淺談瀝青路面裂縫及處理

楊　震

摘要:分析公路瀝青路面裂縫的形成、危害及裂縫的種類、產生原因,提出對裂縫的處理措施。

關鍵詞:瀝青面層 低溫裂縫 反射裂縫 處理

0 引言

由于瀝青路面具有表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動小、噪聲低、施工期短、養(yǎng)護維修簡便等優(yōu)點,在我國高速公路修建中得以廣泛應用。但許多新建高速公路瀝青路面在建成早期便出現路面開裂情況,極大的影響了瀝青路面的使用年限。

按瀝青路面產生裂縫的原因,裂縫可分成荷載型裂縫和非荷載型裂縫。荷載型裂縫主要由于路面設計不周或施工原因,結構層本身強度不足,不能適應日益增長的交通量及軸載作用而產生的強度裂縫,最初一般表現為縱向開裂,然后發(fā)展為網裂,由于我國普遍采用半剛性基層瀝青路面設計的前提下,這一類荷載裂縫并不是主要的。非荷載裂縫主要有兩種,一種是基層開裂在路面形成反射裂縫,一種是瀝青路面本身產生的低溫裂縫。我國新建高速公路早期路面開裂主要主要為非荷載裂縫,應該給予極大的重視。

1 瀝青路面低溫裂縫的形成、影響因素及預防措施

位于路面面層的瀝青結構層,直接受到氣溫變化的影響,當溫度下降時,瀝青面層就會產生收縮變形,由于瀝青路面沒有收縮縫,于是這種變形會受到基層對路面的摩阻力和路面無限連續(xù)板體對收縮變形的約束作用,使瀝青面層內部產生拉應力,當溫度驟降造成此種拉應力超過瀝青混凝土具有的極限抗拉強度時,路面就將出現裂縫,以釋放應力。

影響瀝青面層溫度裂縫的因素主要有:

1.1 瀝青性質

1.1.1 首先是瀝青油源的影響,相對而言稠油瀝青在低溫時能承受較大的拉伸應變,所以抗裂性能要高得多。

1.1.2 瀝青的針入度,當瀝青油源相同時,針入度大的瀝青有較低的勁度模量,比硬瀝青的路面裂縫少。

1.1.3 瀝青的延度,特別是15℃延度大小與開裂有一定的關系,相關研究表明采用15℃延度較大的瀝青可以減少低溫裂縫的產生。

1.1.4 瀝青的老化性能,瀝青老化后針入度、延度都將下降,瀝青將變硬變脆,抵抗低。

1.1.5 溫裂縫的能力將大幅降低,造成路面開裂嚴重。

1.1.6 瀝青含蠟量,含蠟量大的瀝青脆性增加,溫度敏感性大,拉伸應變小,抵抗低溫裂縫的能力較差。

1.2 瀝青混合料的組成

1.2.1 瀝青用量,一般來說,瀝青用量的增加,混合料的應力松弛性能提高,但是混合料的收縮應變也會相應增大。

1.2.2 礦料組成級配,不同級配組成的混合料的溫度應力增長規(guī)律有較大的差異,粒徑粗的,空隙率大的混合料內部微空隙較多,應力松弛極限溫度降低,使溫度應力有所減小;由于瀝青混合料中加入了礦粉,瀝青與礦粉結合后將變得更加粘稠,抵抗低溫裂縫的能力將下降。

1.2.3 集料品種,集料與瀝青的粘附性對裂縫的產生影響很大,粘附性較小的話,瀝青與集料的結合力較低,瀝青混凝土的抗拉強度變小,抵抗溫縮應力的能力就較低,裂縫就容易形成。

1.3 施工裂縫,各種縱橫向施工由于接縫處理不好,該部位抵抗溫縮應力的能力較低,造成溫縮應力集中在此處釋放,造成開裂。碾壓和攤鋪溫度過低,機械設備對瀝青面層拉應力造成新鋪層表面產生的微裂縫,以后可能在這些地方開裂。

