沥青路面裂缝产生原因及处理措施

发表时间:2020/8/10   来源:《城镇建设》2020年12期   作者:靳童
[导读] 随着公路通车里程的增加,车辆对路面行驶条件的要求也愈来愈高

         摘要:随着公路通车里程的增加,车辆对路面行驶条件的要求也愈来愈高,沥青路面裂缝作为当前路面建设及运行过程中最为常见的问题,由于沥青路面产生的各种裂缝,不仅对路面的连续性和平整性产生了破坏,影响了车辆的行驶舒适性,而且裂缝造成的危害使路面产生多种病害,进而影响了道路的使用寿命。对裂缝产生原因进行分析,提出相关的改进措施对沥青路面的整体性维护起着非常重要的作用。
         关键词:沥青路面;道路裂缝;成因分析;处理措施
0前言
         沥青路面的破坏总体上可以分为两种,一是结构性损坏,二是功能性损坏。结构性损坏是指路面整体结构或其中一部分的损坏,这种损坏将导致路面不能支撑预定的荷载,发挥不了其原有功能。功能性损坏可能不伴随结构性损坏而发生,但由于路面平整度和抗滑性能的降低,使之不再具有良好的路面使用品质,进而影响了行车质量。
1沥青路面裂缝的种类
         裂缝是沥青路面不可避免的一种破坏,只是不同的道路裂缝发生的程度可能不同而已。沥青路面裂缝形成原因很复杂,但归纳起来,主要有基层开裂后的反射裂缝,面层自身产生的温度裂缝,沥青面层所用沥青含蜡量过高导致的脆性裂缝,荷载性裂缝等[1]。前三种裂缝都是非荷载性裂缝,是可以采取技术措施改善的第四种属于疲劳裂缝,主要是由于沥青面层和基层在长时间行车荷载作用下产生的[2]。
(1)反射裂缝
         反射裂缝是基层产生裂缝以后,在温度和行车荷载的作用下,裂缝逐渐反射到沥青混凝土面层,路面的裂缝形式与基层裂缝形式基本一致,对于半刚性基层以横向裂缝居多,对于柔性路面上加盖的沥青结构层,裂缝形式不一,主要取决下承层。反射裂缝产生的原因有:在已经开裂的旧沥青、旧水泥路面上加铺沥青面层,由于温度的降低,老路面的裂缝继续拉开,从而使新铺层在旧裂缝处断开;由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝;新铺半刚性基层随着混合料中水分的减少产生干缩和干缩应力,从而产生开裂,反射到沥青面层。
         (2)温度裂缝
         温度裂缝有两种,一种是低温收缩裂缝,另一种是温度疲劳裂缝。低温收缩裂缝是指沥青材料在较高温度条件下,具有良好的应力松驰性能,温度升降产生的变形不致于产生过大的温度应力,但当气温大幅度下降时,沥青材料逐渐发硬并开始收缩,这时半刚性基层的底部将产生拉应力,当拉应力沥青混合料的应力松驰赶不上温度应力增长,混合料劲度急剧增大,由于沥青面层在路面中是受到约束的,面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度,沥青面层就会开裂。温度疲劳裂缝主要发生在日温差大的地区,由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应变或劲度模量变小,加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松驰性能降低,最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。
         (3)荷载性裂缝
         荷载性裂缝主要是在行车荷载作用下产生的。在荷载作用下,基层底部会产生拉应力,如果拉应力大于基层材料的抗拉强度,那么,基层的底部很快就会开裂。在行车荷载日复一日的作用下,基层底部的裂缝会逐渐上移,扩展到上部,并在沥青面层底部也产生拉应力,导致面层随即开裂。根据相关研究,如果车辆荷载在基层底部产生的拉应力是基层材料抗拉强度的倍,则基层可以承受累计标准轴载次,才会产生疲劳破坏。但是现在公路上运输车辆严重超载,加速了这种破坏速度,可能不需如此之大的标准轴载次数就能产生较为严重的疲劳破坏。
2沥青路面裂缝的特点及产生原因
2.1 横向裂缝
         横向裂缝是指垂直于行车方向的裂缝,裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长有的路面部分开裂,有的贯穿整幅路面的,对于有中央分隔带的双幅路面,则贯通一幅,偶尔也有双幅被贯通的。

