杨　震

摘要:分析公路沥青路面裂缝的形成、危害及裂缝的种类、产生原因,提出对裂缝的处理措施。

关键词:沥青面层 低温裂缝 反射裂缝 处理

0 引言

由于沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便等优点,在我国高速公路修建中得以广泛应用。但许多新建高速公路沥青路面在建成早期便出现路面开裂情况,极大的影响了沥青路面的使用年限。

按沥青路面产生裂缝的原因,裂缝可分成荷载型裂缝和非荷载型裂缝。荷载型裂缝主要由于路面设计不周或施工原因,结构层本身强度不足,不能适应日益增长的交通量及轴载作用而产生的强度裂缝,最初一般表现为纵向开裂,然后发展为网裂,由于我国普遍采用半刚性基层沥青路面设计的前提下,这一类荷载裂缝并不是主要的。非荷载裂缝主要有两种,一种是基层开裂在路面形成反射裂缝,一种是沥青路面本身产生的低温裂缝。我国新建高速公路早期路面开裂主要主要为非荷载裂缝,应该给予极大的重视。

1 沥青路面低温裂缝的形成、影响因素及预防措施

位于路面面层的沥青结构层,直接受到气温变化的影响,当温度下降时,沥青面层就会产生收缩变形,由于沥青路面没有收缩缝,于是这种变形会受到基层对路面的摩阻力和路面无限连续板体对收缩变形的约束作用,使沥青面层内部产生拉应力,当温度骤降造成此种拉应力超过沥青混凝土具有的极限抗拉强度时,路面就将出现裂缝,以释放应力。

影响沥青面层温度裂缝的因素主要有:

1.1 沥青性质

1.1.1 首先是沥青油源的影响,相对而言稠油沥青在低温时能承受较大的拉伸应变,所以抗裂性能要高得多。

1.1.2 沥青的针入度,当沥青油源相同时,针入度大的沥青有较低的劲度模量,比硬沥青的路面裂缝少。

1.1.3 沥青的延度,特别是15℃延度大小与开裂有一定的关系,相关研究表明采用15℃延度较大的沥青可以减少低温裂缝的产生。

1.1.4 沥青的老化性能,沥青老化后针入度、延度都将下降,沥青将变硬变脆,抵抗低。

1.1.5 温裂缝的能力将大幅降低,造成路面开裂严重。

1.1.6 沥青含蜡量,含蜡量大的沥青脆性增加,温度敏感性大,拉伸应变小,抵抗低温裂缝的能力较差。

1.2 沥青混合料的组成

1.2.1 沥青用量,一般来说,沥青用量的增加,混合料的应力松弛性能提高,但是混合料的收缩应变也会相应增大。

1.2.2 矿料组成级配,不同级配组成的混合料的温度应力增长规律有较大的差异,粒径粗的,空隙率大的混合料内部微空隙较多,应力松弛极限温度降低,使温度应力有所减小;由于沥青混合料中加入了矿粉,沥青与矿粉结合后将变得更加粘稠,抵抗低温裂缝的能力将下降。

1.2.3 集料品种,集料与沥青的粘附性对裂缝的产生影响很大,粘附性较小的话,沥青与集料的结合力较低,沥青混凝土的抗拉强度变小,抵抗温缩应力的能力就较低,裂缝就容易形成。

1.3 施工裂缝,各种纵横向施工由于接缝处理不好,该部位抵抗温缩应力的能力较低,造成温缩应力集中在此处释放,造成开裂。碾压和摊铺温度过低,机械设备对沥青面层拉应力造成新铺层表面产生的微裂缝,以后可能在这些地方开裂。

