淺談瀝青路面裂縫成因分析及綜合處治工藝
摘要:本文根據(jù)高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)特點,結(jié)合瀝青路面裂縫情況,系統(tǒng)分析裂縫的成因,針對裂縫的不同成因,提出技術(shù)綜合處治對策以及施工工藝,為以后的路面裂縫處治提供新的經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞:高速公路路面裂縫修補處治技術(shù)
由于受路面結(jié)構(gòu)、氣候、地形、地質(zhì)條件、行車等多種因素的影響,瀝青路面建成通車后,都會產(chǎn)生不同程度的路面裂縫。因此在瀝青路面日常養(yǎng)護(hù)工作中裂縫處治成為的一項重要內(nèi)容。
一、路面裂縫類型及原因分析
瀝青路面開裂的原因和裂縫的形式多種多樣。影響瀝青路面裂縫的主要因素有:瀝青質(zhì)量和瀝青混合料的性質(zhì)、基層材料的性質(zhì)、氣候條件(特別冬季氣溫的變化及其變化幅度)、交通量和車輛類型以及施工質(zhì)量等。瀝青路面上出現(xiàn)的裂縫,按其成因及開裂的形式主要分為縱向裂縫和橫向裂縫、網(wǎng)狀(或龜裂)裂縫和塊狀裂縫四種類型。
(一)縱向裂縫
縱向裂縫是與道路中心線大致平行的長直裂縫,有時也伴有少量的支縫。縱向裂縫是由路基壓實不均勻、路面不均勻沉陷或者施工接縫質(zhì)量或者結(jié)構(gòu)承載力不足引起的。不均勻沉陷引起的縱向裂縫通常斷斷續(xù)續(xù)綿延很長;由瀝青面層分幅攤鋪時,兩幅接茬搭界處質(zhì)量不良引起的縱向裂縫長且直:而結(jié)構(gòu)承載力不足引起的縱向裂縫則多位于道路邊緣。
(二)橫向裂縫
橫向裂縫是與道路中心線近乎垂直的裂縫,有時也伴有少量的支縫。導(dǎo)致路面橫向裂縫有多種原因,如溫度變化、地基變形、半剛性基層反射裂縫、行車荷載疲勞裂縫等。按其成因不同,橫向裂縫又可分為荷載型裂縫與非荷載型裂縫兩大類。荷載型裂縫首先在路面的底面發(fā)生,在車輛荷載反復(fù)作用下,裂縫逐漸向上擴(kuò)展至表面,它反映在面層上往往不是單獨的、稀疏的或較有規(guī)則的裂縫,而是稠密的、有時是互相聯(lián)系的裂縫。非荷載型裂縫是橫向裂縫的主要形式一般比較規(guī)則,每隔一定距離產(chǎn)生一道裂縫,裂縫間距大小取決于當(dāng)?shù)貧鉁睾蜑r青面層與半剛性基層材料的抗裂性能。氣溫高、日溫差變化小、面層和基層材料抗裂性能好的路段,一般間距較大,且出現(xiàn)裂縫的時間也較晚。
(三)網(wǎng)狀(或龜裂)裂縫
網(wǎng)狀(或龜裂)裂縫是一種相互交錯的裂縫,將路面分成網(wǎng)狀或形似龜紋的銳角多邊形小塊,塊的尺寸小于50cm*50cm。它最初表現(xiàn)為一條或幾條平行的縱縫,在荷載的重復(fù)作用下,平行縱縫間產(chǎn)生橫向或斜向連接縫,逐漸擴(kuò)展成網(wǎng)狀(或龜裂)裂縫。
(四)塊狀裂縫
塊狀裂縫近于直交裂縫,把路面分割成近似矩形的塊狀,塊的尺寸約在50cm*50cm~300cm*300cm之間。塊狀裂縫有時是大面積出現(xiàn)的,尤其是在交通量很小的路面上。塊狀裂縫的出現(xiàn),標(biāo)志著瀝青已顯著老化。
二、瀝青路面裂縫綜合處治技術(shù)簡介及作用
