公路瀝青路面裂縫成因分析的論文
摘要：隨著交通量的增加，軸載的增大和高等給公路上行車(chē)速度的提高，按照傳統(tǒng)瀝青規(guī)范修建的道路出現(xiàn)了嚴(yán)重的初期損壞現(xiàn)象，瀝青路面早期破壞常見(jiàn)的現(xiàn)象有：泛油、波浪、擁包、裂縫、坑槽、松散等。在此基礎(chǔ)上提出了防治措施及維修后的檢測(cè)措施。
關(guān)鍵詞：瀝青路面；早期損壞；防治措施
1路面早期破壞的原因
1.1路基方面
�。�1）設(shè)計(jì)與路段實(shí)際情況相差大，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理。瀝青面層結(jié)構(gòu)選用不當(dāng)，混合料類(lèi)型不合理，瀝青混合料配比設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確。
�。�2）路面厚度設(shè)計(jì)不足導(dǎo)致路面強(qiáng)度明顯不能滿足行車(chē)要求，交通運(yùn)輸發(fā)展迅猛，路面回彈彎沉值逐漸增大，滿足不了交通量迅速增長(zhǎng)和汽車(chē)載重明顯增大的需求，瀝青路面過(guò)早產(chǎn)生疲勞破壞，路面網(wǎng)裂伴隨著縱向裂縫和形變產(chǎn)生。
（3）路線設(shè)計(jì)未對(duì)路面排水系統(tǒng)詳細(xì)考慮，如路塹段縱坡宜20.3%，路線縱坡宜小于等于2%，凹曲線底部宜設(shè)計(jì)在涵洞處，井在邊坡上設(shè)急流槽，超高段盡量避免設(shè)在路塹地段，原則上要求考慮加深邊溝。
1.2路基施工方面
�。�1）路基填土含水量偏大，在凍脹作用下使路面形成裂縫。
�。�2）路基碾壓不均勻，出現(xiàn)填土局部未壓實(shí)或兩側(cè)密實(shí)度不夠，使路基產(chǎn)生不同程度的沉陷，形成裂縫。
�。�3）舊路拓寬時(shí)，新舊路基銜接處理不符合技術(shù)規(guī)范要求，新路基壓實(shí)度不夠，造成路基不均勻沉陷或滑坡，形成裂縫。
（4）傍山公路半填半挖地段、橋臺(tái)與填方接頭處、路基施工未按規(guī)范要求，易造成自然沉降，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間行車(chē)作用易形成裂縫。
1.3養(yǎng)護(hù)管理方面
（1）養(yǎng)護(hù)不及時(shí)。瀝青路面在行車(chē)作用下出現(xiàn)小面積松散，個(gè)別坑槽后，未及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。初期及時(shí)養(yǎng)護(hù)更為重要。
（2）養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)，有些養(yǎng)護(hù)人員在瀝青混凝土路面上采取人工噴油，人工灑料方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
1.4基層施工方面
�。�1）目前，高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)基本上是半剛性基礎(chǔ)層的結(jié)構(gòu)，采用這樣的結(jié)構(gòu)有很多毛病，半剛性基層容易開(kāi)裂，反射到表面，路面進(jìn)水后，又很難排出，容易造成路面界面條件和受力狀態(tài)的變化。
（2）基層、底基層、路面表面清除不干凈。在鋪筑上一結(jié)構(gòu)層前，若路面結(jié)構(gòu)層及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干凈，在雨水作用下，浮層油料變軟被行車(chē)擠壓造成的高壓水流沖刷成漿，進(jìn)而波及到瀝青面層表面。
