淺談城市道路瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因與防治措施
摘要:本文對(duì)城市道路瀝青混凝土路面裂縫的主要形式、表現(xiàn)和產(chǎn)生原因進(jìn)行分析,并就如何減少瀝青路面裂縫提出了防治措施。
關(guān)鍵詞:城市道路,瀝青路面,裂縫,原因,防治
隨著城市道路的迅速發(fā)展,近年來(lái),我國(guó)城市道路的建設(shè)大多采用半剛性基層瀝青路面。與其他類(lèi)型路面相比,瀝青路面具有表面平整、無(wú)接縫、振動(dòng)小、桑音低、行車(chē)平穩(wěn)舒適,養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。因此瀝青路面較水泥混凝土路面更適用于城市道路。但瀝青路面也存在著抗彎拉強(qiáng)度底、面層的溫度穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。瀝青路面在鋪筑使用后會(huì)產(chǎn)生各種各樣裂縫,由于路表水的浸入,裂縫兩側(cè)的路面結(jié)構(gòu)層和土路基的含水量增大,致使路基和路面強(qiáng)度降低。隨著交通量迅速增加,特別是大噸位車(chē)輛行車(chē)荷載的作用,路基、路面承受不了超載車(chē)輛荷載的作用,加快路面的裂縫產(chǎn)生,大大縮短瀝青路面的使用壽命。因此,對(duì)瀝青混凝土路面產(chǎn)生裂縫的預(yù)防與處理,是保證行車(chē)質(zhì)量,延長(zhǎng)道路使用周期的關(guān)鍵。
一、裂縫主要形式及表現(xiàn)
一般來(lái)說(shuō),瀝青混凝土路面裂縫大體分為兩種類(lèi)型:一種是荷載型裂縫,即主要由于行車(chē)荷載作用下產(chǎn)生的裂縫。在車(chē)輛荷載作用下,半剛性基層底部產(chǎn)生拉應(yīng)力,如果拉應(yīng)力大于基層材料的抗拉強(qiáng)度,則基層底部很快開(kāi)裂,直至影響到瀝青面層;另一種是非荷載型裂縫,以溫度裂縫為主的低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫;由于施工工藝不當(dāng)或用了不合格材料產(chǎn)生的裂縫。兩種類(lèi)型的裂縫分別通過(guò)橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)裂和反射裂縫等形式表現(xiàn)出來(lái)。
橫向裂縫現(xiàn)象為:裂縫與路中心線(xiàn)基本垂直,縫寬不一,縫長(zhǎng)有的貫穿整個(gè)路幅,有的貫穿部分路幅,裂縫彎彎曲曲、有枝有叉。橫向裂縫中的唧漿導(dǎo)致裂縫兩側(cè)凹陷,橋頭跳車(chē)處的路面橫向裂縫,在路面積水的作用下加速跳車(chē)發(fā)展的速度,同時(shí)會(huì)對(duì)路基造成沖刷。
縱向裂縫現(xiàn)象為:裂縫走向基本與行車(chē)方向平行,裂縫長(zhǎng)度和寬度不一。一般都發(fā)生在高填方的路基上。縱向裂縫容易形成沿行車(chē)方向呈臺(tái)階狀,影響行車(chē)舒適性。
網(wǎng)狀裂縫現(xiàn)象為:裂縫縱橫交錯(cuò),將面層分隔成若干多邊形的小塊,一般縫寬1mm以上,縫距40cm以下。網(wǎng)狀裂縫導(dǎo)致瀝青路面松散或坑槽,嚴(yán)重影響瀝青路面的綜合服務(wù)水平。
反射裂縫現(xiàn)象為:基層產(chǎn)生裂縫以后,在溫度和行車(chē)荷載的作用下,裂縫逐漸反射到瀝青混凝土面層,路面的裂縫形式與基層裂縫形式基本一致。對(duì)于半剛性基層以橫向裂縫居多,對(duì)于柔性路面上加蓋的瀝青結(jié)構(gòu)層,裂縫形式不一,主要取決下承層。
二、瀝青路面裂縫形成的原因
1、設(shè)計(jì)原因
。1)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或厚度不足,路面強(qiáng)度無(wú)法滿(mǎn)足行車(chē)要求或者對(duì)路面設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量年均增長(zhǎng)率估計(jì)偏小,致使路面強(qiáng)度不足,滿(mǎn)足不了交通量的迅速增長(zhǎng)和汽車(chē)載重明顯增大的需要,以至瀝青路面產(chǎn)生裂縫。
