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瀝青路面裂縫的探討和維修

文章出處:未知 人氣: 發表時間:2018-04-13 10:46:01

  瀝青路面修筑后,往往會出現程度不同的裂縫。各種裂縫的出現會影響瀝青路面的質量,縮短路面的使用壽命和影響路面的使用性能。俗話說“萬害水為先”,有效處治各種路面裂縫,防止路表水順裂縫進人到基層,同時也防止地下水順裂縫進人到路表面,可明顯延長路面使用壽命。路面裂縫的成因主要有以下幾種。

  1、因瀝青路面整體強度不足引起的裂縫,使路面迅速破壞。

  2、因瀝青路面施工中的缺陷造成低溫裂縫迅速出現。

  3、水泥穩定碎石,石灰、粉煤灰穩定碎石基層所引起的反射裂縫。

  4、因路面老化,集料間粘接力變差而形成的自然裂縫。

  一、瀝青路面發生裂縫的原因概述

  1、反射裂縫的機理

  大量研究表明,反射裂縫產生的基本機理是受拉疲勞、受拉屈服于剪切屈服。在他們的聯合或單獨作用下導致產生反射裂縫。天長日久的溫度變化和基層的漲縮,使面層承受拉力作用引起受拉疲勞,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抗性能等因素決定的,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。 在面層上,由于瀝青混合料熱性能差,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大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“上寬、下窄”的裂縫,稱之為受拉屈服。 基層由于開裂而形成板塊,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導致開裂,在相鄰基層板塊的嵌鎖聯結作用完全破壞后,這種剪切疲勞便是裂縫產生的原因。反射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降低面層屈服破壞。瀝青混凝料中的瀝青含量、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。路面結構在外荷載作用下,應力狀況比較復雜,在采用三維光彈模型試驗研究剛性基層開裂后,在交通荷載作用下,裂縫附近應力狀態和裂縫的穩定性,以及應力吸收膜的防裂效果,得出結論認為:半剛性基層開裂后,這種裂縫是不穩定的,裂縫尖端應力條紋十分密集,在偏荷作用下將治平行裂縫方向擴展至路表面。提高半剛性基層材料的斷韌性,可預防裂縫的產生。采用低模量高變形材料的應力吸收薄膜,可有效地防止產生反射裂縫。

  2、溫度裂縫的機理

  調查研究表明,許多瀝青路面在建成后正式通車前就產生裂縫,不管這些裂縫是那一類,它們都是由溫度變化所引起溫度裂縫,不僅與當地的環境氣候條件有關,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,路面材料逐漸變硬,并開始收縮,收縮產生的拉引力超過路面材料的抗拉強度時,瀝青路面就開裂。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,部分地抵消尖端臨近的拉應力,從而使裂縫的應力強度減小,隨著基層溫縮系數的增加,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臨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增加。

  利用有關理論研究成果,經計算表明:

  1.在我國華中、華北地區,日溫差達15℃-20℃,路表沿線方向的******拉力為2-3Mpa以上。

  2.在我國南方地區,雖在高溫情況下路面開裂較少,但其日溫差也可達到 13-14 ℃ ,路面結構所產生的******拉引力亦可高達1.5MPa。且就路面材料的疲勞壽命而言,作用時間越長,即頻率降低,則壽命越短。當溫度高時,其壽命也短,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。溫度應力分析結果指出,在半剛性基層瀝青路面中,溫度應力是導致路面開裂的主要因素。開裂是從路表面往下進展,裂縫呈上寬下窄形式,不僅易在冬季生產,夏季日溫差較大也會導致路面結構開裂。

  裂縫處理方法的利弊

  1、開槽灌縫的利弊 開槽灌縫對路面造成二次損害。因為開槽灌縫是在路面裂縫的基礎上利用開槽設備對裂縫進行擴大,一般開槽寬度在2cm 左右,深度一般不大于2cm ,然后利用吹風機把粉塵吹走,再進行灌縫,這樣當時看來起到了防水效果,其實經過雨后檢查,可以輕松把灌進裂縫的灌縫料揭掉,看到開過槽的裂縫周壁都是潮濕的,可以斷定這種情況并沒有起到防水功能。分析原因是因為開槽后利用吹風機吹走粉塵僅僅是吹掉了槽壁的表面粉塵而對于大的粉塵和被開槽機擾動的松動顆粒并沒有被吹掉,這樣灌進去的灌縫料并沒有與開過槽的裂縫壁形成良好粘接(從揭掉的灌縫料表面看有明顯的細小顆??梢詳喽?,也就起不到防水功能。另外更為嚴重的是開槽后對路面造成了二次損害,因為開槽后對路面形成了寬達2cm 的U型槽,車輛在經過這個 U型槽時車輪分別要對這個U型槽的兩個棱角進行沖擊(開車經過時有明顯的震動),這樣經過很短的一段時間沖擊就會把這個U型槽的兩個棱角沖擊破碎,進而把這個U型槽的兩側造成一個寬達5-10cm的破碎帶,到了這個情況就只有對這個縫進行整體挖補,如果開的槽較多就只有挖補后再進行加鋪(因為挖補后路面將千瘡百孔,不利于行車舒適),對道路管養部門造成巨大損失,也對資源造成巨大浪費。

  2、開挖處理裂縫的利弊 如果是反射裂縫則需要進行寬縫處理,延裂縫開挖50cm寬,直至到基層裂縫處,然后在基層裂縫上鋪設經緯基層貼縫帶然后重新鋪筑面層。采用開挖處理的方法雖然效果較好,但仍然存在施工中不容易掌握與原路面的平順性,而影響行車舒適性。另外這種處理方案成本也較高。

  3、貼縫帶處理裂縫的利弊 貼縫帶對施工人員的要求較高,必須選擇有經驗的施工隊伍。施工程序繁瑣,代價高。

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