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        綜述路面裂縫在施工中如何控制

        發布時間::2014-08-04

        ????? 通過長期的實踐,總結分析了城市道路瀝青路面裂縫產生的原因,及由于執行標準、材料、設計,施工等方面因素的影響,分析公路瀝青路面裂縫的形成、危害及裂縫的種類、產生原因,提出對裂縫的預防和處理措施?! ?/p>

        ??? ? 市政道路;瀝青路面;裂縫預防與控制

         一、前言

          隨著高等級公路的大量修建.半剛性類材料以其優良的工程性能和顯著的經濟效益在我國公路建設中得到了廣泛的應用,并在公路建設中越來越占有特殊的重要地位。然而,半剛性材料的缺點在于抗變形能力低,在溫度、濕度變化時易產生裂縫,當瀝青面層較薄時易形成反射裂縫,瀝青路面本身也易產生低溫裂縫,瀝青路面一旦出現裂縫,有可能導致路面結構性破壞,影響路面的使用功能。城市道路是否暢通、平整,是體現城市硬環境建設的重要指標。目前,城市道路路面使用周期大大縮短,遠達不到設計使用年限即出現破壞現象。瀝青路面的裂縫尤其嚴重,其中網裂,龜裂,縱縫,橫縫等。其原因是多方面的,有執行標準、設計、施工方面的原因;有交通量迅猛增加的原因:有原材料質量的原因。這里通過生產實踐過程積累的經驗,針對各種導致路面破壞的各種原兇簡要闡述預防措施。

          二、城市瀝青路面開裂原因

          1、瀝青路面開裂的主要原因可分為兩大類:一種是由于行車荷載的作用而產生的結構性破壞裂縫,一般稱之為荷載型裂縫。另一種主要是由于瀝青面層溫度變化而產生的溫度裂縫,包括低溫收縮裂縫和疲勞裂縫,一般稱之為非荷載型裂縫。

          2、由于我國現行瀝青路面設計規范中規定或推薦瀝青路面采用半剛性基層。所以還存在著因為半剛性基層的溫縮裂縫或干縮裂縫引起瀝青面層產生的反射裂縫或對應裂縫。

          3、由于施工的原因產生的橫向裂縫和縱向裂縫。

          三、影響裂縫產生的主要因素

          1、技術標準低:市政標準90版從1990年執行到2008年近18年標準沒有更新,而近二十年、特別是近十年隨著國民經濟的迅猛發展,城市建設也日新月異,城市公路建設跟著飛速發展,二十年前所積累的經驗數據來規范現代化建設,顯然已經不能滿足。由于舊的試驗技術和儀器設備的欠缺原規范所規定的檢測項目和指標也不能控制工程質量,導致雖然技術指標合格,但工程并不能滿足使用功能,造成破損,裂縫等。

          2、集料生產不規范,質量不能滿足施工要求,碎石開采企業大都是臨時職業資格,雖然國家對工程質量要求非常嚴格,但對于開采企業沒有統一標準,執行和監管力度不夠。牛產企業都為小型私人企業,質量意思淡薄,難以從源頭控制材料質量。特別市政工程受地方保護影響,材料大都被區域地方民眾壟斷,施工企業很難控制。造成不用則卻的現象。生產的碎石材料特別是粉塵和軟石含量過高超過3%,這兩項指標是影響瀝青混合料內在質量的關鍵因素,會使瀝青粘度降低,混合料強度降低。另外影響市政瀝青路麗質量的還有應用了河砂,傳統工藝中應用河砂比例太大,一般20型瀝青混凝土用河砂在18~25%,這樣可使混合料加工容易,能滿足級配要求,增加混個合料的和易性,但是河砂主要成分為石英屬酸性材料,對瀝青指標會有一定的破壞作用,所以增加了混個合料的流值和降低了強度。而目前高等級公路都不允許使用天然砂,而代替采用玄武巖或石灰巖加工的人工砂。

          3、瀝青及瀝青混合料的性質;瀝青和瀝青結合料的性質是影響瀝青路面溫度開裂的最主要原因,瀝青混合料的低溫勁度是決定瀝青路面是否開裂的最根本因素,瀝青勁度又是決定瀝青混合料勁度的關鍵。在瀝青性能指標中,影響更大的是溫度敏感性,溫度敏感性大的瀝青更容易開裂。

        ????? 4、基層材料的性質;市政工程原設計基層材料一般都為石灰土基層,而其強度遠遠不能滿足城市交通對其的影響,基層是道路承重的主要結構,基層破損必然導致路面破損。

