摘要:瀝青路面是現(xiàn)階段高級(jí)別公路常用的柔性路面,瀝青路面與二灰穩(wěn)定碎石、水泥穩(wěn)定碎石等半剛性基層組合是國(guó)家高級(jí)別公路常用的結(jié)構(gòu)模式。根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),我國(guó)有90%以上的高等級(jí)公路的瀝青路面的基層采用半剛性材料,這種半剛性材料具備了強(qiáng)度高、承載性能良好、抗沖刷行以及良好的抗疲勞性能等特征,但是其也存在著抗變形能力偏差、脆性較大以及在濕度、溫度發(fā)生改變時(shí)極易開(kāi)裂等缺點(diǎn),從而造成了瀝青路面的反射裂縫。這就是高級(jí)別公路中瀝青路面早期損壞的原因。筆者從分析瀝青路面裂縫的成因入手,提出了防治瀝青路面裂縫的有效措施。
關(guān)鍵詞:瀝青路面;裂縫成因;防治措施
由于瀝青路面具有車(chē)行舒適、噪聲污染小、揚(yáng)塵少以及便于維修等優(yōu)勢(shì),而被廣泛應(yīng)用,但是裂縫則是瀝青路面常見(jiàn)的病害。瀝青路面裂縫的出現(xiàn)會(huì)下降路面品質(zhì),也會(huì)帶來(lái)瀝青路面病害的惡性循環(huán)。通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐和探索,隨著施工工藝與機(jī)械化施工程度的不斷提高,多數(shù)病害在逐年減少,裂縫造成瀝青路面的損壞問(wèn)題得到了改善,但是瀝青路面裂縫這一病害并未得到解決,降水會(huì)造成路基整體強(qiáng)度的下降。假設(shè)路面出現(xiàn)了裂縫,降水就會(huì)沿著裂縫浸入基層中,也有可能會(huì)浸入路基中,進(jìn)而造成了路基的軟化,而在行車(chē)荷載的循環(huán)影響下,將會(huì)造成路面的下陷;假設(shè)路面發(fā)生凍脹,瀝青路面就會(huì)隆起,在春融季節(jié)會(huì)出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。
1.瀝青路面裂縫成因
(一)荷載裂縫 荷載裂縫主要是因?yàn)槲覈?guó)交通量的進(jìn)一步增長(zhǎng)與重載車(chē)輛的不斷增加而導(dǎo)致的。在車(chē)輪荷載的作用下,半剛性基層底部發(fā)生了拉應(yīng)力。當(dāng)這種拉應(yīng)力比半剛性材料抗拉強(qiáng)度大的情況下,基層底部就會(huì)出現(xiàn)裂縫。在荷載反復(fù)的作用下,裂縫將會(huì)擴(kuò)散到瀝青面層。這時(shí)候的裂縫具體表現(xiàn)為稠密型、網(wǎng)狀裂縫。嚴(yán)重情況下會(huì)出現(xiàn)車(chē)轍或是沉陷等。
(二)非荷載裂縫 因?yàn)闉r青基層自身出現(xiàn)的溫度裂縫,而這種溫度裂縫主要是橫向裂縫,將會(huì)貫通全路面,在出現(xiàn)中央分段隔帶的情況下,將會(huì)貫通單幅。這種裂縫的主要特征是從路基邊緣朝著路中心過(guò)渡,邊緣裂縫較寬,路中裂縫較窄。溫度裂縫存在著兩種情況,其一,溫度收縮裂縫,即隨著溫度的下降,瀝青層面就會(huì)不斷收縮。因?yàn)閮?nèi)瀝青面層各面存在著不同的強(qiáng)度,而結(jié)構(gòu)強(qiáng)度偏弱的斷面則會(huì)出現(xiàn)斷裂。其二,溫度疲勞裂縫,即氣溫在反復(fù)的回升、下降,晝夜溫差較大的情況下,瀝青面層出現(xiàn)了疲勞裂縫[1]。
因?yàn)榘雱傂曰鶎映霈F(xiàn)的發(fā)射型裂縫與應(yīng)對(duì)裂縫,導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。放射型裂縫:主要是由于半剛性基層溫度的收縮開(kāi)裂導(dǎo)致了了瀝青面層出現(xiàn)了反射型裂縫。特別是溫縮性偏大的石灰土與水泥土的基層上,溫縮裂縫更為明顯。通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),在瀝青面層偏厚的情況下,對(duì)半剛性基層就會(huì)有較好的隔溫保護(hù)效果,并可以降低半剛性基層頂面的負(fù)溫效應(yīng),并且保護(hù)了瀝青層面,有效降低了瀝青層面的反射型裂縫。應(yīng)對(duì)裂縫:主要是因?yàn)榘雱傂曰鶎拥母煽s開(kāi)裂導(dǎo)致了應(yīng)對(duì)裂縫。隨著混合材料中水分的不斷減少,新鋪筑的半剛性基層會(huì)出現(xiàn)干縮與干縮應(yīng)力。而隨著水分的快速減少,出現(xiàn)的干縮應(yīng)力也會(huì)不斷加大。通過(guò)數(shù)次測(cè)試發(fā)現(xiàn),干縮可以讓水泥穩(wěn)定碎石基層表面出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力,而干縮應(yīng)力在施工后的前一個(gè)星期左右就會(huì)達(dá)到最大數(shù)值,施工后不斷降低。但是在利用瀝青封層養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)力將會(huì)減少為85%左右。所以科學(xué)的養(yǎng)護(hù)能夠減少裂縫與干縮應(yīng)力[2]。
