公路沥青路面裂缝成因与防治对策

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摘要:文章对沥青路面裂缝的形成、危害、影响因素以及作用机理进行分析,总结提出了各种类型裂缝的预防办法以及对现有裂缝的处理措施。

Abstract: The formation, damage, influencing factors and mechanism of cracks on the asphalt road surface are analyzed and measures to prevent various types of cracks andmeasures to deal with the existing crack are summarized and proposed.

关键词:沥青路面;裂缝;防治

Key words: asphalt pavement;crack;prevention

中图分类号:U416 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)06-0239-01

1沥青路面裂缝的成因

1.1 路面疲劳由于沥青路面的累积交通量超过其设计极限,将导致路面疲劳开裂裂缝,这种疲劳作用对面层甚至整个路面结构(底基层、基层和面层)均会造成影响。

用水泥处治的半刚性基层,当设计欠安全或已达到设计使用年限时,由于疲劳会产生开裂,并依材料的残余力学特性(强度、模量),大面积的块裂可能发展为小面积的块裂甚至成为龟裂。

1.2 路面结构的收缩变形当无限长的路面结构收缩时,一旦面层与下层表面间的磨擦约束力在面层内引起的拉伸应力超过其抗拉强度,就会引起面层的收缩开裂。收缩的原因,对于采用水泥材料的结构层可能是水泥的凝固变性或干缩,或者是因季节、早晚天气变化造成的温度收缩。

1.3 路基土的变形路基的变形或局部承载力的下降,也可以引起路面开裂,裂缝会贯穿路面各结构层,引起这种裂缝的原因各异。

1.4 设计或施工不当纵缝出现在道路加宽处且原有结构与加宽部分之间的施工连续性没有保证的地方,这样的裂缝通常是直接裂缝且往往相当密。相邻车道铺筑时使用的纵缝与横向施工缝都是薄弱环节,如果施工不当且不能连续施工,这些缺陷将暴露在交通荷载作用下和温度变化中,将导致直线性裂缝,由于表面磨耗和材料的损失,裂缝往往加深。

1.5 老化和环境因素在严冬,沥青材料最易破碎,其强度将难以承受由温缩引起的拉伸应力,可能由于路面的温缩和翘曲在路表出现微裂缝。它可以从表面扩展至层底。这种类型的开裂可能最终发展为龟裂。但单个裂缝会一直很细小,沥青材料的老化变硬以及路表直接暴露于大气环境中,会使这种影响随时间加剧。

2沥青路面裂缝扩展的影响因素

2.1 交通荷载诱发裂缝根据经典的疲劳强度理论,交通荷载引发的沥青路面裂缝产生于受约束层底部,然后向上扩展到路表。这些裂缝应出现在车轮轮迹处,而且根据理论计算,应为横向裂缝。然而,在车轮轮迹处观测到大量的纵向表面裂缝,它们产生于顶面,然后扩展到路面内大约40-50mm深入。

2.2 环境因素诱发裂缝事实上,由环境因素诱发的裂缝通常呈现为横向裂缝,这是因为温度下降或干湿变化而收缩产生的应力一般在纵向最大。在特殊条件下,如高摩擦力和温度或含水量急剧下降,就可能产生横向裂缝。在这种情况下,也可能产生典型的块裂。通常,环境因素诱发的裂缝与存在水泥处治层或高塑性指数的重粘土路基有关。这两者都对温度和湿度变化非常敏感。

2.3 荷载与环境因素对沥青路面开裂的综合影响与交通荷载和环境因素相关的应力不是彼此孤立的。而且,在许多气候条件下,沥青路面裂缝在白天主要受交通影响,而夜晚主要受环境因素影响,经数据研究表明:这类裂缝在开始阶段发展缓慢,而在最后阶段发展非常快。适用于含水泥处治基层的沥青路面。

3沥青路面裂缝的防治

3.1 裂缝处理半刚性沥青路面出现裂缝时。应及时采取灌缝处理措施,以防路表水通过裂缝下渗。通过反复研究,采用开槽压力灌缝处理方法,可将密封材料灌到裂缝的深层,灌缝效果较好,能延长路面的使用寿命,提高行驶车辆的安全性与舒适性。根据灌缝材料不同,可分为热补和冷补两种。

3.2 路面强化剂涂覆对于路面局部出现轻微网裂、松散、麻面等病害时,可直接采用特殊的路面强化剂进行表面涂覆处理一路面强化剂能渗入到沥青路面中,对沥青路面及其表面部分起到密封和保护作用。防止水分渗入路面结构内部,以免降低沥青和集料的粘结力。

(1)涂覆材料。常用的路面强化剂有TL2000、ERA-C和SEALSTAR等,但各种材料在应用效果上存在一定的差异。(2)施工工艺。局部应用时可采用人工涂刷方法。具体操作程序为:清扫路面测量施工路面面积确定材料最佳用量准备材料用毛刷或T型木推涂刷均匀养护开放交通。(3)注意事项:①路面必须清扫干净,并保证处于干燥状态;②严格控制材料用量,特别是大范围应用时必须通过试验确定合适的用量,用量过少效果不明显,用量过多会使路面的抗滑能力下降。甚至会导致沥青软化,产生拥包、车辙等病害;③如大范围应用,必须先对应用范围内的路面结构性病害进行彻底处理,且应考虑采用机械化施工工艺,保证喷洒均匀,外观整齐、美观。

3.3 修路王热补对于路面局部轻微的网裂、松散、麻面、车辙、泛油、浅坑等病害,可采用修路王热补处理。

(1)热补与冷补的差异。与传统开挖冷补工艺相比,应用修路王热补具有以下几点好处:①因采用加热板加热,新旧材料接合面粘结得更紧密,消除了传统冷补方法开挖形成的弱接缝,避免了路表水透过接缝下渗;②通过现场热再生,旧料可再生利用,既节约,又环保;③因修路王为综合修补设备,不需过多的配套车辆和设备,且修补速度快,作业人员较少。(2)施工工艺。修路王热补操作程序为:准备工作一确定路面维修范围调整加热板平面位置和高度间歇式加热路面耙松并铲除大料一喷洒乳化沥青添加新料梳拌均匀碾压密实冷却开放交通。(3)注意事项。①修路王有效加热深度一般为5-6cm,因此,处理表层病害时可单独使用,对深层次病害必须配合采用其他设备和方法;②修路王热补技术含量较高,操作人员应经系统培训,确保在不同现场条件下灵活操作,保证施工质量。

3.4 薄层罩面为研究对路面承载力较低或车辙较严重或病害较集中段的处治技术,养护部门已会同研究单位开展了Pc-13排水性路面、UTA-10沥青混凝土、UTA-10矿物纤维沥青混凝土和SMA-10沥青混凝土等多种类型薄层罩面技术研究,目前正在跟踪观察,待试验成功,适时推广应用。

参考文献:

[1]交通部公路科学研究所.JTG F40-2004 公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社.

[2]邱韵.沥青路面裂缝的形成及防治[J].山西建筑,2008,12.