路面反射裂缝的研究论文_郭海宝

路面反射裂缝的研究论文_郭海宝

陕西省榆林公路管理局绥德公路管理段 陕西榆林 718000

摘要:反射裂缝是沥青路面裂缝的主要形式,它的存在破坏了路面结构的整体性和连续性,并一定程度上导致结构强度的削弱(如裂缝处弯沉增大,回弹模量降低等)。而且随着雨水和雪水的浸入,基层变软,在大量行车荷载反复作用下,导致路面强度大大降低,产生冲刷和唧泥现象,使裂缝加宽,加速沥青路面的破坏,影响路面的使用性能。沥青路面、水泥混凝土路面建成投入使用后,随着使用年限的延长,会出现各种不同的病害,反射裂则是最普遍,也是对公路损坏最严重的一种病害

关键词:反射裂缝;半刚性路面;半刚性基层;防治措施

引言

随着我国道路建设的快速发展,沥青路面反射裂缝问题日益加剧,道路维护和保养所需的工程量越来越大,如何减少和防治沥青路面的反射裂缝已成为道路建设工程急待解决的问题。本文结合自己多年来的施工与管理工作实践,将自己对沥青反射裂缝的认识提出来,与大家共同探讨提高。

1路面反射裂缝研究现状

反射裂缝是半刚性基层沥青路面普遍存在的损坏形式.研究表明,反射裂缝的出现是由于在荷载应力及温度应力综合作用下,既有裂缝处的路面结构层中产生应力集中,反复作用导致对应的沥青面层底部首先疲劳开裂并迅速向上反射贯穿整个沥青面层。因此,欲通过增加应力吸收层达到防治反射裂缝的目的,要求应力吸收层材料方面有足够大的抗拉、抗剪能力;另一方面,具有良好的耐疲劳性能.目前常见的应力吸收层材料很难同时满足上述两方面的要求。

1.1国外研究现状

目前国外已广泛采用了基于断裂力学的疲劳寿命预测方法,已及防治反射裂缝防治方法,其方法是;第一,改善加铺层组成设计,主要是改变沥青的使用;第二,在开裂老路面与加铺层之间加铺一层应力应变吸收薄层;第三,土工隔栅加筋。国外的大量研究表明:沥青加铺层材料越好,阻裂效果就越好。若铺设了阻裂层或应力应变吸收薄层,其效果明显。祖列效果主要取决于阻裂材料而且阻裂层距离裂尖越近,效果越好,反之越差。

3.2产生的原因

反射裂缝的产生和发展是由于老路面或开裂基层在接缝或裂缝处不能很好地传递拉应力和剪应力,当接缝或裂缝两侧的老路面或基层发生移动时,在接缝或裂缝顶面的沥青混凝土层中产生应力集中,其结果就造成反射裂缝。而老路面或基层的移动是温度变化,行驶车辆以及两者综合作用的结果。通常把温度变化引起的反射裂缝称为温度型反射裂缝;相应地把车辆荷载引起的反射裂缝称为荷载型反射裂缝。

温度型反射裂缝是在开裂基层或老路面上铺厚沥青混凝土面层后,在冬季降温过程中,基层或老路的裂缝会由于温度的收缩而继续拉开,它将给产生温度收缩的新铺沥青混凝土面层一个附加拉应力,这个拉应力一旦超过沥青混凝土的抗拉强度,新沥青混凝土面层的表面在基层或老路裂缝的上方开裂,并逐渐向下延伸,直到与老路的裂缝相接。相反,在开裂基层或老路上铺薄沥青混凝土面层,裂缝将从面层底面开始,面层底面一旦开裂,除在负温度下缝端有拉应力外,在正温差下(升温造成的温差)下缝端产生的拉应力更大,因此,面层底部的裂缝既可由于负温差产生反射裂缝,也可由于正温差而向上扩展形成反射裂缝。

荷载型反射裂缝是行车荷载驶经接缝或裂缝过程可分为三个阶段:

(1)轴载位于接、裂缝一侧时,接、裂缝两侧产生较大的相对位移,在沥青混凝土面层产生较大的剪切应力。

(2)轴载位于接、裂缝顶面时两侧无相对位移或相对位移较小,沥青混凝土面层主要承受弯拉应力作用。

(3)轴载驶离接、裂缝时,在面层内产生与第一次方向相反的剪切应力,在整个过程中沥青混凝土面层受到两次剪切,一次弯拉作用,其作用的直接结果是引起反射裂缝的产生和扩展,荷载因素是引起反射裂缝的一个重要因素。

