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沥青路面裂缝成因分析及防治
发布时间:2022-01-12   浏览:1322次返回

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一. 概述

沥青路面具有表面平整、行车舒适、耐磨、噪音小、施工工期短、养护维修简便等优点,但由于受路面结构、气候、地形、地质条件、行车荷载等多种因素的影响,其基层不论是柔性的还是半刚性的,都会产生不同程度各种形状的裂缝。初期裂缝对沥青路面的使用性能常无明显影响,但随着表面雨水或雪水的侵入,使处于开裂状态下的路面病害日趋严重,特别是使裂缝附近路基的含水量加大,甚至饱和,在大量行车荷载的作用下,产生沉陷、冲刷、唧泥和翻浆等病害,严重影响沥青路面的使用性能。


二.裂缝主要形式及现象

沥青路面的开裂表现形式是多种多样的,主要有横向、纵向、网状和反射裂缝。


  • 横向裂缝现象

裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长有的贯穿整个路幅,有的贯穿部分路幅,裂缝弯弯曲曲、有枝有叉。横向裂缝中的唧浆导致裂缝两侧凹陷,桥头跳车处的路面横向裂缝,在路面积水的作用下加速跳车发展的速度,同时会对路基造成冲刷。 


  • 纵向裂缝现象

裂缝走向基本与行车方向平行,裂缝长度和宽度不一。一般都发生在高填方的路基上。纵向裂缝容易形成沿行车方向呈台阶状,影响行车舒适性。


  • 网状裂缝现象

裂缝纵横交错,将面层分隔成若干多边形的小块,一般缝宽1mm以上,缝距40cm以下。网状裂缝导致沥青路面松散或坑槽,严重影响沥青路面的综合服务水平。


  • 反射裂缝现象

基层产生裂缝后,在温度和行车荷载作用下,裂缝将逐渐反射到沥青表面,路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。对于半刚性基层以横向裂缝居多,对于柔性路面上加罩的沥青结构层,裂缝形式不一,主要取决于下卧层。



二.裂缝产生的主要原因

引起沥青路面开裂的原因很多,大体可分为三大类:

一是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝在车轮荷载的作用下,当路面结构层底部产生的拉应力大于其材料的抗拉强度时,产生的开裂称之荷载型裂缝。

二是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温度疲劳裂缝,称之非荷载裂缝。

三是经常出现在桥涵两端的横向裂缝,或在路段上出现较长的纵缝,主要是由填土固结沉陷或地基沉陷引起,称为沉降裂缝。尽管沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的,但其中的行车荷载作用、沥青面层温度变化是产生裂缝的主要原因。


  • 横向裂缝

⑴沥青面层的自身温缩开裂;

⑵半刚性基层特别是水泥稳定碎石的开裂反射到沥青面层;

⑶某些基层开挖沟槽埋设管线以及冰冻地区路基冻裂导致路面的横裂;

⑷面层施工时,施工缝未处理好,接缝不紧密,结合不良。

⑸桥梁、涵洞或通道两侧的填土产生固结或地基沉降等。


  • 纵向裂缝

⑴填方材料和填方的不均匀性,以及填方密实度达不到设计要求。经过一段时间的自然沉降,特别是经过雨水浸泡后,路基强度有所下降,沿边坡部分路基承载力也下降,就会出现纵向裂缝。

⑵施工时,前后摊铺幅相接处的冷接缝未按有关规范要求认真处理,结合不紧密而脱开;

⑶纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷;

⑷拓宽路段的新老路面交界处土层处理不彻底,沉降不均匀引起纵向开裂;

⑸边坡值小于设计值,边坡压实不够和边沟过深使实际填土高度加大而滑坡等引起的纵向开裂。


  • 网状裂缝

⑴路基局部压实度不足或基层材料局部松散不成板体,使路面的承载能力下降形成的裂缝;

⑵沥青与沥青混合料质量差。沥青延度低,抗裂性差。沥青混合料拌和时间过长,拌和温度过高或在储料仓仓储时间过长,使沥青变硬,对拉应变敏感而产生的裂缝;

⑶沥青层厚度不足,层间粘结差,水分渗入,形成的裂缝;