          5、施工因素;在保證基層質量的前提下,嚴格控制瀝青路面施工質量,特別是生產溫度的控制,包括拌合溫度,運輸溫度,碾壓溫度,關鍵拌合和碾壓溫度必須嚴格控制;另一方面施工接縫,市政道路越來越寬,攤鋪機有效攤鋪寬度為7.5~12.5米,對于36~48米寬的路面必然會產生接縫問題,那么采用熱接縫或雙機聯鋪或多機聯鋪最有效消除縱縫的方式。

          四、減輕市政工程瀝青路面裂縫的有效措施

          目前cJJ1~2008版《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》非常全面具體得對城鎮道路工程進行了技術指標的規定。根據規范,通過路面結構設計和厚度計算可以滿足瀝青路面強度和承載能力要求,基本解決荷載型裂縫產生的問題。對于如何避免或減輕非荷載型裂縫的產生,應從設計與施工、原材料控制及設備配置等方面來進行考慮。

          延緩和減輕半剛性基層瀝青混凝土面層的荷載型裂縫和非荷載型裂縫,可采用兩大類方法:一是在施工期間就采用相應的預防裂縫或處理措施,二是在維修養護時選用合適的加鋪層體系。通常。在有條件時,為獲得最佳效果,可綜合運用這兩類方法。本文僅從半剛性基層瀝青路面裂逢的預防或處理方面進行闡述。

          1、提高路基工作區的強度和穩定性;路基是路面的基礎,路基工作區又是路基經受行車荷載影響較大的深度區域,該深度區域具有足夠的強度和整體穩定性對保證路面結構的強度和穩定性極為重要,否則將產生不均勻沉降使路面發生開裂。

          因此,必須采取有效措施處理好影響路基工作區的穩定性和強度的關鍵環節,最大限度地減小路基完工后沉降量。

          (1)路基工作區的強度主要是在填筑過程中形成的。必須嚴格控制路基的填筑工藝,確保路基強度。填筑材料首選石、礫、砂類土,其次選用含礫、砂低液限粘土,再次選用低液限粘土。粉質土和有機土不能用于填筑路基。

          路基工作區深度:Za=(knP/γ)1/3

          式中;Za—路基工作區深度,m;

          P—車輪荷載,KN;

          K—系數、取K=0.5;

          γ—土的容量,KN/m3;

        ?????? n—系數,n=110~15。

          從上式可以看出,車輛荷載P越重,路基工作區的深度z 就越大。而在路基路面設計時,車輛荷載是按標準的額定軸(BZZ-100)考慮的,當公路建成后,路基工作區的深度已經是固定成型了。公路交付使用后,當公路上車輛超載運行時.路基工作區的深度Za必將會隨之加大。由于超載的緣故。路基工作區的實際深度超出了預設深度,這樣未經處理的超出部分的路基強度、穩定性、剛度明顯不足,在實際使用中,路基路面就會產生裂縫、沉陷、車轍、變形過大等病害。因此,面對當前高速公路超載現象十分普遍的情況下,筆者建議在路基施工時對路基工作區的控制深度最好是大于路基工作區的設計深度,以防患于未然。

          (2)壓實度是反映路基強度的重要指標,也是提高路基強度和穩定性的最經濟、最有效的技術措施,施工中必須嚴格檢測控制。使其達到規定值。填土層的厚度對壓實度有直接的影響,施工中要插桿掛線,每層的松鋪厚度不應大于30cm。檢測壓實度試坑要打到下一層頂面,凡是檢測結果達不到規定值的要加壓處理,或推除重填。

        ????? (3)降低地下水位是提高路基強度的重要措施路面底以下80cm路床是路基的關鍵部位,。它直接承受和吸收路面的擴散應力,要有足夠的強度和穩定性。當開挖后發現底下滲水,不論流量大小都要處理。填方地段要采用較好的材料填筑,土質差的地段要進行換填處理,確保其強度和穩定性。

        ?????? 2、基層應有合理厚度

        ????? 當基層厚度增加時,其承載能力也迅速增加,試驗證明,半剛性基層厚度由10cm增加到25cm時,其承載力提高為原來的3倍。

        ????? 3、修筑防裂路面

        ?????? 研究表明,面層反射裂縫明顯地受瀝青面層厚度的影響,厚度超過15.0cm的面層可以有效的防止受拉疲勞所產生的裂縫,還可以降低車輛荷載引起的剪應力。國外資料介紹。在貧混凝土上鋪筑10.0cm的瀝青面層時,在形成反射裂縫前可累積通過標準軸載10×10 次。如果瀝青面層加厚到15.0cm,則可通過20×10 次。如瀝青面層加厚到17.5cm則可放心使用。

