沥青路面的裂缝成因及预防探讨.pdf

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2012年6月t耐目蒜晦交通建设沥青路面的裂缝成因及预防探讨傅锐良(东莞市大朗镇住房规划建设局)摘要：沥青路面具有表面平整，坚实、无接缝、施工工期短、养护维修简便和有良好的减振性等优点，使行车平稳、舒适而低噪声。但由于受到交通量增长、重载超载车辆的增多、温度变化、湿度变化，冰冻作用、设计、施工、采用材料和养护管理等因素的影响，出现了多种沥青路面病害。根据我们这几年来对我省沥青路面的实际损坏情况的调查，谈谈沥青路面常见的病害与裂缝出现的原因及其预防措施。关键词：沥青路面；裂缝成因；预防措施1裂缝形式及裂缝的分类沥青路面的裂缝形式有纵向裂缝、横向裂缝、网裂和龟裂。裂缝形式按其形成原因可分为施工裂缝、强度裂缝、低温裂缝、冻胀裂缝。2沥青路面开裂原因(1)沥青路面开裂的主要原因可分为两大类：①由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。②由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝，一般称之为非荷载型裂缝。(2)由于我国现行沥青路面设计规范中规定或推荐沥青路面采用半刚性基层。所以还存在着因为半刚性基层的温缩裂缝或干缩裂缝引起沥青面层产生的反射裂缝或对应裂缝。(3)路基的施工质量是直接影响沥青路面裂缝产生的重要因素，路基发生不均匀沉降，进而产生裂缝、下蛰、错位等破坏现象。(4)我国大部分旧混凝土路面加铺沥青罩面时，由于刚性混凝土路面板块间沉降差导致的沥青面层出现的反射裂缝。3沥青路面裂缝应力分析3．1结构性破坏裂缝沥青路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。在半刚性基层下采用半刚性材料做底基层，可使基层底面由行车荷载产生的拉应力明显减小，甚至还小于半刚性底基层底面产生的拉应力，这对半刚性基层承受行车荷载的反复作用是十分有利的。同时在面层渗水、冰冻水、毛细水等的作用下，裂缝的修补不及时等原因，造成水分积聚在基层和面层之间、缝隙之中，在冻涨、车辆冲击荷载作用下，造成基层界面软化、叽泥等，使该部位完全失去连续性。造成面层单板、基层裂缝处集中应力作用。两种情况均会完全脱离原有的基础，造成面层底、裂缝边缘处应力集中，很快导致破坏。3．2温度裂缝3．2．1低温裂缝沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不致于产生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂。3．2．2温度疲劳裂缝这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。3．3半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝3．3．1由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝冬季或在寒冷地区，在结合得好的沥青面层下，开裂的半刚性基层的水平位移使得直接在裂缝上的面层内产生大的拉应力或拉应变，由于在较低温度下沥青面层通常较硬，它只能承受小的拉应力或拉应变，因此容易被拉裂，并且裂缝的扩展途径是由下至上的。沥青面层的厚度愈薄，反射裂缝形成的愈早和愈多。3．3．2由半刚性基层干缩开裂引起的反射裂缝或对应裂缝对于新铺的半刚性基层，随着混合料中水分的减少，要产生干缩和干缩应力；水分减少得愈多愈快，产生的干缩应力和干缩应变就愈大。在已经产生干缩裂缝的半刚性基层上铺筑沥青面层，在较薄沥青面层的情况下，半刚性基层的裂缝会由于温度应力而使面层底部先开裂，并较快形成反射裂缝。