第32卷增刊
2007年6月广西大学学报(自然科学版)JournalofGuangxiUniversity(NatSciEd)Vol.32,Sup.June,2007 文章编号:100127445(2007)增20093203
沥青混凝土路面裂缝的成因与防治
韦智超
(广西新桂路桥建筑工程有限公司,广西柳州546100)α
摘要:通过对沥青混凝土路面出现的裂缝进行分析,着重探讨了沥青混凝土路面的荷载型裂缝、低温收缩裂缝、温度疲劳裂缝、路基沉降裂缝及设计或施工不当产生的裂缝的产生机理,提出了各种裂缝的防治措施.
关键词:沥青混凝土路面;裂缝;防治措施
中图分类号:U418.6 文献标识码:A
沥青混凝土路面因其具有表面平顺、无隔缝、、施工工期短、养护维修成本低、,.但因沥青混凝土路面本,.经过大量的实验和论证,将半刚性基.,又面临着一个这样的问题:大部分半刚性基层是由,该结构层易产生温缩、干缩裂缝,进而使沥青混凝土路面产生对应、反射裂缝.裂缝产生后若不及时处治,会使路面产生众多病害.病害的发生势必造成养护、大修费用的大量投入,增加管养费用,缩短路面的使用寿命,给国家造成重大经济损失.所以分析其产生原因,进行有效的防治处理,对提高工程质量具有重要意义.
根据沥青路面开裂的主要原因,裂缝可以分为两大类,即荷载型裂缝和非荷载型裂缝.荷载型裂缝,即主要由于交通荷载作用下产生的疲劳裂缝.研究表明,荷载型裂缝的开裂方式主要表现为剪切型.非荷载型裂缝,即不是由交通荷载引起的裂缝,主要为温度型裂缝.沥青路面的温度型开裂包括低温收缩开裂与温度疲劳开裂,均表现为张开型裂缝.
1 沥青路面裂缝的成因
沥青混凝土路面开裂一般与路面材料的特性、结构组成及形式以及交通荷载和各类环境因素的作用有关.为解决沥青混凝土路面开裂问题,必须对其成因有一正确的认识.归纳起来,引起沥青混凝土路面开裂主要有下述几方面原因.
1.1 荷载型裂缝
荷载型裂缝,即主要由于行车荷载作用而产生的裂缝.沥青面层在车辆荷载的作用下,其受力状态是:车轮直接作用下的面层受到压应力,轮载边缘外的区域受到拉应力,这两种不同性质的应力形成一个合应力.在这个合应力的长期反复作用下,沥青混凝土路面发生疲劳效应,其抗弯拉强度降低,弹性模量减小,发生疲劳开裂.这种疲劳裂缝反映在面层上,往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝,而是稠密的、有时互相联系的裂缝,甚至是网状的裂缝.这种疲劳作用对面层甚至整个路面结构(底基层、基层和面层)均会造成影响.用水泥处治的半刚性基层,当设计欠安全或已达到设计使用年限时,由于疲劳会产生开裂.并依材料的残余力学特性(强度,模量),大面积的块裂可能发展为小面积的块裂甚至成为龟裂.
1.2 温度裂缝
(1)低温开裂.沥青路面的低温开裂主要有两种形式:一种是温度收缩裂缝.位于路面面层的沥青α收稿日期:2007-04-21;修订日期:2007-05-11
作者简介:韦智超(19802),男,广西融水县人,广西新桂路桥建筑工程有限公司助理工程师.
94广西大学学报(自然科学版)第32卷 结构层直接受到气温变化的影响,随着温度的下降,沥青面层会产生收缩变形.这个变形又会受到基层对路面的摩阻力和路面无限连续板体的约束作用,使沥青面层内部产生拉应力,但在一般情况下,这个拉应力会由于沥青混凝土的应力松弛性能而减小,将不会产生形成裂缝的应力.可是当出现温度骤降时,过快的降温速率将使路面内的应力来不及释放,出现过大的应力积累.与此同时,由于温度降低,沥青混凝土的应力松弛模量逐渐增大,应力松弛性能降低,也导致应力积累过大,当温度应力积累到超过沥青混凝土的极限抗拉强度时,路面将出现裂缝,以便将应力释放出去.由于一般道路沥青面层的宽度都不很大,收缩所受的约束小,所以此类裂缝主要是横向的,多从路表面产生向下发展.始发于磨耗层表面的裂缝,可能因在冬天严寒条件下的温度收缩和路面结构层翘曲引起.在贫水泥混凝土基层路面上大量的观测到这种现象.在寒冷天气中,上层的温度比下层的温度低,结果因深度不同而收缩量不同,会引起路面板的翘曲.这一影响加上沥青表层所产生的拉伸应力,当超过材料的抗拉强度时,就产生了这种裂缝.
(2)温度疲劳裂缝.这种裂缝主要发生在太阳照射强烈、日温差大的地区.在这种地区,沥青面层白天温度与夜间温度之差相当大,.,使沥青混凝土的极限拉伸应变减小,应力松弛性能下降,裂.温度疲劳裂缝既可能发生在冬季,,缝,1.3、稳定性、耐久性,要求能承受行车荷载的反复作用和抗御自然因素的影响.但路基大部分为土质路基,土质路基的亲水性较好,受水的影响较为明显,路基弯沉值在下雨前后测得的结果相差甚大,很能佐证这一点.究其原因主要是:路基边沟和顶面排水不畅,造成路基受到浸泡,水分渗入其内,使其含水量增大,压实度降低,回弹模量减小,造成路基弯沉值增大.在外界水分的长期浸泡下,路基在行车荷载的外力作用下,造成路面基层断裂,这种基层裂缝反射到沥青混凝土面层较难避免.同时,沥青混凝土路面上的水顺缝而入,在车辆荷载的反复作用下,裂缝进而形成网裂,坑槽等病害.