�。�3）由于施工質(zhì)量不好，無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層沒(méi)有拌和到底，底部留有素土夾層，在行車(chē)反復(fù)作用下導(dǎo)致路面產(chǎn)生塊狀裂縫。
（4）基層松散及系數(shù)控制不嚴(yán)而導(dǎo)致的二次補(bǔ)加層。
�。�5）在基層施工過(guò)程中，灰土的上、下橫接縫因重疊或搭接過(guò)少而出現(xiàn)裂縫。
�。�6）部分基層壓實(shí)度不足，在最大干密度確定的情況下，基層的壓實(shí)度與混合料中粗、細(xì)集料的比例特別是粗粒料的含量密切相關(guān)。
1.5路面施工方面
�。�1）瀝青混合料的組成。礦料級(jí)配，瀝青含量，集料品種不符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，對(duì)原材料檢驗(yàn)不嚴(yán)，對(duì)瀝青混合料的配合比控制不夠，特別是礦粉和瀝青用量不準(zhǔn)，使瀝青路面早期出現(xiàn)推擁，油包，松散，露骨，坑槽，裂縫等。
（2）當(dāng)瀝青面層的空隙率較大時(shí)，瀝青面層的通透性增大，外界水易侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)部。
�。�3）施工當(dāng)中未按照施工工藝和程序進(jìn)行施工，部分路面混合料離析和不均勻容易造成局部滲水，使路面出現(xiàn)病害。
�。�4）施工中壓實(shí)不足，片面追求平整度，不能在溫度較高的時(shí)候及時(shí)壓實(shí)，不敢采用輪胎壓路機(jī)，這樣就造成了路面表層看起來(lái)很平整，通車(chē)不久就很快衰減。
�。�5）施工機(jī)械設(shè)備陳舊，不配套，使混合料的配合比計(jì)量、拌和均勻性、壓實(shí)度、平整度等受到很大影響。
�。�6）瀝青混合料加熱溫度過(guò)高，瀝青和礦料拌和時(shí)，瀝青便被礦料的高溫灼焦、使瀝青老化、路面強(qiáng)度不足，產(chǎn)生松散、坑槽等病害。
2周?chē)h(huán)境影響
�。�1）老化和環(huán)境因素。在嚴(yán)冬，瀝青材料最易破碎，其強(qiáng)度將難以承受由溫縮引起的拉伸應(yīng)力，可能由于路面的溫縮和翹曲在路表出現(xiàn)微裂縫。
�。�2）瀝青路面裂縫擴(kuò)展的影響因素。瀝青路面開(kāi)裂主要由交通和環(huán)境因素引起，與行車(chē)荷載有關(guān)的瀝青路面開(kāi)裂的典型例子就是龜裂。這種類(lèi)型裂縫是由于溫度下降或干縮變形時(shí)瀝青路面結(jié)構(gòu)層收縮引起的。
（3）交通荷載誘發(fā)裂縫。根據(jù)經(jīng)典的疲勞強(qiáng)度理論，交通荷載引起的瀝青路面裂縫產(chǎn)生于受約束層底部，然后向上擴(kuò)展到路表。這種裂縫應(yīng)出現(xiàn)在車(chē)輪輪跡處，應(yīng)為橫向裂縫。
（4）環(huán)境因素誘發(fā)裂縫。事實(shí)上，由環(huán)境因素誘發(fā)的裂縫通常呈現(xiàn)為橫向裂縫，這是因?yàn)闇囟认陆祷蚋蓾褡兓湛s變化的應(yīng)力一般在縱向最大。在特殊條件下，如高摩擦力和溫度或含水是急劇下降，就可能產(chǎn)生橫向裂縫，在這種情況下也可能產(chǎn)生典型的塊裂。
�。�5）荷載與環(huán)境因素對(duì)瀝青路面開(kāi)裂的綜合影響。與交通荷載和環(huán)境因素相關(guān)的應(yīng)力不是彼此孤立的，而且在許多氣候條件下，瀝青路面裂縫在白天主要受交通影響，而夜晚主要受環(huán)境因素影響。
3新建瀝青路面裂縫的預(yù)防
�。�1）材料的選擇。根據(jù)道路所在地區(qū)的氣候條件和混合料類(lèi)型選擇結(jié)合料，對(duì)于水泥處治基層，如果條件允許，最好使用溫度膨脹系數(shù)低的骨料。對(duì)于瀝青結(jié)合料，使用某些聚合物或添加劑可以提高其抗裂能力。瀝青混合料中的集料應(yīng)選用表面粗糙，石質(zhì)堅(jiān)硬，耐磨性強(qiáng)，嵌擠作用好，與瀝青粘附性的材料，盡可能使用人工砂代替圓形顆料的天然沙。