针对低温裂缝产生的各种因素,应采取以下各项措施,尽量提高沥青混凝土的抗裂性能,减少裂缝的产生。

1.3.1 选择优质的油源好的稠油沥青,该沥青应具有含蜡量低,且具有良好的高、低温性能和施工抗老化性能。

1.3.2 使用与沥青粘附性高的碱性碎石,并使用反击破生产的碎石,同时在混合料中掺入1%~2%的水泥,提高沥青与集料之间的结合力,从而提高沥青混凝土的抗裂性能。

1.3.3 严格控制配合比设计,尽量合理优化,在配合比设计中要严格控制优化矿料级配组成;对配合比中空隙率与稳定度要进行调整;尽量提高沥青混凝土的强度。严格控制矿粉掺量,粉胶比应该控制在0.8~1.2左右。

1.3.4 沥青用量在马歇尔最佳用量±0.5%范围内对裂缝影响小,施工中拌合楼应该保证沥青用量,因为沥青用量大对低温抗裂是有益的,但也不能超过此范围,否则会降低高温稳定性。

1.3.5 掺加沥青改性剂,提高沥青抗老化性能。

1.3.6 施工时严格控制摊铺和碾压温度,施工组织必须紧密,大风和降雨时停止摊铺和碾压;宜采用全路宽多机全幅摊铺,以减少纵向接缝。横向接缝施工前要涂刷粘层油并用摊铺机熨平板预热,保证接缝两端连接紧密。摊铺时上下层之间纵向接缝位置应错开15cm(热接缝)或30~40cm(冷接缝)以上,横向接缝均应错开1m以上。

2 沥青路面反射裂缝的形成及防范、处理措施

在我国现阶段修建的高速公路沥青路面中,绝大多数采用水泥稳定碎石等半刚性类材料修筑路面基层,然而,半刚性材料的缺点在于抗变形能力低,在温度、湿度变化时易产生裂缝,裂缝处的应力集中现象使交通荷载产生在面层下部的拉应力比没有裂缝的部位大,当该处集中的拉应力大于沥青混凝土的极限强度时,沥青面层也将在此处开裂。沥青路面一旦出现裂缝就很容易导致水的下渗,当外荷载作用时在结构层内部产生冲刷,从而导致裂缝发展加快,而半刚性类基层水稳定性较差,极易产生水损害,造成基层松散破坏,最后导致路面结构性破坏,影响路面的使用功能。

要减少反射裂缝的产生应该从以下几方面进行控制

2.1 选用抗冲刷能力好,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;对采用水泥作为无机结合料的半刚性基层,在保证强度的同时尽量降低水泥剂量;从而降低基层本身的收缩裂缝的产生机率。

2.2 在基层和面层之间设置土工织物、土工格栅中间层或在基层上加铺一层稀浆封层作为应力吸收层,使基层裂缝处的应力集中通过中间层的吸收扩散,从而均匀的传递到沥青面层。

2.3 优化半刚性基层配合比,尽量降低细集料的掺配比例,从而降低干缩裂缝的产生。

2.4 控制半刚性基层碾压时的含水量为最佳含水量的0.9倍,压实度达到规范要求,碾压完成后要及时保湿养护,防止基层干晒,养护结束后,立即喷洒沥青乳液,做成透层或粘层,然后尽快铺沥青面层。对分层摊铺的基层,应该使上下层之间接缝位置错开3~4m。

2.5 在我国现阶段沥青面层高速公路中,基层一般分三层摊铺,因此在摊铺上一层基层时必须对下承层出现的裂缝进行处理,应该将裂缝凿成1cm宽2cm深的槽,灌入改性乳化沥青,然后在裂缝上覆盖土工布或土工格栅;施工时应准确记录裂缝位置,以后摊铺更上一层结构层时都必须在此位置铺设土工布或土工格栅进行补强。

3 结语

造成沥青路面出现裂缝的原因是多方面的,但是只要加强对设计、施工的管理,严格控制原材料质量,优化配合比设计,提高施工质量,沥青面层裂缝是可以得到有效的控制的。

参考文献:

[1] 沈金安.沥青及沥青混合料路用性能.人民交通出版社.2001.1.4.