瀝青路面裂縫修補方法很多,一般可根據(jù)裂縫的寬度和深度確定具體的修補工藝。針對我國高速公路的裂縫病害,結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有的對裂縫的處理方法,研究總結(jié)出了一套行之有效的裂縫病害處理方法,即裂縫綜合處理法,裂縫綜合處理法對熱瀝青澆注法、稀漿封層法、貼封帶法和機械灌注法等方法進(jìn)行了綜合運用,并從工藝、材料上對這些方法進(jìn)行了較大程度的改進(jìn),能夠從路面深層出發(fā),對裂縫病害進(jìn)行根本上的治理。裂縫綜合處理法主要包括改性環(huán)氧樹脂灌縫膠高壓灌注法和高性能改性環(huán)氧砂漿填補法,這兩種方法都是對熱瀝青澆注法、稀漿封層法和機械灌注法等幾種方法的綜合運用和改進(jìn)。具體工藝如圖:
灌縫施工示意圖
(一)改性環(huán)氧樹脂灌縫膠高壓灌注法
是針對寬度約為2~5mm且未出現(xiàn)唧漿的裂縫所采用的方法。施工時在裂縫旁邊鉆孔,然后使用灌縫機經(jīng)過針頭以約1~10MPa的壓力將改性環(huán)氧樹脂灌縫膠自下而上地注入裂縫,待灌縫膠干燥后再在裂縫外層進(jìn)行霧封層施工。通過霧封層施工,在裂縫外層以裂縫為中心寬度約1.5~2m的范圍內(nèi)形成了一層厚約1mm的改性瀝青防水保護(hù)膜,對主裂縫附近的輕微裂縫進(jìn)行了很好的填充和封閉作用,并使以主裂縫為中心較大范圍的路面的防水、防老化和抗滑性能得到了提高,從而不僅使整條裂縫得到根本的治理,而且使裂縫附近整個區(qū)域的防水、防老化和抗滑性能得到了提高,大大減小了裂縫再次遭受水損害等病害破壞的可能性,從較大的范圍上使裂縫在處理后形成了一個整體防護(hù)區(qū)域,其路用性能得到極大的提高。
(二)高性能改性環(huán)氧砂漿填補法
是針對已出現(xiàn)唧漿等破壞較為嚴(yán)重的裂縫所采用的治理方法。出現(xiàn)唧漿的裂縫,裂縫兩邊的瀝青混合料已經(jīng)較為松散,且瀝青路面層下部已經(jīng)遭到破壞,需要開挖后使用改性環(huán)氧砂漿進(jìn)行填補。開挖坑槽填補環(huán)氧砂漿后,外層再使用霧封層進(jìn)行處理,對微裂縫進(jìn)行填補。
高性能改性環(huán)氧砂漿填補法是將改性環(huán)氧樹脂灌縫膠高壓灌注法和開挖后填補環(huán)氧砂漿兩種方法結(jié)合起來使用,內(nèi)外結(jié)合,不僅將裂縫深層使用改性環(huán)氧樹脂灌縫膠進(jìn)行填充,而且開挖掉裂縫表層已松散的瀝青混合料,使用粘結(jié)能力極強的環(huán)氧砂漿進(jìn)行填補,對裂縫進(jìn)行填充和封閉,因此能從根本上解決裂縫唧漿的問題,裂縫經(jīng)治理后不會出現(xiàn)反復(fù)唧漿的問題。
三、綜合裂縫處治工藝工藝流程
。ㄒ唬└男原h(huán)氧樹脂灌縫膠高壓灌注法施工工藝流程
。1)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置施工標(biāo)志、路錐,設(shè)專人指揮交通,并根據(jù)施工進(jìn)度隨時移動施工標(biāo)志、路錐;
。2)使用高壓風(fēng)機清掃裂縫表面塵土和雜物,若裂縫中有少量殘余水分可使用熱風(fēng)機吹干;
。3)做好輔助設(shè)施的防護(hù)工作:在舊路上的標(biāo)線,防撞欄等設(shè)施上張貼膠紙保護(hù)膜,避免施工時受到污染,施工后清除;
(4)使用沖機鉆沿著裂縫鉆孔,在裂縫兩邊每隔約20cm均勻鉆孔,同時用高壓風(fēng)機吹開所鉆出的粉塵,在孔眼中插入膨脹針頭(帶有橡膠圈的針頭);
。5)使用改性環(huán)氧樹脂封縫膠均勻涂抹于裂縫外層,對裂縫進(jìn)行封閉,每隔約10cm可預(yù)留一個排壓處,使高壓灌縫作業(yè)中多余的壓力和灌縫膠被排出,使瀝青路面層得到了保護(hù),不會受到壓力的影響。改性環(huán)氧樹脂封縫膠涂抹后約1小時后干燥固化,可進(jìn)行下一步施工;