1.4 设计或施工不当
路面开裂也可能因路面设计的某些缺陷,或某层或多层路面结构的施工不当而引起:第一,当老路拓宽时,由于基础承载力的横向变化,经常在老路边缘处出现纵向裂缝,尤其当车辆轮迹主要集中在老路边缘时.第二,纵缝出现在道路加宽处且原有结构与加宽部分之间的施工连续性没有保证的地方,这样的裂缝通常是直线裂缝且往往相当密.第三,相邻车道铺筑时使用的纵缝与横向施工缝都是薄弱环节,如果施工不当且不能连续施工,这些缺陷将暴露在交通荷载作用下和温度变化中,将导致直线性裂缝,由于表面磨耗和材料的损失,裂缝往往加深.
2 沥青路面裂缝的防治
综上分析,我们已经了解了各种裂缝的形成机理,它的形成非常复杂并与很多难以定量的因素有关.因此,对其防治必须根据相关因素做出全面的考虑,采取切实可行的措施才能取得预期的效果.
2.1 荷载型裂缝的防治
前面已经说明,荷载型裂缝是由行车荷载在半刚性基层底面产生拉应力引起的.影响这个拉应力大小的内因有:面层的厚度,基层本身的厚度,基层的弹性模量和下承层的弹性模量.外因为行车荷载.大量的实践证明,增加半刚性基层的厚度可使其底面的拉应力迅速减小,而增加面层的厚度来减小基层底面的拉应力比增加基层厚度的要快.因此,我们应选用合适的基层和面层厚度,下承层的弹性模量与基层弹性模量之比要尽可能的大.这样就会大大减小由行车荷载在半刚性基层底面产生的拉应力,从而达到对荷载型裂缝的防治.对于外因应从半刚性材料的抗拉强度必须与所受的拉应力相适应出发.对半刚性基层,重要的是最重车轮荷载的数值及反复作用的次数,而不是全部交通量.
2.2 温度裂缝的防治
沥青混凝土路面温缩裂缝的发生与沥青结合料和沥青混合料的低温抗裂性能直接相关,提高沥青
增刊韦智超:沥青混凝土路面裂缝的成因与防治95及沥青混合料的质量对于减少及防止横向裂缝极为重要.为此,可以从材料、设计、施工等方面进行考虑.采用改性沥青对沥青结合料的抗裂性能可起到重要作用,另外,按照SMA的级配理论,可使沥青混合料有效提高抗车辙能力,同时对低温抗裂性能也有很好的作用;精心设计,选择合理的沥青混合料和沥青路面结构,适当增加沥青面层厚度,可有效的防治沥青路面低温开裂,还可以防止半刚性基层开裂的反射性裂缝;在施工时要充分碾压,严防施工过程中的工序交叉干扰,杜绝施工污染.改善沥青路面压实度检验方法,做好接缝,尽量避免冷接缝.
2.3 路基沉降裂缝的防治
路基在进行处理时除按照《公路路基施工技术规范》的有关规定进行外,要特别注重的:一是在路基施工前应作好截水沟、排水沟等排水及防水设施;二是实验检测,特别是路基填土应按照《公路土工实验规程》进行液塑限及其指数的实验颗粒分析,含水量实验,密度及相对密度实验,土的强度(CBR值)和击实实验等等.同时在路基进行分层压实时,应进行压实度的检测.
2.4 精心设计与施工在半刚性基层和沥青层之间设置级配碎石过渡层,;选择空隙率小、2%~4%.尽可能采用沥青马蹄脂碎石混合料(SMA);.铺筑路面材料时,避免的裂缝.
3 结 语
沥青路面早期裂缝产生是多方面的,包括外因和内因.外因包括交通荷载,环境温度,地震灾害,水分和阳光、空气的老化作用等.内部因素有材料的性能和强度,以及施工不当留下的潜在裂缝.裂缝的防治应采用综合处理办法,宜从材料的选择、路面结构设计、精心施工等方面来防治裂缝的产生和发展.裂缝一旦出现后,应该及早治理,以防路况急剧恶化.总之,合理的设计、选材,精心的施工、养护和及时的维修是预防和控制沥青路面裂缝的有效方法.
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Thecausesofcracksinasphaltconcretepavement
andtreatmentmeasures
WEIZhi2chao
(GuangxiXinguiHighwayandBridgeConstructionEngineeringLtd.Inc.Liuzhou546100,China)
Abstract:Inthispaper,thecausesofcracksinasphaltconcretepavementareanalyzed.Thecracksthatcausebyload,lowtemperatureshrinkage,temperaturefatigue,subgradesettlementandconstructionaremainlydiscussed.Theprecautionmeasuresofallkindofcrackswereproposedcontemporary.
Keywords:asphaltconcretepavement;cracks;precautionmeasures
(责任编辑 张晓云)