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瀝青路麵裂縫的探討和維修

發布時間: 2016-10-19 01:53   763 次瀏覽

瀝青路麵裂縫的探討和維修


瀝青路麵修築後,往往會出現程度不同的裂縫。各種裂縫的出現會影響瀝青路麵的質量,縮短路麵的使用壽命和影響路麵的使用性能。俗話說“萬害水為先”,有效處治各種路麵裂縫,防止路表水順裂縫進人到基層,同時也防止地下水順裂縫進人到路表麵,可明顯延長路麵使用壽命。

 

路麵裂縫的成因主要有以下幾種。1、因瀝青路麵整體強度不足引起的裂縫,使路麵迅速破壞。2、因瀝青路麵施工中的缺陷造成低溫裂縫迅速出現。3、水泥穩定碎石,石灰、粉煤灰穩定碎石基層所引起的反射裂縫。4、因路麵老化,集料間粘接力變差而形成的自然裂縫。

 

一、瀝青路麵發生裂縫的原因概述

 

1、反射裂縫的機理

 

大量研究表明,反射裂縫產生的基本機理是受拉疲勞、受拉屈服於剪切屈服。在他們的聯合或單獨作用下導致產生反射裂縫。天長日久的溫度變化和基層的漲縮,使麵層承受拉力作用引起受拉疲勞,產生裂縫並導致裂縫沿豎向擴展到路表。擴展速率是基層溫度變化的幅度、基層板的長度、基層材料的溫度特性以及麵層對這種疲勞的抵抗性能等因素決定的,這種疲勞作用在麵層較薄或基層板塊較長的路麵上尤其明顯。    在麵層上,由於瀝青混合料熱性能差,其上、中、下層的溫度變化幅度不同,加之寒冷的氣候及表層與基層的收縮、翹曲聯合作用,造成溫度變化大的表層產生大的拉應變超過所用材料的極限屈服應變,在拉力作用下產生裂縫,逐漸向下擴展,形成“上寬、下窄”的裂縫,稱之為受拉屈服。    基層由於開裂而形成板塊,當車輛通過時,相鄰板塊端部之間的豎向位移差,在麵層中引起麵層的剪切疲勞導致開裂,在相鄰基層板塊的嵌鎖聯結作用完全破壞後,這種剪切疲勞便是裂縫產生的原因。反射裂縫的擴展速度受半剛性基層板長、基層裂縫率的影響,較小的板長和增加裂縫率降低麵層屈服破壞。瀝青混凝料中的瀝青含量、瀝青等級、礦料級配、空隙率以及鋪築的麵層厚度都對受拉疲勞壽命有影響。路麵結構在外荷載作用下,應力狀況比較複雜,在采用三維光彈模型試驗研究剛性基層開裂後,在交通荷載作用下,裂縫附近應力狀態和裂縫的穩定性,以及應力吸收膜的防裂效果,得出結論認為:半剛性基層開裂後,這種裂縫是不穩定的,裂縫尖端應力條紋十分密集,在偏荷作用下將治平行裂縫方向擴展至路表麵。提高半剛性基層材料的斷韌性,可預防裂縫的產生。采用低模量高變形材料的應力吸收薄膜,可有效地防止產生反射裂縫。

 

2、溫度裂縫的機理

 

調查研究表明,許多瀝青路麵在建成後正式通車前就產生裂縫,不管這些裂縫是那一類,它們都是由溫度變化所引起溫度裂縫,不僅與當地的環境氣候條件有關,而且還與路麵材料特性和路麵結構的組合設計密切相關。當外界溫度下降,路麵材料逐漸變硬,並開始收縮,收縮產生的拉引力超過路麵材料的抗拉強度時,瀝青路麵就開裂。由於路麵結構寬度有限,收縮受路麵結構的相互約束小,所以溫度收縮裂縫主要是橫向的。較薄的瀝青路麵,基層受到較大的溫差作用,基層對瀝青麵層的阻力矩也較大,部分地抵消尖端臨近的拉應力,從而使裂縫的應力強度減小,隨著基層溫縮係數的增加,基層及麵層底部的拉應力逐漸增大,於是在一定條件下,在瀝青麵層底部裂縫的相對位置處開裂,並向上擴展直至貫通麵層厚度,當基層已經開裂,尖端的應力集中將加劇上述裂縫的擴展。當瀝青層較厚時,基層受到的溫差作用較小,基層對麵層的摩阻力,不足以抵消由於基層溫縮增大對瀝青麵層裂縫尖端臨近產生的拉應力的增大部分,從而使裂縫尖端的應力強度繼續增加。