。2)地下管道設(shè)計(jì)深度不夠,導(dǎo)致基層壓實(shí)不平引起瀝青路面的橫向裂縫。
2、材料因素
。1)瀝青混合材料過(guò)細(xì),其結(jié)合料過(guò)少(即油石比過(guò)低);炒制過(guò)火。
。2)瀝青混合料中集料級(jí)配不佳,石料偏少。
(3)瀝青材料配合比不正確。
。4)瀝青原材料低溫延性差或?yàn)r青混合料粘結(jié)力低,造成路面早期裂縫。
3、氣候因素
冬季氣溫下降,瀝青面層或半剛性基層低溫收縮易產(chǎn)生收縮縫或干縮裂縫,這種裂縫在路面重復(fù)荷載作用使瀝青路面表面形成橫向反射裂縫。
。1)在已經(jīng)開(kāi)裂的舊瀝青、舊水泥路面上加鋪瀝青面層,由于溫度的變化(降低),老路面的裂縫繼續(xù)拉開(kāi),從而使新鋪層在舊裂縫處斷開(kāi)。
。2)由半剛性基層溫縮開(kāi)裂引起的反射裂縫。
(3)新鋪半剛性基層隨著混合料中水分的減少產(chǎn)生干縮和干縮應(yīng)力,從而產(chǎn)生開(kāi)裂,反射到瀝青面層。
4、施工因素
。1)路基或基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足,路基局部下沉路面掰裂。
(2)半剛性基層在鋪建時(shí)隨著混合料水分的減少產(chǎn)生干縮應(yīng)力,形成干縮裂縫。
(3)基層混合料的離析或碾壓不密實(shí)及機(jī)械組合不合理,造成基層上部細(xì)粒料上浮,形成強(qiáng)度較弱的薄層,在行車(chē)荷載作用下,易產(chǎn)生龜狀裂縫。
。4)半剛性基層養(yǎng)生不當(dāng)直接影響干縮裂縫的產(chǎn)生。
(5)半剛性基層養(yǎng)生結(jié)束后,如果不及時(shí)灑鋪封層或透層油,隨著暴曬時(shí)間的增長(zhǎng)產(chǎn)生干縮裂縫。
。6)施工填土未壓實(shí),路基產(chǎn)生不均勻沉陷,接縫處壓實(shí)未達(dá)到要求,在行車(chē)作用下形成縱向裂縫。
(7)瀝青混合料攤鋪時(shí)間過(guò)長(zhǎng),其表面溫度低,內(nèi)部較熱,用重型壓路機(jī)碾壓易引起路面表層切斷。
(8)施工接縫處理不當(dāng)、碾壓方式不正確易產(chǎn)生橫向裂縫。
。9)壓力機(jī)加速或減速過(guò)猛,尤其是轉(zhuǎn)向時(shí)過(guò)猛易產(chǎn)生路面橫紋。
。10)瀝青混合料分幅碾壓力或縱向接茬時(shí),由于接茬處理不當(dāng)造成接茬開(kāi)裂。
5、超載因素
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,城市道路上的貨車(chē)今天能夠量增長(zhǎng)非?,某些部門(mén)從自身利益出發(fā),超載嚴(yán)重,甚至達(dá)到了令人無(wú)法想象的程度。超載嚴(yán)重是造成裂縫產(chǎn)生的主要原因之一。這是因?yàn)椋?/p>
。1)由于超載車(chē)輛引起累計(jì)軸次的增大,從而引起設(shè)計(jì)彎沉值減小。
(2)由于超載造成正常設(shè)計(jì)的路面基層或底基層抗拉強(qiáng)度不足,使其提前在層底產(chǎn)生拉裂。
。3)由于超載,加之車(chē)輛的振動(dòng)沖擊作用,可將路面壓壞,即一次性破壞作用。
。4)由于超載,車(chē)輛在上下坡、剎車(chē)時(shí)將加速瀝青路面層的剪切破壞。
三、瀝青路面裂縫預(yù)防措施
1、設(shè)計(jì)措施
。1)在設(shè)計(jì)中,充分估計(jì)和預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景交通量,適當(dāng)考慮超載車(chē)輛的比例,適當(dāng)提高路面結(jié)構(gòu)層的標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)半剛性路面結(jié)構(gòu)時(shí),優(yōu)先選用抗壓性能好,干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)小及抗拉強(qiáng)度高的半剛性材料做基層。
(2)加強(qiáng)瀝青路面防水設(shè)計(jì)
。3)設(shè)計(jì)地下管線(xiàn)的埋深不能高于路面以下30cm.
