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沥青混凝土路面的裂缝控制探析

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摘 要:近年来我国公路建设发展迅速,同时也面临着诸多问题,尤其是道路裂缝问题日益突出,给公路质量带来严重威胁。在施工中要不断利用新技术、新材料避免沥青混凝土路面出现裂缝,加强沥青混凝土路面裂缝控制,使道路工程保持最佳状态,发挥公路安全、快速、便捷作用。本课题主要针对沥青混凝土出现裂缝的原因进行探究,并提出针对性的控制措施为道路工程建设提供有价值的参考。

关键词:沥青混泥土 路面裂缝 裂缝控制

中图分类号:U416 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)04(b)-0068-02

公路作为基础设施在社会经济发展中发挥着不可替代的作用,不管是在招商引资还是产业结构调整上起着积极的推动作用。随着公路建设规模不断扩大,沥青混凝土路面得到了广泛的应用。但是其在使用过程中也面临着裂缝等病害的威胁。路面出现裂缝会影响路面正常使用,甚至破坏路面结构给出行埋下安全隐患,所以在施工过程中要对其进行严格控制。

1 沥青混凝土出现裂缝原因

造成沥青混凝土路面出现裂缝的原因很多,只有对产生的原因进行详细的探究,才能找出针对性措施有效的控制裂缝的产生。

(1)路基和路面强度不足引发裂缝。这种裂缝弯沉值比较大,出现沉陷,车辙等病害的发生,它不但影响公路路面美观,而且严重影响公路质量,给出人们安全出行埋下安全隐患。沥青混凝土强度主要有矿料的嵌挤力和内摩阻力以及矿料之间的粘结力和沥青本身凝聚力决定。

(2)沥青混凝土路面弯拉疲劳引发裂缝。路面建造材料的弯拉强度不足,在车辆反复碾压下容易引发路面疲劳裂缝。主要因为车辆碾压过程中路面基层底部会出现较大的接应力,当这个力量超过基层的抗拉强度时,路面底部出现开裂现象,甚至还出现路面的沉陷等情况。

(3)沥青混凝土路面材料老化引发裂缝。经过多年风吹日晒和负载的不断作用,使路面材料老化,变形能力减弱,抗拉能力下降,引发路面出现裂缝,这种裂缝往往给路面造成结构性破坏。影响裂缝轻重的因素主要包括:沥青材料性能、气候条件、车辆流量大小等。

(4)沥青路面结构设计不当引发裂缝。施工时路面基层结构设计不当,原料配比不合理,超载车辆反复作用导致路面承载能力下降,使路基刚性拉应力大于其承受强度产生裂缝。这种裂缝通常会从下向上依次出现,最终表现在路面上。另外,在温度的影响下裂缝面积会逐渐扩大。

(5)温度变化引发路面出现横向裂缝。在温度长期影响下会出现贯通全路面的横向裂缝,该裂缝一般从路基的边沿向路面中心延伸。温度变化引发的裂缝主要分为温度疲劳和温度收缩裂缝,温度急剧变化引发路面收缩,当收缩力大于路面抗拉强度,就会出现温度收缩裂缝。

(6)路基冻胀应发路面出现裂缝。当路面排水设计不合理或路基含水量较大,冬季冻胀起拱形成裂缝。另外,春融期间,路面溶解的过多水分不能及时排出,在强度下降的路面经过车辆的反复碾压,极易引发路面出现裂缝。

(7)雨水侵入路基引发路面出现裂缝。降雨次数多,延续时间长会使大量雨水侵入路面地基,当汽车经过路面或者面层与基层交界面有滞留水的位置时,会产生很大抽吸力和压力,自由水会被唧出路面,使路面较大颗粒材料脱落,使沥青混凝土路面强度下降出现局部松散形成网状裂缝。

2 沥青混凝土路面裂缝预防措施

引发沥青混凝土出现裂缝的因素比较复杂,需要进行综合的预防和治理,在路面结构设计、选材、施工、养护等方面入手,采取有效措施减少路面出现裂缝。

2.1 对路面精心合理设计

(1)充分调研确定合理方案。设计路面时需要对周围环境调研分析包括地基土质情况、车流量等内容,经过充分论证确定道路建设等级和摊铺厚度,不能为了节约成本私自降低摊铺厚度,这样能够有效避免路面出现干缩和温缩裂缝,并注意选择合适的施工季节;对旧沥青混凝土路面改造需要考虑路面结构强度;注重和路面结构有密切联系的加罩层设计,并合理确定加罩层厚度,加强路面沿线高程以及路面最小摊铺量的控制

(2)注重骨料配比设计。沥青混凝土质量和骨料配比有重要关系(如表1所示采用superpave优化方法不同及配料组成),因此要引起足够的重视。根据不同的沥青路面层和所处的具体环境,选择合适的沥青层厚度(如表2所示不同面层混凝土厚度),同时考虑外界自然因素对工程质量的影响,包括施工的气候环境、施工季节等内容,提高路面低温抵抗力;在骨料选择时要首先考虑碱性含有针片状的石料,如果实际的需要不得不使用酸性材料时,需要在其中掺入抗剥落剂等物质,并注重材料之间的配置参数。