 

利用有關理論研究成果,經計算表明:1.在我國華中、華北地區,日溫差達15℃-20℃,路表沿線方向的******拉力為2-3Mpa以上。2.在我國南方地區,雖在高溫情況下路麵開裂較少,但其日溫差也可達到 13-14 ℃ ,路麵結構所產生的******拉引力亦可高達1.5MPa。且就路麵材料的疲勞壽命而言,作用時間越長,即頻率降低,則壽命越短。當溫度高時,其壽命也短,即在高溫情況下,溫度疲勞對材料的疲勞壽命的影響較之低溫更為嚴重。溫度應力分析結果指出,在半剛性基層瀝青路麵中,溫度應力是導致路麵開裂的主要因素。開裂是從路表麵往下進展,裂縫呈上寬下窄形式,不僅易在冬季生產,夏季日溫差較大也會導致路麵結構開裂。

 

裂縫處理方法的利弊

 

1、開槽灌縫的利弊    開槽灌縫對路麵造成二次損害。因為開槽灌縫是在路麵裂縫的基礎上利用開槽設備對裂縫進行擴大,一般開槽寬度在2cm 左右,深度一般不大於2cm ,然後利用吹風機把粉塵吹走,再進行灌縫,這樣當時看來起到了防水效果,其實經過雨後檢查,可以輕鬆把灌進裂縫的灌縫料揭掉,看到開過槽的裂縫周壁都是潮濕的,可以斷定這種情況並沒有起到防水功能。分析原因是因為開槽後利用吹風機吹走粉塵僅僅是吹掉了槽壁的表麵粉塵而對於大的粉塵和被開槽機擾動的鬆動顆粒並沒有被吹掉,這樣灌進去的灌縫料並沒有與開過槽的裂縫壁形成良好粘接(從揭掉的灌縫料表麵看有明顯的細小顆粒可以斷定),也就起不到防水功能。另外更為嚴重的是開槽後對路麵造成了二次損害,因為開槽後對路麵形成了寬達2cm 的U型槽,車輛在經過這個 U型槽時車輪分別要對這個U型槽的兩個棱角進行衝擊(開車經過時有明顯的震動),這樣經過很短的一段時間衝擊就會把這個U型槽的兩個棱角衝擊破碎,進而把這個U型槽的兩側造成一個寬達5-10cm的破碎帶,到了這個情況就隻有對這個縫進行整體挖補,如果開的槽較多就隻有挖補後再進行加鋪(因為挖補後路麵將千瘡百孔,不利於行車舒適),對道路管養部門造成巨大損失,也對資源造成巨大浪費。

 

2、開挖處理裂縫的利弊    如果是反射裂縫則需要進行寬縫處理,延裂縫開挖50cm寬,直至到基層裂縫處,然後在基層裂縫上鋪設經緯基層貼縫帶然後重新鋪築麵層。采用開挖處理的方法雖然效果較好,但仍然存在施工中不容易掌握與原路麵的平順性,而影響行車舒適性。另外這種處理方案成本也較高。

 

3、貼縫帶處理裂縫的利弊    貼縫帶對施工人員的要求較高,必須選擇有經驗的施工隊伍。施工程序繁瑣,代價高。

 

冷灌縫的好處    無需複雜機械、無需專業施工人員、無需開縫、無需加熱,將裂縫清理幹淨即可灌注。無需考慮國內環境溫度對施工的影響。材料隨裂縫的伸縮而伸縮,不會因裂縫變化而脫離縫壁,同時具有較強的韌度,有效支撐裂縫壁,大大減少二次開裂的概率。冷灌縫材料屬流動性液體,******限度的灌注到裂縫底部,對貫通性裂縫的貫通帶,能有效的封堵水分在內部擴散。總之,冷灌縫的方法能大大減少施工成本和對裂縫的有效治理。


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