2、材料措施
。1)選擇合適的道路材料和面層材料,進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)組織設(shè)計(jì),確定瀝青路面厚度。
。2)在瀝青混合料中添加石棉或木質(zhì)纖維料或采用較厚的瀝青面層減少或延緩由半剛性基層產(chǎn)生的反射裂縫。
。3)面層瀝青盡量選擇底稠度、高延度、底含臘量的優(yōu)質(zhì)瀝青,在滿(mǎn)足穩(wěn)定度要求的前提下,選擇針入度較大的瀝青,必要時(shí)可選用改性瀝青。
3、施工措施
(1)路基填土中不得含有淤泥、腐殖土及有機(jī)物等,壓實(shí)度達(dá)到規(guī)定值。舊路加寬或半填半挖路段,路基填筑應(yīng)先將邊坡松土清除,并按照填土厚度要求逐級(jí)進(jìn)行臺(tái)階處理并充分碾壓。
(2)路基施工分層填筑,邊坡充分壓實(shí),采用重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn);正確放坡,高填方路段放緩邊坡,減少邊溝深度。
。3)橋涵回填部位應(yīng)選擇透水性及材質(zhì)良好的砂礫等材料,并按照要求填筑充分碾壓;沉降嚴(yán)重地段,應(yīng)先進(jìn)行軟土基處理,并合理組織施工,以減少回填部位的不均勻沉降。
(4)基層施工盡可能使混合料在接近最佳含水量狀態(tài)下碾壓,并且碾壓充分,保證基層強(qiáng)度;同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)已完基層的養(yǎng)生,要盡早鋪筑上層,或進(jìn)行封層,以減少干縮縫。
。5)保證基層頂面粗糙度。改善基層材料級(jí)配,增加粗骨料,提高大中粒徑集料含量;控制最佳含水量,改進(jìn)碾壓方法,避免過(guò)振過(guò)濕,不能使基層頂面形成灰漿硬殼,不能用細(xì)料進(jìn)行壓實(shí)后找平。
。6)嚴(yán)把瀝青混合料質(zhì)量關(guān),使瀝青混合料級(jí)配最佳,礦料拌合粗細(xì)均勻一致,嚴(yán)格按配合比控制油石比。
。7)合理灑布透層油、粘層油。在進(jìn)行各層鋪筑前,必須保持頂面清潔。根據(jù)近年來(lái)的施工經(jīng)驗(yàn),透層油應(yīng)以慢裂型乳化瀝青為宜。用瀝青灑布車(chē)噴灑時(shí),應(yīng)保持穩(wěn)定的車(chē)速和噴灑量,不能流淌和形成油膜,更不能有空白,并立即撒布2立方米/1000平方米的石屑或粗砂,用8T鋼筒式壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍,將多余的浮料掃走。
。8)提高面層攤鋪質(zhì)量。在攤鋪混合料時(shí),運(yùn)距不能過(guò)遠(yuǎn),攤鋪溫度應(yīng)控制在130℃、50℃為宜,攤鋪厚度均勻,壓實(shí)設(shè)備數(shù)量應(yīng)配套,速度控制在2m/min左右,碾壓遍數(shù)不能太少,以免混合料孔隙過(guò)大;一般不能進(jìn)行補(bǔ)料,尤其是下面層;基層雨后潮濕未干,不得攤鋪,更不得冒雨攤鋪;縱向、橫向接縫應(yīng)緊密、平順,各幅之間重疊的混合料應(yīng)用人工鏟走。
。9)合理組織施工。面層施工盡可能采用全幅攤鋪,如果不具備全幅攤鋪條件,可臺(tái)攤鋪機(jī)前后緊跟攤鋪,盡可能避免前幅混合料已冷卻再進(jìn)行后半幅攤鋪,確;旌狭蠠峤樱环址鶖備仌r(shí),上、下面層施工縫應(yīng)該至少錯(cuò)開(kāi)。盡量避免冷接縫,如不能避免,冷接縫應(yīng)按照要求先將已壓實(shí)的攤鋪帶邊緣切割整齊,清除浮料,用新的熱混合料敷貼到接縫部位,使冷料部位預(yù)熱軟化,清除敷貼料,向接縫壁涂刷一層粘性瀝青,再攤鋪新的瀝青混合料。
(10)充分壓實(shí)橫向接縫。碾壓時(shí),壓路機(jī)先在橫向接縫已壓實(shí)的路幅上,鋼輪伸入新攤鋪部位左右,然后每壓一遍向新鋪層動(dòng)~,直到壓路機(jī)完全進(jìn)入新攤鋪層,然后再轉(zhuǎn)入縱向碾壓。
。11)在舊有路面上加鋪瀝青面層,最好先銑除原有路面后再進(jìn)行加鋪;或者鋪設(shè)土工布或土工格柵,以減少反射裂縫。
四、裂縫的處理措施
瀝青路面裂縫產(chǎn)生后,應(yīng)及時(shí)予以處理,防止水等有害物質(zhì)侵入,影響道路使用壽命。對(duì)于細(xì)裂縫(2~5mm)可用乳化瀝青進(jìn)行灌縫處理;對(duì)于大于5mm的粗裂縫,可用改性瀝青(如SBS改性瀝青)進(jìn)行灌縫處理;灌縫前,必須清除縫內(nèi)、縫邊碎料、垃圾等,并保證縫內(nèi)干燥;灌縫后,表面應(yīng)灑布粗砂或3~5mm的石屑。
五、結(jié)束語(yǔ)
由此可見(jiàn),瀝青混凝土路面各種裂縫的產(chǎn)生很大程度上是設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)管理不規(guī)范造成的,只要積極采取有效措施,規(guī)范管理,有針對(duì)性采取一系列預(yù)防和改善措施,杜絕不利因素的發(fā)生,裂縫問(wèn)題一定可以減少!
參考文獻(xiàn)
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