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沥青混凝土路面裂缝产生的原因与防治措施

更新时间:2015-10-07
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    随着我国公路建设的迅猛发展,在道路施工中,沥青混凝土路面经常产生裂缝,其表现形式多种,若不及时处理,往往会造成路面渗水、唧浆、扩展、破坏,影响施工质量。裂缝产生的原因一是强度裂缝。由路基、路面整体强度不足而引起的裂缝,通常表现为弯沉较大,伴随出现沉陷,车辙等病害。沥青混凝土料的强度由两部分组成;矿料之间的嵌挤力和内摩阻力,以及沥青与矿料之间的粘结力和沥青本身的凝聚力。二是沥青面层弯拉疲劳裂缝。由于路面材料弯拉强度不足,在车轮荷载反复作用下,路面发生弯拉疲劳裂缝,这种裂缝先在纵向出现进而发展为网状裂缝,将面层分隔成多边形的小块。此外,由于沥青材料老化变形能力减弱,路面被拉断,呈现龟裂。三是检查井周围沥青混凝土路面的环状裂缝。沥青混凝土路面由于温度应力,应力集中,弯拉应力等的联合作用使检查井同围的沥青混凝土路面更容易、更迅速地破坏,坡坏的形状随使用时间的长短呈宽度、深度不等的环状裂缝。四是基层反射裂缝。多出现于半刚性基层或旧水泥混凝土路面中,根据国外研究结果,旧水泥混凝土路面上沥青加罩层的反射裂缝主要来源两个部分,即水泥路面接缝处的应力集中和沥青加罩层底部的弯拉应力。应力集中是在沥青罩面层与水泥混凝土路面结合良好的前提下,水泥路面接缝处于应力集中使得裂缝直接扩入罩面层,而应力集中来源于温度变化,行驶车辆及两者的综合作用;沥青罩面层底部的最大弯拉应力是在车辆荷载作用下使罩面层在接缝隙处产生最大的弯沉而相应产生最大的应力,从而使接缝隙顶部的沥青罩面层能成为反射裂缝隙产生的最可能部位。五是结构裂缝。由于地基沉降不均匀,旧路改造拓宽工程,新旧路基路面的搭接部位没有严格做好开台阶分层压实处理,以及下部基层软弱,土层处理不彻底,引起路基路面开裂,或路基填筑使用不合格填料,路基吸水膨胀引起路面开裂。六是温度裂缝。如果沥青的性能差,沥青的内聚力、粘附性和塑性下降,尤其是低温变形能力过低或沥青混合料质量差,拌和时间过长,拌合温度过高,或在储料仓储存的时间过长,沥青变硬,对拉应变敏感都容易导致裂缝。防治措施沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多,故防治也就成为一个综合治理的问题,只有在设计选材、施工、维护等多方面充分考虑才能有效地防治沥青混凝土路面裂缝的产生。一是合理设计。首先是路面厚度的确定。作为柔性路面,必须根据其道路等级交通量,自然地基地质情况,道路基层情况和施工季节等综合因素计算其设计厚度,作为旧水泥路改造,沥青混凝土罩面层厚度的确定主要考虑结构强度因素。与结构强度有关的设计层厚度问题,目前国内进行了大量理论分析,并建立了三维有限元应力计算模型。由于对加罩后的反射裂缝尚无法控制和缺乏相应的标准,故基本以经验确定。有效地加罩总厚度以8-15cm为宜。其次是沥青混凝土的级配设计。为了提高抗滑能力和抗车辙能力,一般采用较粗级配,用油量少,空隙充偏大,传荷能力削弱,容易开裂,耐疲劳能力降低。设计中应考虑其综合作用,并根据设计厚度选择适当的混合料类型。此外还有使用粘层油。粘层油是指在封层之间或是具有裂缝的路面层之间的涂刷层,它能有效地去除反射裂缝。如路面做在半刚性基层和旧水泥混凝土路面上时必须使用。之后是使用粘嵌缝料。在旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土时,常常在胀缝处出现横向反射裂缝,原因是嵌缝料不饱满或日久老化,建议采用耐油、耐水、耐大气老化等优良的耐腐蚀性能和防水密封性的嵌缝料。最后检查井周围沥青混凝土路面易损的防治措施。改善面层与基层的接触条件,施工中在此浇洒粘层油可增加面层与其基层的接触程度,使弯拉应力控制在最小值附近;加强基层。基层增加弹性模量可有效地减少沥青面层底面的弯拉应力。因此,设计施工中均应着力提高检查井周围基层材料的强度和密实度。二是合理选材。首先是选择抗裂性好的材料作基层。为了减少收缩裂缝,除增加4.75mm以上骨料含量,降低施工含水量,减少结合料和提高压实度外,选择水泥代替石灰做水泥稳定碎石比二灰碎石具有更好的抗裂性能。其次是推广应用抗裂性好的改性沥青。在沥青的低温粘度、感温性、耐老化等指标上,改性沥青均优于普通沥青,这已得到共识。改性沥青分为3类:橡胶类,该类目前使用较多的是SBR(丁苯橡胶)胶乳;热塑性橡胶弹性体,目前主要使用SBS(苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物);热塑树脂点,目前使用较多的有PEC(低密度聚乙烯)和EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)。然后是选择合适的矿料。无论什么骨料为了沥青与矿料发生强烈的吸附作用应使用抗剥落剂,以延缓由于荷载和温度的反复作用发生沥青剥落而产生的水毁现象,同时限制碱性骨料的使用。三是正确施工。确保施工质量,保证摊铺质量,碾压强度,减少由于混合料表面温度降低,影响温度均匀性而产生的离析和裂缝。基层、底基层养生期要满足要求,切勿为赶工期而提早铺筑面层,以防基层损坏而导致面层产生反射裂缝。加强运料车的保温工作,保证适宜的摊铺碾压温度,及时摊铺,并保证供料和施工的连续性。做好施工接缝的联接。四是加强养护及时维修。沥青路面的早期损坏应及时处理,避免基层破坏进而加剧面层的破坏,延长路面大修时间。常用方法有:灌油修补法、乳化沥青稀浆封层、沥青混合料罩面法。总之,设计选材、施工、维护等环节对控制沥青混凝土路面裂缝的产生影响很大。合理设计、选材、精心施工、加强养护是提高沥青混凝土路面使用性能的唯一途径。