針對低溫裂縫產生的各種因素,應采取以下各項措施,盡量提高瀝青混凝土的抗裂性能,減少裂縫的產生。

1.3.1 選擇優(yōu)質的油源好的稠油瀝青,該瀝青應具有含蠟量低,且具有良好的高、低溫性能和施工抗老化性能。

1.3.2 使用與瀝青粘附性高的堿性碎石,并使用反擊破生產的碎石,同時在混合料中摻入1%~2%的水泥,提高瀝青與集料之間的結合力,從而提高瀝青混凝土的抗裂性能。

1.3.3 嚴格控制配合比設計,盡量合理優(yōu)化,在配合比設計中要嚴格控制優(yōu)化礦料級配組成;對配合比中空隙率與穩(wěn)定度要進行調整;盡量提高瀝青混凝土的強度。嚴格控制礦粉摻量,粉膠比應該控制在0.8~1.2左右。

1.3.4 瀝青用量在馬歇爾最佳用量±0.5%范圍內對裂縫影響小,施工中拌合樓應該保證瀝青用量,因為瀝青用量大對低溫抗裂是有益的,但也不能超過此范圍,否則會降低高溫穩(wěn)定性。

1.3.5 摻加瀝青改性劑,提高瀝青抗老化性能。

1.3.6 施工時嚴格控制攤鋪和碾壓溫度,施工組織必須緊密,大風和降雨時停止攤鋪和碾壓;宜采用全路寬多機全幅攤鋪,以減少縱向接縫。橫向接縫施工前要涂刷粘層油并用攤鋪機熨平板預熱,保證接縫兩端連接緊密。攤鋪時上下層之間縱向接縫位置應錯開15cm(熱接縫)或30~40cm(冷接縫)以上,橫向接縫均應錯開1m以上。

2 瀝青路面反射裂縫的形成及防范、處理措施

在我國現階段修建的高速公路瀝青路面中,絕大多數采用水泥穩(wěn)定碎石等半剛性類材料修筑路面基層,然而,半剛性材料的缺點在于抗變形能力低,在溫度、濕度變化時易產生裂縫,裂縫處的應力集中現象使交通荷載產生在面層下部的拉應力比沒有裂縫的部位大,當該處集中的拉應力大于瀝青混凝土的極限強度時,瀝青面層也將在此處開裂。瀝青路面一旦出現裂縫就很容易導致水的下滲,當外荷載作用時在結構層內部產生沖刷,從而導致裂縫發(fā)展加快,而半剛性類基層水穩(wěn)定性較差,極易產生水損害,造成基層松散破壞,最后導致路面結構性破壞,影響路面的使用功能。

要減少反射裂縫的產生應該從以下幾方面進行控制

2.1 選用抗沖刷能力好,干縮、溫縮系數小、抗拉能力高的半剛性材料作基層,最好使用溫度膨脹系數低的骨料;對采用水泥作為無機結合料的半剛性基層,在保證強度的同時盡量降低水泥劑量;從而降低基層本身的收縮裂縫的產生機率。

2.2 在基層和面層之間設置土工織物、土工格柵中間層或在基層上加鋪一層稀漿封層作為應力吸收層,使基層裂縫處的應力集中通過中間層的吸收擴散,從而均勻的傳遞到瀝青面層。

2.3 優(yōu)化半剛性基層配合比,盡量降低細集料的摻配比例,從而降低干縮裂縫的產生。

2.4 控制半剛性基層碾壓時的含水量為最佳含水量的0.9倍,壓實度達到規(guī)范要求,碾壓完成后要及時保濕養(yǎng)護,防止基層干曬,養(yǎng)護結束后,立即噴灑瀝青乳液,做成透層或粘層,然后盡快鋪瀝青面層。對分層攤鋪的基層,應該使上下層之間接縫位置錯開3~4m。

2.5 在我國現階段瀝青面層高速公路中,基層一般分三層攤鋪,因此在攤鋪上一層基層時必須對下承層出現的裂縫進行處理,應該將裂縫鑿成1cm寬2cm深的槽,灌入改性乳化瀝青,然后在裂縫上覆蓋土工布或土工格柵;施工時應準確記錄裂縫位置,以后攤鋪更上一層結構層時都必須在此位置鋪設土工布或土工格柵進行補強。

3 結語

造成瀝青路面出現裂縫的原因是多方面的,但是只要加強對設計、施工的管理,嚴格控制原材料質量,優(yōu)化配合比設計,提高施工質量,瀝青面層裂縫是可以得到有效的控制的。

參考文獻:

[1] 沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能.人民交通出版社.2001.1.4.