一旦行车产生的拉应力与温度应力相结合，反射裂缝会形成得更快。在较厚沥青面层的情况下，由于温度应力在表面最大，基层的裂缝将促使面层先从表面开裂，然后逐渐向下传播形成对应裂缝。以上结论已被长沙交通学院光弹模型试验所证实，表面降温30℃时，不同厚度沥青面层内下层裂缝上方的温度应力分布规律。不同的应力分布规律不难推断，通过进一步的试验或计算，将会得到一个临界面层厚度。面层厚于此临界厚度时，裂缝将主要从表面开始；薄于此临界厚度时，裂缝可能主要从底部开始。此临界厚度与气候条件、面层混合料的劲度模量、温缩性以及基层混合料的温缩性有关。3．4路基不均匀沉降产生的裂缝(1)路基下地基土质不良造成的沉降。由于软土一般都厚度不均，都具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性强和抗剪强度低等特点，在软土上填筑路基，如不进行有效处理，则极易产生不均匀沉降。但是如果进行处理而忽略了不同处理工艺间的连接也会出现人为产生的不均匀沉降。进而产生裂缝、错位等渗透破坏现象。(2)道路分期建设时，在路基加宽时，新旧边界的衔接处理不当，导致产生纵向开裂。(3)路基压实不均匀。主要在桥头或者是路基设置构造物段，由于在这些相接部位施工控制不严，导致沉降较大，某些工程桥头沉降甚至达到60cm以上。或者靠近路面部分的路基填料类型变化太大，施工完成后·+*+“—·+一-+-+”—·}*+-+”—·P-+n+一+一+一+-—·卜-+-+-+一+-+-+-+-+一+一+-+-+-+-+-+一+一+一+一+-+-+-+-+-+-+一+-+-+-+-+-+-+-+·3．4建立健全质量监督体系①要想保证高速公路的路面质量，必须有专门的人员复杂检查原材料的质量，由于工程比较大，检验质量的工作量也会很大，所以可以采用抽样检查的方法，分批按次地对原材料进行质检抽查；②要明确各个施工人员的职责，明确各个施工工序，谨防出现差错；③坚决杜绝偷工减料现象的出现，这就要求加强对相关人员的监督，一经发现，立即上报，并从严处理。4结束语随着高速公路的不断发展：高速公路的建成技术和水平都得到了极大的提高，经济的发展与高速公路的建设息息相关，为了适应经济发展的需要，在今后很长一段时间中，高速公路建成仍然是道路发展的首要任务和重中之重，在对高速公路路面旋工的设计调整和质量管理上，一定要本着实事求是的原则，根据施工现场的具体实际进行相关的调整和管理。参考文献[1】孙民刚．叶信高速公路单侧拓宽路基设计调整方案【J]．公路工程，2007(5)[2】翟强．沥青混凝土路面施工质量控制[J】．内蒙古石油化工，2007(06)．[3]祝天祥．沥青公路路面施工质量控制[J】_中国高新技术企业，2007(09)．[4]武海涛．浅析高速公路路面旋工质量控制【J]．科技资讯，2012(1)．·221· 浅谈30m预应力箱梁在市政公路工程中的应用李汉团。。．塑。要：本文是作者结合多年工作经验，以及工程案例。主要针对30m预应力箱梁在某市政工程中的应用问题作出了相关的阐述，以供参考。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’关键词：市政工程；预应力箱梁；施工工艺：质量控制前言高等级公路或城市主干道对行车舒适性要求很高。通过在某市政公路工程中，30m小箱梁采用30m先简支后连续预应力小箱梁结构，论证了先简支后连续预应力小箱梁结构既有施工便捷的优点、又有行车舒适性的优点。l30m箱梁小箱梁截面挖空率比空心板截面大。而抗扭刚度又比T梁大十几倍至几十倍，因此-本次设计采用了小箱梁结构形式。小箱梁梁高1．6。，现浇桥面板0．1m，梁间距3．25m，边跨采用36根中15．2钢绞线，中跨采用28根巾15．2钢绞线。横断面布置见图l。小箱梁断面形式见图2。_二r⋯：醐鹾“1、蚺1．麟辫巡型埘蜒矽晶峭功崦嘴翻％峨固灿酬}②纩·’“七⋯·m·一m··tb·一—卜瑚l卅·l蛳k，Uk；J闻阳．