沥青路面开裂破坏及防治措施.pdf

沥青路面开裂破坏及防治措施.pdf

沥青路面开裂破坏及防治措施陈玉平(江苏省交通工程集团有限公司，江苏淮安223001)摘要：改革开放以来，我国的公路交通建设迅速发展，修建了大量的高等级公路，尤其是近几年，铺筑了大量的高等级沥青路面，但也应看到，不少沥青路面出现了各种病害，早期损伤相当严重，本文简要介绍了沥青路面主要常见病害之一的路面开裂问题，并提出了一些防治措施。关键词：沥青路面；开裂；防治措施中图分类号：U416．217文献标识码：A文章编号：1672一柏11(2010)04—0154—02Theasphaltpavementdehiscencedestroyandprophylatieo---therapeutiemeasureCHENrupi昭(TrafficEngineeringGroupcD．，Ltd．inJiangsuProvincehuaidnjiangsu223001，china)Abstract：Thebuildingofournation’sroadsandtrails-portationhaverapidlydevelopedafterthereformandpatency．A10tofKshrankedroadshavebeenconstructed．especially1argeamountsofasphaltroadsurhcesinrecentlyyears．Butwhatshouldbenotedisthatmanydefectsofasphaltroadstlrface8aoroused，andcaused8erlousiniti【aldamage．Dehiscenceoftheroadsurface8，asoIleofthemaindefectsoftheasphaltroadsur-faces，issimplyintroducedinthisarticle，andsomeprophylae—tico--therapeuticmeasuresarementioned．Keywords：asphaltpavement；dehiscence；prophylacti—co--therapeuticmeasures0前言沥青路面开裂是世界各国沥青路面使用中均会遇到的主要病害之一，它直接影响路面的使用寿命。由于环境温度、交通荷载等因素的影响。沥青路面中已有裂缝将会逐’渐向上扩展到路表，在雨水的作用下，对路面结构造成进一步的危害，从而使路面结构逐渐丧失承载能力。如何认识沥青路面开裂机理、阻止或延缓裂缝的发展，延长沥青路面使用寿命，是世界性的难题。沥青路面开裂的原因与形式是很复杂的，既有荷载型裂缝，又有非荷载型裂缝。根据支配裂缝产生和扩展贯穿道路结构的机理的因素不同，沥青路面裂缝就存在许多不同的形态。随着公路交通建设的发展，特别需要制定防治开裂的有效措施，除了对裂缝外观进行分析外，还要对沥青混合料组成及特性进行实验分析，后者可起到对前者的补充说明作用。1沥青路面的开裂1．1沥青路面裂缝的分类与形态根据沥青路面开裂的主要原因，裂缝可以分为两大类，即荷载裂缝和非荷载裂缝。当路面的结构强度不足，抗冻性不够，由于冻胀及行车荷载反复作用，就会形成荷载型裂缝。这种裂缝一般表现为沥青面层的大面积网裂及龟裂，当冻胀量不同时，还会形成个别纵向裂缝，开裂方式主要体现为剪切型。非荷载型裂缝，主要为温度型裂缝。沥青路面的温缩型开裂包括低温收缩开裂与温度疲劳开裂，均体现为张开型开裂方式。对于沥青路面基层存在裂缝情况，按沥青面层(沥青加铺层)裂缝开裂部位，又可以分为反射裂缝与对应裂缝。而其中低温开裂，裂缝大部分是不规则的，纵横方向都会出现；不过当面层的开裂是由于其下的半刚性基层或旧水泥混凝土路面(旧路罩面)的反射裂缝所致时，裂缝一般与道路中线垂直，是横缝。1．2沥青路面开裂的原因导致路面开裂原因归纳起来大致有四点：第一，沥青本身材质的影响，如沥青含腊量大、易老化、随时间加剧；第二，路基不均匀沉降导致路面开裂，如修筑在软土地基上的路面常出现这种情况；第三，路面设计的缺陷或路面结构的施工不当，如相邻车道铺筑时使用施工缝不能连续施工；第四，路面疲劳开裂，即沥青路面所承受的累计交通量超过其设计极限。1．3沥青加铺层的裂缝旧路维修养护中经常采用沥青加铺层方式。由于各种因素作用，会使得旧路中原有裂缝边缘易于移动变形，这种移动将引起与裂缝对应位置的沥青加铺层顶部或底部应力集中，进而产生所谓的对应裂缝(厚沥青加铺层)或反射裂缝现象。裂缝由未开裂层中已存在的缺陷引起(起裂阶段)，从行车荷载或温度荷载引起的应力集中点开始向上发展并贯穿整个层厚(稳定扩展阶段)，最后在路表出现裂缝(破裂阶段)。1．4路面裂缝的不利影响沥青路表出现裂缝是路况恶化的征兆，会对路面性能和耐久性产生不利的影响。主要包括：①防水性降低，路表水进入路面结构内部，甚至进入对湿度敏感的路基土中；②引起路基过大压应力；③增大路面应力和变形，缩短结构层寿命；④磨耗层沿裂缝破坏，发生骨料或小块沥青的剥落。2防治沥青路面开裂破坏的措施关于裂缝的防治，沥青面层较厚时，主要选用沥青面层较薄时，除选用优质沥青外，还应采用一些防裂措施，如在面层和半刚性基层之间设置土工织物或做一层弹性模量底、抗拉性能好的橡胶沥青应力吸收膜，也可在面层和开裂半刚性基层之间铺设级配碎石中间层，但其厚度不小于10em。