其产生的原因有:路面设计不合理或厚度不足,路面强度明显不能满足行车要求;路面强度日趋不足,路面回弹弯沉值逐渐增大,满足不了交通量的迅速增加和汽车载重量明显增大的需要;由于施工质量不好,无机结合料稳定层没有拌和到底,在底部留有素土夹层;沥青质量没有达到本地区施工气候要求或者没有达到相关技术标准,致使沥青混凝土面层温度收缩或温度疲劳应力大于沥青混凝土的抗拉强度;施工缝处理不当,接缝不紧密,造成不同部位结合不良;产生不均匀沉降,导致路面产生横向裂缝等。
2.2 纵向裂缝
         纵向裂缝走向基本与路线走向平行,裂缝长度和宽度不一。纵向裂缝产生的原因有:沥青路面分路幅摊铺时,两幅接缝处未处理好,在车辆荷载和大气因素作用下逐渐开裂;路基填筑使用了不合格材料,路基吸水膨胀引起路面开裂;由于路基压实度不均匀或路基边缘受水侵蚀产生不均匀沉陷而引起;纵向加宽没有按照要求进行施工,或者碾压没有达到要求,从而造成加宽部位沉降,产生纵向裂缝。
2.3 网状裂缝
         网状裂缝一般纵横交错。由于路面整体强度不足引起的或因为路面出现横向和纵向裂缝未及时填补,致使水分深入下层,加剧了路面破坏,从而形成裂缝;沥青混合料质量差,拌和时间过长,拌和温度过高或者在储料仓中存储时间过长,沥青本身老化,导致混合料抗变形能力降低而易产生的裂缝;沥青的性能差,尤其是低温抗变形能力过低;路面结构中含有软弱夹层,粒料层松动,水稳定性差,从而形成网状裂缝。
3沥青路面裂缝产生的主要因素及处理措施
3.1 主要因素
         (1)沥青及沥青混合料的性质
         沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因。
         (2)基层材料的性质
         基层材料种类和质量的好坏对沥青面层的裂缝有明显影响,基层材料的收缩性愈小,面层裂缝愈少,基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的。
         (3)气候条件
         极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次数是影响沥青路面温缩裂缝的四大气候要素。
         (4)交通量和车辆类型
         交通量的急剧增加对我国的公路带来里严峻的挑战,大吨位车辆对路面产生裂缝是主要原因。
         (5)施工因素
         主要取决于基层材料的碾压含水量和基层完成后的暴晒时间及面层的施工准备、沥青混合料的拌合、运输、及摊铺等工序。
3.2 处理措施
         对于细裂缝可用改性乳化沥青灌缝。将有裂缝段清扫干净,撒一层2~5 mm的干燥洁净石屑或细砂,用压路机将矿料碾压,最后沿裂缝涂刷少量稠度较低的沥青。对大于5 mm的纵向或横向裂缝,可用改性沥青灌缝。灌缝前,必须清除缝内、缝边碎粒、垃圾,并使缝内干燥。灌缝后,表面撒上粗砂或3~5 mm石屑。对裂缝很大的情况,必须将裂缝两边沥青混凝土开挖,用乳化沥青稀浆封层,厚度宜为3~6 mm,加铺沥青混合料上封层,再加铺沥青混合料上封层。最后改性沥青薄层照面或单层沥青表处。因结构层积水引起网裂时,铲除面层后,需加设将路面渗透水排除至路外的排水设施。若由于路基、基层强度不足引起的严重龟裂,先处理基层再摊铺新混合料,如夹有软弱层或不稳定结构层时,应将其铲除[3,4]。
4结语
         沥青路面裂缝已成为沥青路面的主要危害之一,其产生的原因是多方面的,要引起我们足够的关注,合理施工,有针对性采取一系列预防和改善措施,从而保证行车质量;同时,建立健全质量保证体系,从根本上减少沥青路面裂缝现象的产生,尽量在提高沥青路面使用性能的同时,延长使用寿命,使公路建设质量全面提高。
参考文献
[1]邓学钧. 路基路面工程[M]. 人民交通出版社, 2000.
[2]沙庆林. 高等级公路半刚性基层沥青路面[M]. 人民交通出版社, 1998.
[3]李虹昱. 高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[J]. 四川水泥, 2017, 000(007):75-75.
[4]郭忠印. 沥青路面施工与养护技术[M]. 人民交通出版社, 2003.
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