�。�2）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。顯然，所設(shè)計(jì)的道路必須能適應(yīng)客觀存在的交通荷載水平和溫度條件。若道路隨載力不足，將加速路面疲勞開(kāi)裂過(guò)程。
在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意路面排水與防水措施：
�。�1）瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)。瀝青混合料級(jí)配也是一項(xiàng)重要因素，在合理選擇混合料級(jí)配時(shí)，應(yīng)兼顧其高溫穩(wěn)定性，疲勞性能和低溫抗裂性，以及耐久性等各方面的要求。對(duì)受拉疲勞開(kāi)裂的研究表明，瀝青用量從4.2%增加到6.2%，可以使用25m板長(zhǎng)為基層的密級(jí)配瀝青碎石路面的抗疲勞壽命由10年延長(zhǎng)到45年。
�。�2）設(shè)計(jì)應(yīng)力吸收層。設(shè)計(jì)應(yīng)力吸收層，對(duì)減緩反射裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展有明顯的效果，可使裂縫處相對(duì)位移產(chǎn)生的應(yīng)力傳到面層時(shí)大為減少，可明顯減弱裂縫尖端應(yīng)力的.奇異性，降低應(yīng)力強(qiáng)度因子，而吸收層的彈模越低，防裂效果越好。就目前常用的材料而言，土工織物與瀝青橡膠薄膜的彈模較低，變形率越大，且不存在低溫脆化問(wèn)題，效果最佳。
（3）施工質(zhì)量。鋪筑路面材料時(shí)，應(yīng)該遵循正確的施工原則。
4半剛性基層反射裂縫的預(yù)防
（1）結(jié)構(gòu)層頂部切槽。這種方法是結(jié)構(gòu)層碾壓后在其頂部預(yù)切槽口，深度約為層厚的1/3~1/4。
�。�2）瀝青乳液接縫。這種預(yù)開(kāi)裂技術(shù)是在結(jié)構(gòu)層碾壓前切割一條縫直至層底，并在縫壁內(nèi)注和速破瀝青乳液。
（3）嵌入硬質(zhì)波浪形夾片。這種技術(shù)形成所謂的“活性接縫”。
�。�4）嵌入柔性塑料帶。這種技術(shù)是在剛處理的攤鋪材料中埋入柔性塑料帶，以形成裂縫，其厚度大約為結(jié)構(gòu)層厚度的1/3。保證了裂縫處有效的傳遞荷載能力。
�。�5）結(jié)構(gòu)層底部預(yù)開(kāi)裂。與（1）類(lèi)似，通過(guò)在結(jié)構(gòu)層底放置三角開(kāi)采木板或木塊，減少水硬性結(jié)合性結(jié)構(gòu)層橫斷面，使首先在該處產(chǎn)生裂縫。
5復(fù)合式瀝青路面裂縫的預(yù)防
復(fù)合式路面是用瀝青混凝土鋪筑在舊水泥路面上，反向裂縫的預(yù)防如前所述，采取的措施還包括：
�。�1）鋪筑20cm全厚式瀝青混凝土。
（2）在水泥混凝土和瀝青混凝土之間鋪設(shè)應(yīng)力吸收層。
（3）采用裂縫固定技術(shù)后，再鋪筑三層體系的防裂瀝青混凝土面層。
�。�4）在原水泥混凝土路面加鋪一層3cm厚的鋼纖維混凝土，再鋪瀝青混凝土。
（5）鋸開(kāi)水泥混凝土面板。
�。�6）用1~2mm厚，0~10cm寬的彈性瀝青層覆蓋裂縫。
�。�7）用水泥砂漿或環(huán)氧樹(shù)脂填充來(lái)限制混凝土板的移動(dòng)和填充水泥混凝土板下脫空。
（8）用瀝青或改性瀝青注入裂縫或接縫來(lái)阻止水滲入到下部結(jié)構(gòu)。
�。�9）在水泥處治基層接縫處上的瀝青加鋪層內(nèi)預(yù)切縫并灌填縫料。
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