防治措施实施阶段大致包括：在道路建设期采用预防措施；在道路维修养护期，在条件许可条件情况下，修补 和翻新应优于选择加铺层；若选择加铺层设计方案，应使用合适的加铺体系，包括夹层体系和高性能加铺材料的选择。2．1道路设计期(1)在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。(2)选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下，应采取改善沥青性质的措施。(3)在稳定度满足要求的前提下，优先选用针人度较大的沥青做沥青面层。(4)沥青面层采用密实型沥青混凝土。(5)采用合适的沥青面层厚度，确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。(6)为进一步提高表面层抗温度裂缝性能，可采用橡胶沥青或聚合物沥青在沥青混凝土表面做一封层。(7)设置应力消减(应力吸收)中间层。2．2道路施工建设期应注意限制施工初期裂缝的形成和采用合适的预开裂技术。减少裂缝或根本不出现裂缝，或者使得原有的或不可避免的裂缝活性降低。(1)限制施工初期裂缝的形成，包括正确的选择基层材料，合理的设计道路结构和控制施工质量。(2)对于新铺水泥处治基层等半刚性基层沥青路面，其收缩裂缝难以避免，为防止其裂缝对沥青面层造成不利影响，可采用预开裂技术。前常用五种不同的预开裂技术有(见图1)：结构眉顶部切槽(a)，沥青乳液接缝(b)，嵌入硬质波形夹片(c)，嵌入柔性塑料带(d)，结构层底部预裂(e)。2．3道路维修养护期路面上加铺沥青层时，如果简单的加铺薄层沥青材料修复开裂路面不是一种长久的解决方法。如果没有采用特殊的预防措施，旧路中的裂缝迅速扩展贯穿新的加铺层。所以，应特别注意正确进行沥青加铺层体系￥：I{专专三加铺层系统火仨＼＼’崮定系凋平层：禚‰}I∑图l工程中采用的几种预开裂技术图2加铺层中各组成部分表1不同类型夹层材料及其相应的固定方法固定方法粘层油透层油水泥浆封层锚钉自粘方式沥青碎石或沥青砂▲应力吸收薄膜▲无纺土工布▲格栅▲钢筋网▲三维钢筋蜂窝网格▲复合型材料▲注：“▲”表示有效。在沥青加铺层施工前，为减少加铺前初始裂缝，应注意采用防水或降低原裂缝活性措施。加铺层体系主要是夹层体系，通常使用的夹层材料有沥青碎石、沥青砂、应力吸收薄摸夹层(SAMIS)、无纺土工布、格栅和钢筋网等。根据夹层材料类型，采用特殊的锚固粘结技术固定在下部结构层上(见表1)，目的就是通过降低加铺层内应力和应变来延缓加铺层中裂缝的形成和扩展。粒料过渡层、橡胶沥青、土工布、玻璃纤维格栅等夹层材料在防止反射裂缝时所发挥的力学效应主要包括：软弱夹层作用(应力吸收薄膜)；桥联作用；嵌锁咬合作用。此外，土工布还可起到隔离作用，防止路表开裂后路表水的下渗。夹层体系在道路结构中作用取决于夹层体系的类型，具体如表2所示。而对于沥青加铺层本身，其厚度和材料配合比的确定是其关键内容，应尽量对沥青进行改性、选用优良的石料和级配。沥青混合料中的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性好的材料。如集料显酸性，应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低集料的含水量，尽可能的使用人工砂代替圆形颗粒的天然砂；在合理选择混合料级配时。应兼顾其高温稳定性、疲劳性能和低温抗裂性，以及路表特性和耐久性等各方面的要求。在条件容许情况下，注意采用改性沥青和改善集料级配(如材料沥青玛蹄脂SMA)。工程实践证明，沥青加铺层体系使用的好坏，与在加铺层设计之前对旧路的路况调查与评价有很大关系。应对这一环节的工作引起足够的重视。表2夹层体系作用＼作用加筋抵抗高应变的防水材料＼黍性材料并控制剥落沥青碎石或沥青砂▲应力吸收薄膜▲▲无纺土工布▲▲格栅▲▲▲☆▲☆☆钢筋网▲▲▲☆☆☆▲☆☆三维钢筋蜂窝网格▲▲复合型材料▲▲▲☆▲▲注：▲为有效；▲▲为高效；☆为加筋作用取决于夹层材料类型和温度条件；☆☆为仅仅适用于栅格或钢筋加强网嵌入水泥浆封层或使用表面处理飞情况；☆☆☆为仅仅适用于带弹性粘结的钢筋网嵌入水泥浆封层内的情况。3小结沥青路面中，路面裂缝开裂是不可避免的。其原因是多方面的，既有设计的原因，又有施工的原因，也有工后养护不当的原因，非常复杂。只要我们认真分析，结合工程实例，分析比较每种方法对阻止裂缝产生和扩展的影响，从而有效控制或者延缓裂缝的产生。延长路面的使用寿命，提高路面的服务性能，减小后期养护强度。[ID：6040]参考文献：[1]张登良．沥青与沥青混合料[M]．北京：人民交通出版社，1993．[2]张登良．沥青路面[M]．北京：人民交通出版社，1993．[，]沈金安．沥青与沥青混合料路用性能[M]．北京：人民交通出版社。2001．[4]沙庆林．高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M]．北京：人民交通出版社，2001．