裂缝必须及时治理.沥青路面裂缝的防治,应从设计、施工、维护管理3个方面进行考虑.

3.1 设计方面应注意的问题

沥青路面设计时应充分估计和预测远景交通量,尤其要做好大载荷车辆交通量的预测工作,适当提高路面结构层的标准.对于半刚性结构路面,一定要合理地进行结构组织设计,包括路面材料、路面厚度、地下管道设计深度等.地下管线的埋深应超过30 cm,否则会影响路面基层的压实从而造成沥青路面的横向裂缝.如果路面基层的强度、刚度、平整度和稳定性不足,会导致路面基层不能与面层良好结合,因此在设计中不但应选用松弛性能较好的优质沥青,还应重视路面基层的整体性能.

沥青路面的整体性能与路面面层的材料有着密切关系.面层沥青应尽量选择稠度低、延度高、含腊量低的优质沥青,必要时可选用改性沥青.对于沥青混合材料,石料过少过细,石料中矿粉的含量偏高,胶凝材料配合比不当,拌制沥青混合料时加热过度致使沥青混合料烧焦,等等,这些都会导致沥青路面的裂缝,在路面设计时必须高度重视.另外,沥青混合料中宜加入石棉或炭化纤维,以增强路面的抗裂性能.

3.2 施工方面应注意的问题

路基施工时,填土中不得含有淤泥、腐殖土及有机物等,压实度要达到规定值.

半刚性基层的施工应注意以下问题:碾压时应严格控制基层的含水量;碾压完成后要及时覆盖并撒水养护,养护时间不能少于5天,养护(养生)期内要禁止行车;养护结束后,应立即用乳化沥青做透层或封层;透层施工完成后,应尽快铺筑沥青面层.基层开裂易导致沥青路面的反射裂缝,在半刚性基层上锯缝可以防止基层开裂,但施工时必须先将缝口清扫干净,然后立即浇灌乳化沥青并跨缝铺设玻璃纤维土工格栅.

摊铺沥青混合料时,应严格按照设计要求控制材料的质量和配合比,混合料摊铺后碾压必须及时.如果混合料摊铺后碾压不及时,由于混合料表面温度的降低,用重型压路机碾压时十分容易引起路面表层断裂.

3.3 维护管理方面应注意的问题

沥青路面在使用中,超载车辆的通行会使路面基层底部产生拉裂缝,这种拉裂缝会在过往车辆的反复作用下扩展到上部而使路面开裂.很多道路的损坏都是由超载车辆造成的,因此,从严执法,严格限制超载车辆,是延长沥青路面使用寿命的必要条件.同时,与其他类型的路面一样,对沥青路面的裂缝要及时进行修补,以免路表水侵入基层进而使路面遭受大面积破坏.对于横向裂缝和纵向裂缝,缝宽小于5 mm的,可先将缝隙清扫干净(须用压缩空气吹去尘土),再灌入热沥青或乳化沥青材料加以封闭处理;缝宽大于5 mm的,将裂缝内杂质处理后可用沥青砂或细粒式沥青混凝土填充、捣实,再用烙铁封口,也可以采用乳化沥青混合料填封.对于轻微的龟裂可以采用刷油法处理,或进行小面层喷油封面.对于大面积的龟裂、网裂,一般可采用加封层或现场再生法处理,必要时应先处理路基或基层,然后再修复路面.

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[6] 孙立军.沥青路面结构行为理论[M].上海:同济大学出版社,2003.

〔责任编辑 张继金〕

U416.217

A

1006-5261(2010)05-0042-02

2010-02-10

吕晓娟(1980―),女,陕西渭南人,助教.

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