瀝青路面裂縫產生及防止思考

楊 波

摘要:瀝青路面裂縫主要由基層變化和溫度變化引起。為提高瀝青路面使用性能和運營效率,應在路面設計、選材、施工以及日常維護等多方面采取防止措施。

關鍵詞:瀝青路面;防止措施;裂縫

中圖分類號:U418文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)36-0182-02

瀝青路面以其行車舒適、噪音小、揚塵少、維護方便等優(yōu)點被廣為使用,但裂縫是瀝青路面的常見病害,裂縫的出現不僅使瀝青路面的品質下降,而且?guī)砺访娌『Φ膼盒匝h(huán),直接影響路面壽命及運營效率。

一、瀝青路面裂縫產生的原因

瀝青路面是由砂石料與瀝青形成的面層,使用過程受到環(huán)境和路基層影響,漸漸喪失粘結力,從而使路而抗剪和抗拉的能力降低,在外力作用下產生裂縫,裂縫逐漸變大。舊水泥混凝土路面上瀝青罩面,裂縫是由于舊水泥面板的移動所造成的,而這種移動又主要來源于溫度的變化、行駛車輛及兩者的綜合作用。此外,鋪筑的土路基不密實,軟土處理不當,基層產生不均勻沉降,形成路面開裂;橋梁、涵洞等構造物連接處、因基層結構性質變化或施工不當造成路面開裂;地震、水毀等天災也時常造成路面斷裂。這類裂縫的防治是以提高施工質量,研究改進局部處理及加強抗災措施加以解決。

二、基層引起裂縫

這種裂縫是自基層裂縫向上擴展的結果,天長日久的溫度變化引起基層的漲縮、使面層承受扯裂作用引起受拉疲勞,產生裂縫并導致裂縫沿豎向擴展到路表。擴展速率是由基層溫度變化的幅度、基層板的長度、基層材料的溫度特性以及面層對這種疲勞的抵擾性能等因素決定的,這種疲勞作用在面層較薄或基層板塊較長的路面上尤其明顯。在面層中,由于瀝青混合料導熱性能差,其上、中、下層的溫度變化幅度不同,加之寒冷的氣候及表層與基層的收縮、翹曲聯合作用、造成溫度變化大的表層產生的拉應變超過所用材料的極限屈服應變,在拉力作用下產生裂縫,逐漸向下擴展,形成比上寬、下窄的裂縫,稱為受拉屈服?；鶎佑捎陂_裂而形成板塊、當車輛通過時.相鄰板塊端部之間的豎向位移差,在面層中引起面層的剪切疲勞而導致開裂,在相鄰基層板塊的鎖聯結作用完全破壞后,這種剪切疲勞便是裂縫產生的主要原因。

這種裂縫的擴展速度受半剛性基層板長、基層裂縫率的影響,較小的板長和增加裂縫率將降低面層屈服破壞、瀝青混合料中的瀝青含量、瀝青等級、礦料級配、空隙率以及鋪筑的面層厚度都對受拉疲勞壽命有影響。

半剛性基層開裂后,這種裂縫是不穩(wěn)定的,裂縫尖端應力條紋十分密集,在偏荷作用下將沿平行裂縫方向擴展至路表面。

三、溫度變化引起裂縫

這種裂縫是從外露表面開始向下擴展,與基層裂縫相接逐漸形成縱橫裂縫。

許多瀝青路面在建成后正式通車前就產生裂縫,不管這些裂縫是哪一類,它們都是由溫度變化所引起的溫度裂縫,不僅與當地的環(huán)境氣候有關,而且還與路面材料特性和路面結構的組合設計密切相關。當外界溫度下降時,路面材料逐漸變硬,并開始收縮,收縮產生的拉應力超過路面材料的抗拉強度時,瀝青路而就開裂、由于路面結構寬度有限,收縮受路面結構的相互約束小,所以溫度收縮裂縫主要是橫向的。

較薄的瀝青路面,基層受到較大的溫差作用,基層對瀝青面層的阻力矩也較大,部分地抵消了裂縫尖端鄰近的拉應力,從而使裂縫尖端的應力強度減小,隨著基層溫縮系數的增大,基層及面層底部的拉應力逐漸增大,于是在一定條件下,在瀝青面層底部裂縫的相對位置處開裂,并向上擴展直至貫通面層厚度,當基層已經開裂,尖端的應力集中將加劇上述裂縫的擴展。