3.3处治方法

(1)清扫现场,清除表面植被与灰尘。

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(2)对宽度大于3mm的裂缝进行填充,坑槽和尖锐不平整处用沥青砂填好或用规定材料完全覆盖,表面整平后才可以铺设土工织物。

(3)洒布沥青,采用热沥青—200和掺有12%—15%橡胶粉的橡胶沥青作粘层油,沥青洒布量0.7—0.8kg/m2。

(4)张开土工布,注意拉紧土工布,避免溜皱:用硬刷将沥青刷到土工织物上,应保证沥青刚好进入土工织物的空隙中,使粘合料通过织布孔隙透上表面与旧路面贴牢。有褶皱的地方需要剪开,重新铺好边部与端部搭接处,两层土工织物之间再涂一些沥青。

(5)开始铺设;土工织物幅宽3.95m,一次罩半幅路面,中间搭接10cm,实铺宽度为7.8m,土工织物上面不需再加粘结层。开始部位需洒铺一些纹料,以防止局部位置沥青用量过多,施工车辆轮胎粘走土工织物。罩面材料的铺筑温度应选用允许温度范围内的较低值,尽量减少对土工织物的危害。其上铺3cm沥青混凝土或橡胶沥青混凝土,碾压成型。

试验路段落竣工使用了三个冬夏后,对其进行观测发现如下情况:

A、土工织物沥青罩面(2号路段)仍有裂缝,但主要出现在路面拓宽部位,以及新旧路面衔接处且受车轮荷载影响的轮迹范围内,全段龟裂并夹有局部脱落,占全段罩面的20%。经挖样检查,发现是沥青罩面层厚度未达到设计要求,仅1.0—1.5cm。

B、土工织物橡胶沥青混凝土罩面(4号路段)较2号路段情况好。左侧和主车道上虽有少量细裂缝,但该路段罩面仍较平整、稳定、无龟裂、无脱落也无坑洞现象。

C、若不考虑路面拓宽部位,上述铺有土工织物的两个路段,路面裂缝率均<10%,即在油层碎裂严重、裂缝宽、深并夹有坑洞的路面之基础上减少了90%的裂缝和坑洞。

D、采用土工织物的路段开裂情况都比普通沥青混凝土罩面对比段(1号路段)好得多。1号路段裂缝损坏早已进行修复过。比试验路段晚竣工1a的邻近路段,未设置土工织物夹层,采用(4+3)cm上拌下贯的罩面结构,使用1a就出现龟裂,在同期观测时,其路面损坏严重。

由上述结果可见,土工织物橡胶沥青混凝土罩面防治反射裂缝效果最好,其次是土工织物沥青混凝土罩面,3cm的防裂罩面可取得比7cm的普通沥青混凝土罩面结构层更好的防裂效果。可以认为一次土工织物橡胶沥青混凝土罩面至少相当于3次普通沥青混凝土罩面的效果。

结论

反射裂缝的产生主要是由于半刚性基层的温干缩应力导致基层先开裂,而后在温差应力和荷载应力共同作用下向面层发展。面层厚度和基层的温缩性能是影响反射裂缝多少和发展快慢的主要因素。增加面层厚度,降低半刚性基层的温干缩系数,在基层和面层之间添加SAMI层或级配碎石是消除和减少反射裂缝的有效措施。实践证明,这些措施达到了一定的防裂效果,但是各种防裂效果的防裂效果和机理不相同,且各类措施防裂效果很有限。因此,如何采取措施以较少或延缓路面的反射裂缝还应根据路面结构的实际情况,在优化设计,加强施工管理、提高现场施工质量,规范施工,更为重要的是应该加强养护管理的日常性、及时性和预防性,尽量在提高沥青混凝土路面使用性能的同时,延长使用寿命,提高投资效益,综合利用多种防裂措施与方法以达到最佳的防裂效果。

参考文献

[1]周富杰,孙立军.防止反射裂缝的措施及其分析[J].华东公路2003,(5).

[2]杨涛,半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生机理及防治措施.武汉理工大学硕士论文2005.

[3]何兆益.碎石基层防止半刚性路面裂缝及其路用性能研究[D].南京:东南大学,1997.

[4]黄晓明,赵永利,高英,高速公路沥青路面设计论与方法.人民交通出版社,2004.

[5]覃淑媛,织布(橡胶)沥青混凝土减防路面裂缝试验研究.全国土工合成材料技术协作网.

论文作者:郭海宝

论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期

论文发表时间:2018/9/10

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