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沥青路面裂缝的探讨和维修

文章出处:未知 人气: 发表时间:2018-04-13 10:46:01

  沥青路面修筑后,往往会出现程度不同的裂缝。各种裂缝的出现会影响沥青路面的质量,缩短路面的使用寿命和影响路面的使用性能。俗话说“万害水为先”,有效处治各种路面裂缝,防止路表水顺裂缝进人到基层,同时也防止地下水顺裂缝进人到路表面,可明显延长路面使用寿命。路面裂缝的成因主要有以下几种。

  1、因沥青路面整体强度不足引起的裂缝,使路面迅速破坏。

  2、因沥青路面施工中的缺陷造成低温裂缝迅速出现。

  3、水泥稳定碎石,石灰、粉煤灰稳定碎石基层所引起的反射裂缝。

  4、因路面老化,集料间粘接力变差而形成的自然裂缝。

  一、沥青路面发生裂缝的原因概述

  1、反射裂缝的机理

  大量研究表明,反射裂缝产生的基本机理是受拉疲劳、受拉屈服于剪切屈服。在他们的联合或单独作用下导致产生反射裂缝。天长日久的温度变化和基层的涨缩,使面层承受拉力作用引起受拉疲劳,产生裂缝并导致裂缝沿竖向扩展到路表。扩展速率是基层温度变化的幅度、基层板的长度、基层材料的温度特性以及面层对这种疲劳的抵抗性能等因素决定的,这种疲劳作用在面层较薄或基层板块较长的路面上尤其明显。 在面层上,由于沥青混合料热性能差,其上、中、下层的温度变化幅度不同,加之寒冷的气候及表层与基层的收缩、翘曲联合作用,造成温度变化大的表层产生大的拉应变超过所用材料的极限屈服应变,在拉力作用下产生裂缝,逐渐向下扩展,形成“上宽、下窄”的裂缝,称之为受拉屈服。 基层由于开裂而形成板块,当车辆通过时,相邻板块端部之间的竖向位移差,在面层中引起面层的剪切疲劳导致开裂,在相邻基层板块的嵌锁联结作用完全破坏后,这种剪切疲劳便是裂缝产生的原因。反射裂缝的扩展速度受半刚性基层板长、基层裂缝率的影响,较小的板长和增加裂缝率降低面层屈服破坏。沥青混凝料中的沥青含量、沥青等级、矿料级配、空隙率以及铺筑的面层厚度都对受拉疲劳寿命有影响。路面结构在外荷载作用下,应力状况比较复杂,在采用三维光弹模型试验研究刚性基层开裂后,在交通荷载作用下,裂缝附近应力状态和裂缝的稳定性,以及应力吸收膜的防裂效果,得出结论认为:半刚性基层开裂后,这种裂缝是不稳定的,裂缝尖端应力条纹十分密集,在偏荷作用下将治平行裂缝方向扩展至路表面。提高半刚性基层材料的断韧性,可预防裂缝的产生。采用低模量高变形材料的应力吸收薄膜,可有效地防止产生反射裂缝。

  2、温度裂缝的机理

  调查研究表明,许多沥青路面在建成后正式通车前就产生裂缝,不管这些裂缝是那一类,它们都是由温度变化所引起温度裂缝,不仅与当地的环境气候条件有关,而且还与路面材料特性和路面结构的组合设计密切相关。当外界温度下降,路面材料逐渐变硬,并开始收缩,收缩产生的拉引力超过路面材料的抗拉强度时,沥青路面就开裂。由于路面结构宽度有限,收缩受路面结构的相互约束小,所以温度收缩裂缝主要是横向的。较薄的沥青路面,基层受到较大的温差作用,基层对沥青面层的阻力矩也较大,部分地抵消尖端临近的拉应力,从而使裂缝的应力强度减小,随着基层温缩系数的增加,基层及面层底部的拉应力逐渐增大,于是在一定条件下,在沥青面层底部裂缝的相对位置处开裂,并向上扩展直至贯通面层厚度,当基层已经开裂,尖端的应力集中将加剧上述裂缝的扩展。当沥青层较厚时,基层受到的温差作用较小,基层对面层的摩阻力,不足以抵消由于基层温缩增大对沥青面层裂缝尖端临近产生的拉应力的增大部分,从而使裂缝尖端的应力强度继续增加。

  利用有关理论研究成果,经计算表明:

  1.在我国华中、华北地区,日温差达15℃-20℃,路表沿线方向的******拉力为2-3Mpa以上。

  2.在我国南方地区,虽在高温情况下路面开裂较少,但其日温差也可达到 13-14 ℃ ,路面结构所产生的******拉引力亦可高达1.5MPa。且就路面材料的疲劳寿命而言,作用时间越长,即频率降低,则寿命越短。当温度高时,其寿命也短,即在高温情况下,温度疲劳对材料的疲劳寿命的影响较之低温更为严重。温度应力分析结果指出,在半刚性基层沥青路面中,温度应力是导致路面开裂的主要因素。开裂是从路表面往下进展,裂缝呈上宽下窄形式,不仅易在冬季生产,夏季日温差较大也会导致路面结构开裂。

  裂缝处理方法的利弊

  1、开槽灌缝的利弊 开槽灌缝对路面造成二次损害。因为开槽灌缝是在路面裂缝的基础上利用开槽设备对裂缝进行扩大,一般开槽宽度在2cm 左右,深度一般不大于2cm ,然后利用吹风机把粉尘吹走,再进行灌缝,这样当时看来起到了防水效果,其实经过雨后检查,可以轻松把灌进裂缝的灌缝料揭掉,看到开过槽的裂缝周壁都是潮湿的,可以断定这种情况并没有起到防水功能。分析原因是因为开槽后利用吹风机吹走粉尘仅仅是吹掉了槽壁的表面粉尘而对于大的粉尘和被开槽机扰动的松动颗粒并没有被吹掉,这样灌进去的灌缝料并没有与开过槽的裂缝壁形成良好粘接(从揭掉的灌缝料表面看有明显的细小颗粒可以断定),也就起不到防水功能。另外更为严重的是开槽后对路面造成了二次损害,因为开槽后对路面形成了宽达2cm 的U型槽,车辆在经过这个 U型槽时车轮分别要对这个U型槽的两个棱角进行冲击(开车经过时有明显的震动),这样经过很短的一段时间冲击就会把这个U型槽的两个棱角冲击破碎,进而把这个U型槽的两侧造成一个宽达5-10cm的破碎带,到了这个情况就只有对这个缝进行整体挖补,如果开的槽较多就只有挖补后再进行加铺(因为挖补后路面将千疮百孔,不利于行车舒适),对道路管养部门造成巨大损失,也对资源造成巨大浪费。

  2、开挖处理裂缝的利弊 如果是反射裂缝则需要进行宽缝处理,延裂缝开挖50cm宽,直至到基层裂缝处,然后在基层裂缝上铺设经纬基层贴缝带然后重新铺筑面层。采用开挖处理的方法虽然效果较好,但仍然存在施工中不容易掌握与原路面的平顺性,而影响行车舒适性。另外这种处理方案成本也较高。

  3、贴缝带处理裂缝的利弊 贴缝带对施工人员的要求较高,必须选择有经验的施工队伍。施工程序繁琐,代价高。

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