2.瀝青路面裂縫防治措施
影響瀝青路面裂縫的主要因素有:瀝青以及瀝青混合料的性質(zhì)、施工因素、基層材料的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)類(lèi)型和組成情況、氣候條件、交通量與車(chē)輛類(lèi)型等。瀝青路面裂縫的出現(xiàn)是上述多種因素共同的結(jié)果,所以應(yīng)該對(duì)瀝青路面進(jìn)行綜合型防治。
(一)合理設(shè)計(jì) 其一,明確路面厚層,作為柔性路面,需要結(jié)合其道路等級(jí)、工程地質(zhì)具體情況、交通量、施工季節(jié)等綜合因素來(lái)計(jì)算出設(shè)計(jì)的厚度。其二,使用土體固結(jié)劑、粘層油以及嵌縫料,土體固結(jié)劑的適當(dāng)使用能夠提高土體水的穩(wěn)定性能,進(jìn)而提升路基的整體強(qiáng)度與剛度;粘層油的使用能夠有效減少放射型裂縫[3]。
(二)合理選材 合理選擇抗裂性能良好的原材料做瀝青基層。為有效降低收縮裂縫,應(yīng)該增加粗骨科的含量,并降低施工的含水量,全面提高基層的壓實(shí)度,最大限度地防止采用水泥以及石灰等干縮性強(qiáng)的結(jié)石材料,而應(yīng)該選擇級(jí)配碎石與工業(yè)礦渣等材料。此外,還可以利用優(yōu)質(zhì)改性的瀝青,選擇合適的礦材料,制約堿性骨科的使用。其中改性瀝青在低溫粘度以及耐老化等指標(biāo)方面都優(yōu)先于普通的瀝青。目前使用較為普遍的改性瀝青主要有:熱塑性橡膠彈性體、橡膠類(lèi)等。改性瀝青的混凝土造價(jià)比較高,但是長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益比較好,所以通常情況下用于新建的道路。
(三)正確施工 嚴(yán)格保障所有道路結(jié)構(gòu)層的質(zhì)量,能夠有效地防治瀝青路面的裂縫,基層與底基層的養(yǎng)生應(yīng)該符合相關(guān)要求。在面層施工的過(guò)程中,應(yīng)該保障在制備瀝青混合材料時(shí)不會(huì)造成到瀝青的過(guò)于老化[4]。
(四)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)及時(shí)進(jìn)行維修 完善路面基層面的基礎(chǔ)排水設(shè)備,保證瀝青路面排水的順暢,防止面層和基層間集水槽的形成。同時(shí),針對(duì)瀝青路面出現(xiàn)的早期損壞應(yīng)該及時(shí)采取處理措施,防止基層被破壞,從而加重了瀝青面層的損害,延長(zhǎng)了路面大幅度維修的時(shí)間。
3.結(jié)語(yǔ)
瀝青路面出現(xiàn)裂縫主要是因?yàn)榻煌ê奢d、材料受拉疲勞、環(huán)境溫度、水分、空氣的老化作用以及受拉屈服等作用的影響。而瀝青路面的防治屬于一項(xiàng)綜合治理工作,需要從設(shè)計(jì)、選材、施工以及維護(hù)等環(huán)節(jié)入手,充分考慮裂縫問(wèn)題,才能夠有效防治瀝青路面裂縫,單純采取常規(guī)方式,對(duì)路基表層進(jìn)行處理,或是薄層封層并不能治本。
參考資料:
[1]楊丹,沙慶林,孫華政.高等級(jí)公路半剛性基層瀝青路面[M].北京:人民交通出版社,2011,10(03):121-125.
[2]王鐵夢(mèng),鄧學(xué)軍,黃曉明.水泥混凝土路面設(shè)計(jì)理論與方式[J].交通科技與經(jīng)濟(jì),2010,22(09):112-115.
[3]姚祖康,孫立軍,李同祥.瀝青混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因及其危害與防治[J].公路交通科技,2011,21(07):145-146.
[4]楊小園,張軍平,董青云.基于力士學(xué)剪應(yīng)力理論的瀝青路面開(kāi)裂分析[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2011,20(06):1121-1122.
作者簡(jiǎn)介:
宋煥榮 男 漢族 陜西周至人 1979年生 助理工程師 主要從事道路橋梁施工工作。