          4、選擇防裂性能好的材料

          (1)選用抗沖刷能力好,干縮、溫縮系數小、抗拉能力高的半剛性材料作基層,最好使用溫度膨脹系數低的骨料。

          (2)選用松弛性能好的優質瀝青做面層,保證瀝青的針入度、延度等指標;在缺少優質瀝青的情況下。應采用某些添加劑或聚合物。以提高瀝青的低溫抗裂性能及高溫穩定性能。

          (3)在穩定度滿足要求的前提下。選用針人度較大的瀝青作兩層。美國和英國的研究表明。在瀝青混凝士中使用軟的瀝青可以阻止低溫收縮及高溫疲勞作用兩種機理引起的裂縫擴展。

          (4)采用密實型瀝青混凝土面層 空隙率對面層的疲勞壽命有很大影響,密實型瀝青混合料在使用中瀝青硬化緩慢,同時也延緩了裂縫的擴展。

          (5)瀝青混合料的集料應選用表面粗糙、石質堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性好的材料。如果集料呈酸性,則應填加一定數量的抗剝落劑或石灰粉,確?;旌狭系目箘兟湫阅?同時應盡量降低集料的含水量,盡可能使用人工砂代替原形顆粒的天然砂。

          (6)瀝青混合料的級配也是一項重要因素。在合理選配混合料級配時,應兼顧其高溫穩定性,疲勞性能和低溫抗裂性能。以及路表特性和耐久性等各方面的要求。

          (7)在條件允許的情況,可以采用間斷級配、大空隙、密實型的瀝青瑪蹄脂碎石(SMA)混合料和采用改性瀝青。SMA混合料具有良好的高溫穩定性、低溫抗裂性能,抗車轍性能好、使用壽命長,是防裂路面設計時應選用的一項新技術。

          (8)采用橡膠瀝青或聚合物改性瀝青在瀝青混凝土表面作封層,可進一步提高表面層的抗溫度裂縫能力。

          5、設置應力吸收層

          (1)在基層與面層之間鋪橡膠瀝青中間層、預制織物膜帶條、土工織物或土工格柵中間層、低粘度瀝青混凝土層等均勻應力吸收層。

          (2)采用應力吸收薄膜,對減緩反射裂縫的產生與擴展有明顯的效果,可使裂縫處相對位移產生的應力傳到面層時大為減少,明顯降低應力強度因子。而吸收薄膜的彈性模薰越低,防裂效果越好??梢姂Ρ∧x用低模量高韌性、大變形率的材料為好。就目前常用的材料而言,土工織物與瀝青橡膠薄膜的彈性模量都較低,變形率較大。不存在低溫脆裂問題,效果更佳。

          (3)用土工格柵加筋瀝青路面的主要功能,是控制車轍、反射裂縫和疲勞裂縫,不同類型格柵性能顯著不同。

          (4)橡膠瀝青吸收膜,是使用廢橡膠磨細的粉與熱瀝青攪拌后.施于面層中間,形成一薄膜或與砂石成一薄層。有試驗結果表明,此應力吸收層在面層中間效果最佳。

          6、新鋪半剛性基層的預開裂技術

        ?????? 在半剛性基層上鋸縫,即在結構層碾壓前切割一條縫直到層底??p寬為0.5cm,內填瀝青砂或瀝青乳液.隨即將切縫快速封閉.然后以正常方式碾壓該層。其目的就是預先制造更直、更多規則問距的裂縫(通常問距為2~3 in),這樣它比自然裂縫更細、裂縫位移更小,從而避免裂縫邊緣的快速惡化或減緩裂縫貫穿瀝青層。

          五、結束語

          市政工程瀝青路面裂縫已成為瀝肯路面的主要危害之一,在工程施工中根據其成因從設計、路基、基層施工、瀝青而層施工到原材料控制,有針對性地采取一系列預防和改善措施,同時按全面質量管理的要求,建立健全有效的質量保證體系,對施工令過程、每道工序的質量進行嚴格的檢查、控制,才能減少瀝青路面裂縫的發生,從而提高瀝青路面的建設質量,延長市政瀝青路面使用壽命。

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