⑷行车荷载重复作用下引起的疲劳裂缝。

⑸外界原因如污染、腐蚀等造成的局部网裂。


  • 反射裂缝

⑴在已开裂的旧沥青、旧水泥混凝土路面层上加罩沥青面层,由于温度的变化(降低),老路面的裂缝继续扩展,给也处于温度收缩的新沥青面层一个附加应力,使新铺层在旧裂缝处断开。

⑵半刚性基层温缩和干缩开裂引起的反射裂缝等。


三. 预防裂缝产生的措施

(一)横向裂缝的防治

1、对基层进行处治。采取防裂措施,及时对基层进行养生以减少前期开裂,及时铺筑沥青面层或浇洒透油层以减少裸露时间,减少基层横向干缩性开裂。


水泥稳定基层的收缩裂缝的预防

(1)控制细料的含量和塑性指数

控制集料中细料的含量和塑性指数,以减少水泥稳定集料中的粘土含量‘通过0.075mm筛孔的颗粒含量应控制在5%—7%。细土的无塑性指数时,可以放宽到7%.有塑性指数时不得大于5%。细土的塑性指数要尽可能低.不宜大于4%。如果某种粒料土中.粉料含量过多或塑性指数过大.宜筛除塑性细土,并用部分粉煤灰代替.或先用石灰处治。        

(2)设计水泥稳定基层混合料的干缩应不大于200—250με。

(3)在达到强度标准的前提下,采用小水泥剂量.但不小于4.5%。

(4)改善集料级配,减少水泥用量,使水泥剂量不大于6%。

(5)在水泥稳定土混合料中掺入缓凝阻裂剂,如HF—6(掺量为3%—5%)补偿收缩。

(6)严格控制施工碾压的含水量不超过基层施工规范所规定的值。

(7)水泥稳定基层养生结束和喷洒透层沥青或做下封层后,立即铺沥青面层,保护基层混合料不使其过分变干和产生干缩裂缝。


2、桥涵两侧填土充分压实或进行加固处理;沉降严重地段,事前应进行软土地基处理。

3、按本地区气候条件和道路等级选取适用的沥青类型,以减少或消除沥青面层温度收缩裂缝。优先考虑采用优质沥青。

4、合理组织施工,摊铺作业连续进行,减少冷接缝。冷接缝的处理,应先将已摊铺压实的摊铺带边缘切割整齐、清除碎料,然后用热混合料敷贴接缝处,使其预热软化;铲除敷贴料,对缝壁涂刷粘层沥青,再铺筑新混合料。

5、充分压实横向接缝。碾压时,压路机在已压实的横幅上,钢轮伸入新铺层15cm左右,每压一遍向新铺层移动15-20cm,直到压路机全部在新铺层为止,再改为纵向碾压。


(二)纵向裂缝的防治

(1)路基填筑时,使用合格的填料,并进行分层压实,同时正确放坡,高填方段放缓边坡,减少边坡深度。


(2)面层施工时,尽量采用全路幅一次摊铺,如分幅摊铺时,前后幅应紧跟,避免前摊铺幅混合料冷却后才摊铺后半幅,确保热接缝。如无条件全路幅摊铺时,上、下层的施工纵缝应错开15cm以上。

前后幅相接处为冷接缝时,应先将已施工压实完的边缘坍斜部分切除,切线须顺直,侧壁要垂直,清除碎料后,宜用热混合料敷贴接缝处,使其预热软化,然后铲除敷贴料,并对侧壁涂刷粘层沥青,再摊铺相临路幅。摊铺时控制好松铺系数,使压实后的接缝结合紧密、平整。


(3)应分层填筑、压实,压实度需达到要求。如符合质量要求的回填土来源或压实有困难时,须作特殊处理,如采用黄砂、砾石砂或有自硬性的高钙粉煤灰或热焖钢渣等。


(4)宽路段的基层厚度和材料须与老路面一致或稍厚。土路基应密实、稳定。铺筑沥青面层前,老路面侧壁需涂刷粘层沥青。沥青面层应充分压实。新老路面接缝宜用热烙铁烫密。


(三)网状裂缝的防治

⑴沥青原材料质量和混合料质量严格按《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)的要求进行选定、拌制和施工。尽量采用低温变形能力高的优质沥青。