(3)防止反射裂缝的产生。为了避免路面出现反射裂缝,施工时可以采取以下有效措施:①设计加筋层时要选择强度较大的材料,以提高加罩层抗拉强度,比如可以使用钢筋网、纤维沥青混凝土等。②采取措施吸收产生的应力。采用弹性模量较小的石屑、砂等材质在原路面和罩面层之间设置隔离带,已达到分散应力的目的,现在通常使用土工布。

2.2 合理选择建造材料

(1)选择性能优越的材料进行基层的施工。要选择抗裂性能强、干缩系数和温度系数小、抗冲刷能力强的半刚性材料进行路面基层的施工,可以选择二灰稳定粒料等材料,禁止使用水泥或者石灰碎石土材料。

(2)选择抗裂性能强的改性沥青作为面层材料。路面施工时要选择改性沥青材料,并严格控制水泥和石灰用量。对要求较高级别路面施工时,为了增加沥青稳定性和粘度,要在过程沥青中加入人丁苯橡胶等高分子聚合物提高沥青性能;为了防止沥青路面过早老化,可以在沥青中添加树脂改性沥青;避免沥青在低温下开裂情况出现,要选择抗拉伸性、粘稠度低的环烷原油沥青,尽量不要使用石腊基原油沥青。

2.3 正确施工

(1)严格控制施工细节能够明显提升路面性能,尤其要严格控制基层的含水量,注意把握其不能超过施工标准要求的最佳含水量。

(2)半刚性基层碾压后容易缺水出现干裂,因此要注意基层碾压后的养护,定期洒水保持最佳湿润状态。

(3)完成上述两项工作后,要及时在基层上喷洒沥青乳液,并撤3~8 mm的碎石当做下封层,注意也要注意下封层水分的保养,当下封层作业完毕后要迅速的摊铺沥青面层。

(4)摊铺材料拌合时要严格控制沥青的油石比,进行均匀拌合。沥青路面摊铺质量的优劣,和摊铺材料的性能有直接的联系,在摊铺材料运输、摊铺时注意保持其最佳温度,摊铺作业时速度不能过快,并保证摊铺均匀和连续性。

(5)注重路面基层的验收质量,并对局部位置进行特殊处理,比如对面层和基层之间的下封层浇洒粘层油,这样就能大大增强面层与基层的接触程度,将弯拉力控制在最佳数值;另外,可以在基层增加弹性模量,较少沥青层面弯拉应力的形成。

2.4 注重水破坏的防治

水渗入到路面深层结构造成路面早期破坏,它是沥青混凝土路面目前面临的主要威胁,是破坏力较大的一种病害,因此对其进行充分分析采取应对措施,减少水破坏对延长路面的寿命具有重要作用。

形成水破坏的原因很多,除了沥青混凝土混合不均匀、之间空隙较大外,沥青与碎石之间粘合力不足加上过载车辆的碾压,进一步增加了水破坏威力,这一现象在南方多雨的地区较为普遍。为了改变这种现状,减少水对沥青水凝土破坏我国积极研究沥青性能,实验证明采用改性沥青或者抗剥落的SMA路面,明显减小水的破坏,同时还应注意混凝土均匀搅拌,从这个两个方面入手,能够很好的防止水对路面的破坏,保证路面处于良好的运行状态。

3 注重路面养护

发挥沥青混凝土最佳性能,除了和施工材料选择和施工过程细节控制有重要关系外,还和后期的养护有直接联系。加强沥青混凝土路面养护,能够延长路面使用寿命,减少路面维修成本。

(1)对沥青混凝土路面进行定时检修,以预防为主。完善路面各种排水设备,确保路面排水工作顺利进行,避免路基和路面夹层之间出现水分,为行车安全提供保障、

(2)为了防止路面裂缝蔓延,发现裂缝要及时采取措施修补,根据裂缝出现的宽度和深度判断合理的修补工艺。目前来看修补路面采用的工艺主要有普通沥青灌缝法、压浆法、进口灌缝胶修补裂缝法和SBR改性乳化沥青灌缝法。

(3)注重路面积水排水技术的应用,减少积水在路面上的存留时间。定期对路面检查发现凹面立即修补,同时注重路面排水口的设计,合理确定排水口之间的距离,保证在较大降水量时,路面积水能够迅速进入下水道,减少水对路面的破坏,提高人们出行的便利程度。

4 结语

沥青混凝土道路工程在促进经济发展,提高人们生活质量发挥越来越大的作用。对沥青混凝土路面出现裂缝原因进行探讨,从施工材料选取、施工细节把握和路面养护三方面着手,加强沥青混凝土路面裂缝控制,延长路面使用寿命,提高路面的稳定性、舒适性。

沥青混凝土建设单位要着眼未来,以发展的眼光从事路面修建工作,严把质量关。对沥青的配比要严格按照相关标准进行,保证搅拌均匀以及和碎石之间具有良好的粘合性,严格控制超载车载车辆通行,对超载车辆采取严厉的惩罚措施,减少人为因素对道路的破坏,同时路面维修人员遵循预防为主原则,对路面进行定期检查做到早发现,早修补,确保沥青混凝土路面保持最佳状态,营造良好的运输硬件环境,为实现经济的进一步发展奠定基础。

参考文献

[1] 孟凡韧,包天栋.沥青混凝土路面裂缝开裂因素分析与防治措施研究[J].交通建设与管理,2010(6).

[2] 钟青.浅析沥青混凝土路面裂缝的成因及解决[J].建设机械技术与管理,2010(7).