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沥青路面反射裂缝成因及预防措施

2020-12-15 06:46:45 汽车世界·车辆工程技术(中) 2020年6期

赵伟鹏 高勇哲

摘 要:在社会经济高速发展的今天,我国公路建设规模越来越大,但在其快速发展的今天,病害问题也逐步显现出来。反射裂缝作为沥青路面常见病害,如何防治显得尤为重要。为此,本文在充分了解沥青路面反射裂缝产生原因的基础上,结合某工程案例,阐述了有效预防沥青路面反射裂缝的措施。

关键词:沥青路面;反射裂缝;防治措施

1 沥青路面反射裂缝产生的原因

据相关研究显示,在受拉疲劳、受拉屈服及剪切屈服等作用下,极易产生反射裂缝。同时,在行车荷载的反复作用,导致裂缝扩展迅速。因车辆荷载影响,基层裂缝位置沥青面层的底面逐步出现应力集中现象,进而导致初始裂缝产生,因长期车载作用,裂缝逐步向上扩展,随后贯穿整个面层产生反射裂縫,由此可见,对于裂缝产生、扩展来讲,行车荷载反复作用影响极大。因沥青混合料具有极差导热性能,在面层内各层温度变化幅度并不一致,同时因极寒天气等影响,大大增加了表层拉应变,且在所用材料极限屈服应变以上,这种情况下,极易出现裂缝,且会向下不断扩展,此类裂缝往往以“上宽下窄”的形式存在,也被叫做受拉屈服。据相关数据显示,如面层材料屈服应变值在1%以上,则此类裂缝不会产生。在半刚性基层上产生反射裂缝的主要原因包括以下几点:

(1)昼夜温差大,极易出现温度收缩裂缝。因昼夜温差变化较大,基层则会出现收缩现象,此时半刚性基层将以受拉状态呈现。由于1.0~1.5x10-5为水泥温度粒料线膨胀系数范围,因此如半刚性基层混合料收缩应力在其抗拉强度以上,则会有永久变形现象发生,进而产生横向收缩裂缝。

(2)暴露时间长,极易出现温度疲劳裂缝。结束基层施工后,如后期施工工序不及时,导致在自然环境下基层暴露时间过长,尤其是在透层沥青喷洒后,将有黑色面层形成,大幅增加吸热性能。因温度应力影响,基层极易出现温度疲劳现象,进而出现温度疲劳裂缝。

(3)拌和质量差,极易出现不规则裂缝。据大量实践表明,混合料的均匀性极易受到原材料质量、粗细集料比例等因素的影响。如水泥含量增减、集料用量不足等,将会导致铺筑基层混合料后,局部形成横向裂缝。此类裂缝特点为多、密,且不规则。

(4)养生不到位,极易出现干缩裂缝。往往选用乳化沥青透层进行基层养护,透层需向基层内渗入一定深度,为5mm左右,但严禁油膜出现于表面位置。具体施工中,因乳液破乳时间各异,沥青含量不同等,乳化沥青将全部覆盖基层表面乳液。这种情况下,该养生方式保湿效果不佳,无法满足养生需求,进而出现干缩裂缝。

2 沥青路面反射裂缝防治措施

沥青路面反射裂缝的消除,需先将裂缝反射源消除,进而实现面层抗拉强度提高的目的,同时,也可将应力消散过渡层布设到面层、基层之间。如选取土工织物防治,并利用碎石化进行旧混凝土路面处理,将沥青大碎石应力吸取层布设到面层与下卧层之间等。具体防治措施如下。

(1)表面清理。在应力吸取层铺设前,需先将基层表面浮尘、泥土及碎屑清理干净,随后选取沥青混合料进行基层坑洼部位找平,要求在3mm以内控制其平整度偏差,并进行透层油喷洒。一般以液体石油沥青作为透层油,每平方米用量为0.9L。禁止在阴雨大风天气进行喷洒透层油施工。施工时,需在15℃以上喷洒施工,且在130℃~140℃之间合理控制沥青温度。同时,在12小时以上控制透层油透入基层的时间,保证能够充分挥发稀释剂的作用。

(2)拌和施工。同时选取间歇式拌和设备进行应力吸取层拌制施工,并做好生产配合比调整工作。同时,对冷料仓进料速度加以合理控制,按照配合比对热料仓筛孔进行适当调整,与实验室相比,热料仓细集料筛孔应大出20%左右,同时应准确计量细集料、矿粉及HDPE-橡胶粉改性沥青,15s为干拌时间。同时,应保证改性沥青混合料搅拌均匀,无花白、离析等现象。

(3)运输施工。根据施工现场实际情况,运输施工可选取15t自卸汽车,且保证车厢干净,同时还应将一些油水混合物涂抹到自卸车内,材料卸完之后,需及时清理干净车厢,不得存留杂物。装料之后,可覆盖篷布,以此起到保温、防雨等功能。运输到施工场地之后,可在175℃以上控制应力吸取层混合料的温度,如混合料温度在175℃以下或出现离析问题,则不得用于施工。

(4)摊铺施工。摊铺可选用履带式摊铺机,施工前,应先预热烫平板,温度应超过110℃,且进行隔离剂喷洒。一般可在1.15~1.25之间控制摊铺松铺系数,并在充分考虑应力吸取层厚度的基础上,进行摊铺层高程的准确确定,并进行边桩挂钢丝设置,同时可通过横坡控制器进行横坡控制,且在-0.1%~+0.1%之间控制横坡度误差。根据施工要求,可在每分钟1.5~2.5m之间控制摊铺速度,避免波浪、断裂等问题出现。为保证摊铺施工的连续性,应保证3辆以上运料车在摊铺机前等候,除此之外,还应做好随时监测工作,如摊铺厚度不均匀,需及时进行处理。

(5)碾压施工。初压时,以轻型压路机(3t)为主,且在2km/h

~2.5km/h之间合理控制碾压速度,待碾压3遍左右,即可选取双钢轮振动压路机(12t)进行复压施工,相比初压,复压遍数可控制在5遍左右,且碾压速度也应有所提升,一般以4km/h为准,待碾压轮迹基本消除后,为达到良好施工效果,可选取重型胶轮压路机(30t)进行终压施工,待其表面平整度满足设计要求即可停止施工,此时需对其温度进行检测,应保证在110℃以上。

(6)接缝处理。尽可能选取热接缝处理应力吸取层接缝,若为冷接缝,则可通过加热器进行预加热,待其温度满足120℃要求之后,在进行摊铺、碾压施工,应保证接缝紧密。

3 结束语

综上所述,作为沥青路面的主要病害,反射裂缝产生早期对沥青路面的影响较小,但在裂缝持续扩展的过程中,将大大降低沥青路面的使用性能,且会呈现出恶性循环。这与沥青混合料的自身特性、自然环境及交通量等因素息息相关。一般裂缝的产生都具有规则性,且呈网状分布。随着行车荷载的不断加重,将引发更为严重的病害,如坑槽、翻浆等,进一步破坏沥青路面,导致沥青路面使用寿命严重缩减。为此必须重视沥青路面反射裂缝处治问题,必须保证采取的措施科学有效,才能保证行车舒适性及安全性。

参考文献:

[1]弓福.加宽路基沥青路面反射裂缝防治技术研究[D].东北林业大学,2014.

[2]郝金东.旧水泥混凝土路面加铺沥青层反射裂缝的成因与防治措施[D].重庆交通大学,2010.

[3]王显赫,陈发明.新疆沥青路面反射裂缝病理分析及防治[J].交通科技与经济,2013.

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