⑵控制好半刚性基层的施工质量,有条件的可以采用沥青碎石柔性基层,以缓解网裂或龟裂的程度。


⑶沥青路面摊铺前,对下卧层需认真检查,及时清除泥灰,处理好软弱层,保证下卧层稳定,并宜喷洒粘层沥青。


 ⑷沥青面层各层应满足小施工厚度的要求,保证上下的良好连接;并从设计施工养护上采取措施有效地排除雨后结构层内积水。

 ⑸路面结构设计应做好交通量调查和预测工作,使路面结构组合与总体强度满足设计使用期限内交通荷载要求。上基层必须选用水稳定性良好的有粗粒料的石灰、水泥稳定类材料。


(四)反射裂缝的防治

⑴采取有效措施减少半刚性基层收缩裂缝。


⑵基层混合料应在接近良好含水量的状态下碾压,要防止碾压时含水量过小,压实度和强度不足,造成强度裂缝。


⑶对分段施工的基层,在碾压时,应预留3-5m混合料暂缓碾压,待下段混合料摊铺后一起碾压,以利于衔接。对于分层碾压的基层,上下层的接头应错开3-5m,以减少出现裂缝的机会。


⑷合理选择混合料的配比,控制细料数量;重视结构层的养护,并及早铺筑上层或下封层以利于减少干缩缝。


⑸在旧路面加罩沥青路面结构层前,可铣削原路面后再加罩,或采用铺设土工布、土工隔栅后再加罩,以延缓反射裂缝的形成。


四.路面裂缝的处治措施

(一)横向、纵向和反射裂缝的修补

(1)缝宽小于3mm时,可以不做处理,直接用密封胶灌缝

(2)缝宽在3-6mm之间时,宜采用标准槽灌缝操作。开槽宽度一般为12mm,允许偏差为±1mm,深度为15mm,允许偏差为±1mm。

三种裂缝修补方法对照表

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长寿命开槽灌缝方案集成了美国科来福长寿命密封胶、专用开槽灌缝设备和施工工艺,是目前市场占有率高,技术先进的裂缝处置方案。长寿命开槽灌缝可以有效延长灌缝的效果达三倍以上,并将大中修时间延缓一年以上。长寿命灌缝是费效比高的道路养护手段之一,每投入1元钱,平均可以节约6-8元的大中修费用。

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长寿命灌缝所使用的特种密封胶适用于各种气候条件,技术指标均优于中国交通部密封胶行业标准。

●界面粘结性能好,对沥青路面和水泥路面都拥有良好的粘结性

●温度敏感性低,低温不脆化、断裂,高温不流淌、黏轮

●恰到好处的柔性、韧性和回弹性能

●化学稳定性高,耐老化性好

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(二)网状裂缝的修补

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1)由于路基不稳定,导致路面网裂时,可采用石灰或水泥处理路基,或注浆加固处理,深度可根据具体情况确定,一般为20-40cm。待土路基处理稳定后,再重做基层、面层。

 

2)由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时,可根据情况,分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。水稳定性好、收缩性小的半刚性材料是首先选择的基层。基层加强后,再铺筑沥青面层。

 

3)如夹有软弱层或不稳定结构层时,应将其铲除;如因结构层积水引起网裂时,铲除面层后,需加设将路面渗透水排除至路外的排水设施,然后再铺筑新混合料。

 

4)如强度满足要求,网状裂出自沥青面层强度不足时,可采用网裂修复剂材料来修复。网裂修复剂是一种全新修复材料,适用于网裂出现的早期(一般裂缝宽度小于3mm时),它是由多种高分子改性材料组成,一方面可以渗透到网裂缝隙的内部,还原内部已经老化的沥青,增加底层混凝土的强度与韧性;另一方面,可以在裂缝中间形成网状封蔽结构,大限度的降低水侵蚀,增加和补偿裂缝处石料间的内聚力,修复闭合细小裂缝的同时,延缓裂缝的再生发生。网裂修复剂常温为液体,适用方便,是无需挖补而快速修复路面网裂的解决方案。

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