當瀝青層較厚時,基層受到的溫差作用較小,基層對面層的摩阻力,不足以抵消由于基層溫縮增大對瀝青面層裂縫尖端鄰近產生的拉應力的增大部分,從而使裂縫尖端的應力強度繼續(xù)增加,當溫度高時,路面材料的疲勞壽命短,即在高溫情況下,溫度疲勞對材料的疲勞壽命的影響較之低溫更為嚴重。

四、防止措施

瀝青路面裂縫產生的原因是很多因素引起的,只依靠維修的常規(guī)作法,進行表層處理,薄層封面等,依舊利用原材料和技術工藝,只能治表不治本,采取大面積重新翻修,又是力量不及和不經濟的,在設計施工、選用材料中、充分考慮防裂問題,對根除瀝青路面裂縫的發(fā)生有著重要意義。

(一)合理設計

合理的路面結構設計是保持瀝青路面良好使用性能的基礎,也是避免瀝青路面早期裂縫的保證。要特別注意:(1)采用半剛性基層與底基層,半剛性基層具有高強度和較高的模量,可避免瀝青路面荷載性裂縫的產生。施工時最好留出有規(guī)則的微小裂縫,以防止基層裂縫反射到瀝青面層。為了使半剛性基層保持良好的工作狀態(tài),還應注意下承層對基層的作用,因為下承層的模量對減少基層底面的拉應力和拉應變有很大影響。(2)合理確定路面厚度,作為柔性路面,根據其道路等級、交通量、自然地基地質情況、道路基層情況和施工季節(jié)綜合因素計算其設計厚度。作為舊水泥路面改造,瀝青面層厚度的確定主要考慮結構強度因素。與非結構強度因素有關的加罩層厚度確定,主要考慮道路沿線高程的控制、瀝青面層的最小攤鋪厚度要求、加罩層與板的結合等問題。(3)重視瀝青混合料的級配設計,采用密級配瀝青混合料。(4)在路面結構層中設置各種類型的應力吸收層和設置某種土工織物,以消除應力集中。(5)使用粘層油。粘層油是指在封層之間或具有裂縫的路面層之間的涂刷層,它能有效地去除反射裂縫,如路面做在半剛性基層和舊水泥砼路面上時必須使用。(6)設置專門的一層隔水層,減少路面水下滲,使路面水沿路面總坡、橫坡排走。

(二)合理選材

選材要求:(1)使用溫度和干燥收縮較低的基層材料。(2)選擇抗裂性好的材料做基層。(3)使用抗裂性好的瀝青。(4)選擇合適的礦料。無論什么骨料,為使瀝青與礦料發(fā)生強烈的吸附作用,應使用抗剝落劑,以延緩因荷載和溫度的反復作用使瀝青剝落而產生的水毀現象;要限制堿性骨料的使用。

(三)精心施工

(1)確保施工質量,保證攤鋪質量、碾壓強度,減少由于混合料表面溫度降低影響溫度均勻性而產生的離析和裂縫。(2)基層、底基層養(yǎng)生期要滿足要求,切勿為趕工期而提前鋪筑面層,以防止基層損壞而導致面層產生反射裂縫。(3)加強運料車的保溫作用,保證適宜的攤鋪、碾壓溫度,及時攤鋪,并保證供料和施工的連續(xù)性。(4)做好施工接縫的聯接。

(四)加強養(yǎng)護與維護

完善路基、路面的排水設施,確保路面排水順暢,基層和面層之間不得形成“蓄水槽”。

五、結論

瀝青路面各種形式的裂縫不可避免,但它們并不一定影響路面結構的強度、路面的平整性和行車的舒適性。只要采取正確的應對措施,即使路面出現裂縫也不會對路面功能的正常發(fā)揮產生明顯影響。主要措施:(1)及時封閉面層裂縫。(2)瀝青路面封層時應采用噴油層鋪法或混合料拌鋪法以全面封閉表面破損。(3)設置路面結構排水層。

總之,合理設計、選材,精心施工、及時養(yǎng)護能有效提高瀝青路面使用性能,減少瀝青路面裂縫的產生,提高瀝青路面的運營效率。

參考文獻

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作者簡介:楊波,女,江蘇啟東人,供職于常州工程職業(yè)技術學院建筑工程技術系。