LIi．I¨{IJlL图l半幅横断面布置圈(em)为防止现浇桥面板的干缩影响其与预制粱体的结合，预制梁悬臂端设一个小斜面。另外，箱梁均设置端横隔粱，在二期浇筑后连续结构时一起浇筑。2后连续的实现一般而言，由简支梁状态转化为连续梁状态常规做法有以下几种：(1)将主梁内的普通钢筋在墩项连续。!=曼堕!塞蔓厦)·．∞圈2小褶粱所面形式lcm)(2)将主梁内纵向预应力钢束在墩顶采用特殊的连接器进行连接。(3)在墩顶两侧一定范围内的主梁上布设局部预应力短束实现连接。第一种方法虽然简单易行，但在使用中常在墩顶负弯距区发生横向裂缝，影响桥梁的正常使用，增加维护费用。第二种方法效果最好，但施工很困难，故一般也不采用。第三种方法不仅旌工可行，而且具有第二种方法的优点，同时还克服了仅采用普通钢筋连续容易开裂的问题。因此我们采用预应力束来实现先简支后连续的结构方案。具体的先简支后连续预应力混凝土小箱梁施工工艺流程为：(1)先预制小箱梁，待混凝土达到设计强度的90％且满足养护时间后，张拉正弯矩区预应力钢束，压注水泥浆并及时清理箱梁底板通气孔。小箱梁顶板负弯矩钢束的钢波纹扁管，应在预制小箱梁时预埋。(2)设置l临时支座并安装好永久支座(联端无需设临时支座)，逐孔安装主梁，置于临时支座上呈简支状态，及时连接桥面板钢筋及端横梁钢筋。临时支座可采用硫磺砂浆制成。硫磺砂浆内应埋入电热丝，体系转换时采用电热法解除临时支座。临时支座顶面标高应与永久支座顶面标高相齐平。‘+”+。+。+’+。+。+。+。+。+。+。+”+。+。+’+—+．。+。+。+·+-+-+-+·+-+-+-+-+-+-+．+．+．+．+．+．+．+．+。+．+．+。+．+．+．+．+．+．在自然条件下填料性能发生改变导致路面产生裂缝。4沥青路裂缝预防措施针对以上分析的沥青路面病害的原因，主要从旅工材料、设计、施工、养护和交通管理等五个方面采取相应的预防措施。4．1材料方面合理确定沥青路面结构，沥青面层的裂缝主要由沥青面层本身的低温收缩引起的。选用低温劲度小、延度大、温度敏感性差、含蜡量低的优质沥青，精选矿料，准确级配沥青面层的矿料和合理配置沥青混合料配合比。配制出性能优良的沥青混合料，控制沥青用量，保证沥青混合料性能优良，均可有效减少裂缝。4．2设计方面对地形复杂地段做好地质调查工作。要特别注意加固地基，防止因地基软弱而出现不均匀沉降，使用合格填料填筑路基，或对填料进行处理后再填筑路基，确保路基有足够的强度和稳定性。以保证路面具有稳定的基础；选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小及抗拉强度高的半剐性材料做基层：选用优质沥青做沥青面层；在稳定度满足要求的前提下，应该选用针入度较大的沥青做沥青面层。4．3施工方面选择先进施工工艺和机械设备，制定完善的施工方案，确保压实度·222·达到规范要求，严格按设计要求进行软基处理，提高软基处理的旌工质量，严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内；半刚性基层碾压完成后，要及时养生。防止其产生裂缝反射到表面层，保护混合料的含水量不受损失：养生结束后，应立即喷洒透层油，并尽快铺筑沥青面层。4．4养护方面严格养护管理，加强路面保洁，确保排水性能良好。及时对裂缝的进行科学的处理，避免病害的进一步扩展。4．5加强交通管理加强交通管理·限制大型超载车通行；在夏季连续高温时段，运营管理单位可将重车安排在夜间、凌晨路表气温较低时段通过：禁止带钉轮胎对路面的过度磨损或者更加严厉地限制使用。5结语总之，沥青混凝土路面早期病害的产生有多方面的因素，有设计方面的原因，也有施工方面的原因。鉴于目前沥青混凝土路面病害早期化的特点，在优化设计的同时，更为重要的是应该加强施工管理、提高现场旌工质量，规范旆工，尽量在提高沥青路面使用性能的同时，延长使用寿命，提高投资效益。