。6)將雙組分改性環(huán)氧樹脂灌縫膠按比例混合攪拌均勻,將其加入高壓灌縫機中,將高壓灌縫機出料口與針頭相連接,加壓使灌縫膠從下而上注入裂縫,當(dāng)灌縫膠從排壓處排出時即可認(rèn)為裂縫已灌滿,停止灌注;
(7)拔出膨脹針頭并用清洗劑進(jìn)行清洗,使用改性環(huán)氧樹脂封縫膠填補孔眼;
。8)約3~5小時后,改性環(huán)氧樹脂灌縫膠基本干燥固化后,對路面進(jìn)行清理,再進(jìn)行霧封層施工。
(9)養(yǎng)生,正常施工后進(jìn)行6小時左右的固化養(yǎng)生。
。ǘ└咝阅芨男原h(huán)氧砂漿填補法施工工藝流程
(1)根據(jù)交標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置施工標(biāo)志、路錐,設(shè)專人指揮交通,并根據(jù)施工進(jìn)度隨時移動施工標(biāo)志、路錐;
(2)使用電錘沿裂縫開挖已松散的瀝青混合料,開挖深度約4~5cm,即開挖掉瀝青路面上面層(對破壞較嚴(yán)重的裂縫也可相應(yīng)開挖的深一些),開挖寬度約為10~20cm;
(3)使用高壓風(fēng)機清理裂縫深層的泥漿和水,若泥漿較多可加入適量水反復(fù)清洗吹干,直至將泥漿清理干凈為止,可配合使用熱風(fēng)機吹干裂縫種的水分;
(4)泥漿清理干凈后使用前文所述的改性環(huán)氧樹脂灌縫膠高壓灌注法對深層裂縫進(jìn)行處理;
。5)使用鋼絲刷對開挖的坑槽進(jìn)行打磨,使用高壓風(fēng)機清理干凈粉塵;
。6)將拌制好的環(huán)氧砂漿填補進(jìn)坑槽內(nèi),使用刮板刮平;
。7)約3~5小時后,待改性環(huán)氧樹脂灌縫膠和環(huán)氧砂漿基本干燥固化后,對路面進(jìn)行清理,再進(jìn)行改性乳化瀝青封層施工。
(8)養(yǎng)生,正常施工后進(jìn)行6小時左右的固化養(yǎng)生。
。ㄈ╈F封層施工工藝流程
。1)清灰:用高壓吹風(fēng)機配合清理機清除瀝青砼構(gòu)造深度中的灰塵和沙土,正向和反向各清理一次,恢復(fù)原構(gòu)造深度;
。2)做好輔助設(shè)施的防護(hù)工作;在舊路上的標(biāo)線,防撞欄等設(shè)施上張貼膠紙保護(hù)膜,避免受到防護(hù)液的污染,施工后清除;
。3)先重點處理裂縫區(qū)域;
。4)整體用撒布車噴灑第一遍:表面允許有輕微的聚積現(xiàn)象利于滲透;
。5)人工用工具進(jìn)行起泡和修整作業(yè);
。6)材料未固化前,用高壓風(fēng)機吹趕一遍路面。
(7)人工緊跟修整;
。8)對部分太光滑的路段由人工涂布PM-3材料,增大粗糙度。
。9)養(yǎng)生:正常施工后進(jìn)行6小時左右的固化養(yǎng)生。
四、結(jié)語
高速公路瀝青路面裂縫是一項經(jīng)常性任務(wù),應(yīng)從長遠(yuǎn)利益出發(fā),提倡預(yù)防性養(yǎng)護(hù),不斷采用新材料、新技術(shù),建議采用性能優(yōu)良的密封膠材料對路面裂縫進(jìn)行處理。如何改進(jìn)裂縫修補工藝,提高修補質(zhì)量,延長路面使用壽命是我們急待解決的重要問題?傊氡WC灌縫質(zhì)量和壽命就必須滿足三個條件:(1)灌縫材料應(yīng)具有良好的粘結(jié)力;(2)低溫狀態(tài)下具有優(yōu)良的延伸性和彈性;(3)灌縫材料應(yīng)具備持久的抗老化和抗疲勞能力。
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