浅谈沥青砼路面裂缝的控制

所属栏目:交通运输论文 发布日期:2010-08-26 17:05 热度:

  摘要:目前高速公路一、二级公路路面结构形式基本上是水泥稳定土基层+沥青混凝土路面,由于水泥稳定土基层的刚性相对较大,在温度和荷载的综合作用下,易产生裂缝。本文分析了沥青砼路面裂缝产生的原因,并介绍了采用玻纤土工格栅控制裂缝的方法和效果。
  关键词:玻纤土工格栅,控制,沥青,砼路面,裂缝
  1.原因分析
  半刚性基层沥青路面开裂主要是温缩裂缝或干缩裂缝引起沥青面层产生的裂缝。此类裂缝主要是非荷载型的,在某种情况下也可能是由温度和荷载共同完成的,且逐渐向路面表层发展,完全杜绝这种裂缝的产生是不现实的,只能采取措施来延迟裂缝的发生时间和减小开裂程度,从而减少沥青路面的早期破坏
  2.主要影响因素
  2.1沥青及沥青混合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因,沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素,沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。
  2.2基层材料的收缩性愈小,面层裂缝愈少。基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的,基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。
  2.3气候条件:极端最低气温、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素
  3玻纤格栅的性能及其在沥青混凝土路面中的作用
  3.1玻纤格栅的性能
  3.1.1高抗拉强度和低延伸率。玻纤格栅是以玻璃纤维为原料,论文而玻璃纤维的强度极高,超过了其它纤维和金属。同时它的模量也很高,具有很高的抗变形能力,断裂延伸率小于3%。
  3.1.2热稳定性。玻璃纤维熔点在1000℃以上,这确保了玻纤格栅在沥青混合料摊铺作业中能承受180℃以上的高温。
  3.1.3与沥青混合料的相容性。玻纤格栅在后处理工艺中涂覆的材料是针对沥青混合料设计的,每根纤维都被充分涂覆,与沥青混合料有很高的相容性,从而确保了玻纤格栅在沥青层中不会与沥青混合料隔离,而是牢固地结合在一起。
  3.1.4物理、化学稳定性。经过特殊处理剂进行涂覆后,玻纤格栅能够抵抗各类物理磨损和化学侵蚀,还能抵御生物侵蚀和气候变化,保证其性能不受损失。
  3.2玻纤格栅对沥青混凝土的物理改性作用
  3.2.1提高沥青路面高温抗车辙能力
  玻纤格栅在沥青面层中起到骨架作用,沥青混凝土中的集料贯穿于格栅间,形成复合力学嵌锁体系,限制集料运动,增加了沥青面层中的约束力,沥青层中各部分彼此牵制,防止了沥青面层的推移,从而起到抵抗车辙的作用。
  3.2.2提高沥青路面低温抗缩裂能力
  在沥青面层中的上面层与中面层之间铺设玻纤格栅,可以提高面层抗拉强度,可以抵抗住较大的拉伸应力而不致发生破坏。当路面局部区域产生裂纹,在裂纹发生处的应力集中,经玻纤格栅的传递而消失,裂纹不会发展成裂缝。
  3.2.3提高沥青路面的抗疲劳寿命
  沥青路面在设计的使用时间内不得发生疲劳破坏,因此路面必须具有一定的承载力。路面在直接与车轮接触的区域受到压力,在荷载边缘以外的区域受到拉力,因两块受力区域所受力的性质不同,而又彼此依靠。因此在两块受力区域的交界处,即在力的突变处容易发生破坏。在车辆荷载的长期反复作用下,发生疲劳裂缝。在沥青面层中铺设玻纤格栅,能将上述的压应力与拉应力分散,在两块受力区域之间形成缓冲带,减少应力突变对沥青面层的破坏。利用材料的高抗拉强度和低延伸率,减少路面变形,提高路面承载能力,从而提高沥青路面的抗疲劳寿命。
  3.2.4防止反射裂缝
  在沥青面层中铺设玻纤格栅,利用材料的高抗拉强度和低延伸率,分散应力,阻止裂缝向路面延伸,从而防止底层裂缝向路面反射。
  4.施工中的控制点
  4.1铺筑水稳基层
  在收缩应力及温度应力的综合作用下,水稳层容易产生裂缝,再通过车辆荷载及环境等因素的影响,裂缝会逐渐反射至沥青面层,因此控制好水稳层的施工是预防裂缝的关键之一。
  4.1.1设计合理的水泥稳定土配合比,尽量减少细粒料,增大粗粒料控制颗粒级配,控制水泥用量,加强拌合,避免出现粗细料离析和拌合不均匀的现象;
  4.1.2根据土的性质控制好最佳压实含水量,同时施工现场最低气温的控制也是减少路面出现裂缝的重要措施;
  4.1.3连续施工,尽量避免纵向接缝,并处理好横向接缝;
  4.1.4在能保证水泥稳定土强度的前提下尽可能采用低强度水泥等级和用量,或采用慢凝水泥,并加强对水泥稳定土的养生,避免水分挥发过大;
  4.1.5进行下道工序前,水稳层表面须冲洗干净,清除尘土、松散颗粒及杂物。
  4.2预切缝
  水稳基层预切缝可以减少水稳基层的累计收缩量,从而达到预防沥青砼路面反射裂缝的目的。
  4.2.1采用切割机切缝,切缝前先定好线,以保证切割时的直顺;
  4.2.2掌握好切缝时间,如我们在施工完第三、四天进行切缝时,此时水稳层处于养生期,其强度不够,切割机片容易将水稳层中的石子带出,切出的缝较宽,边角容易崩落,而在施工后的第五、六天时,切缝效果较好些,而到八、九天后再切缝,水稳层就有可能已经开始产生自然裂缝了,预切缝就不能起到的预期的效果;
  4.2.3控制预切缝深度与间隔,深度一般控制在水稳层厚度的1/3为宜,每间隔10m、20m、30m垂直于路面切缝;
  4.2.4切缝后,将切缝中的碎碴全部清出,并用热沥青灌注,对溢洒在缝外的沥青及时进行了清除,避免日后泛油
  4.3铺设玻纤土工格栅
  使用土工格栅这种高抗拉强度的聚合物网作为半刚性基层与沥青层的中间层,起到应力消减作用,可增强沥青混合料的整体抗拉强度,有效地改善路面结构层应力分布,以缓解裂缝向上传播,抵抗和延缓由于基层裂缝引起的沥青混凝土路面反射裂缝的发生。所选用的玻纤土工格栅规格及各项性能指标要通过严格检验,符合国家技术标准,并且在施工过程中避免发生翘曲、褶皱和破坏。在铺设玻纤土工格栅时,先将原幅宽4米的土工格栅切割成宽1米的条形,同时将预切缝未灌满沥青的部位用混合料补平,然后将裁好的土工格栅平铺于预切缝上,一端用铁皮和钢钉固定,并将格栅拉紧,每隔1米固定一排锚钉(锚钉间距为30cm),直至将另一端固定。玻纤土工格栅搭接距离为:纵向接头搭接距离为10-20cm,横向接头搭接距离为10-15cm,纵向搭接应根据沥青摊铺方向将前一幅置后一幅之上。玻纤土工格栅铺设固定完毕后,用胶轮压路机适度碾压稳定,使玻璃纤维土工格栅与原路面粘结牢固。
  按照施工规范严格控制沥青砼面层的摊铺。
  4.4铺筑沥青砼面层
  摊铺沥青砼面层时,要注意不能使土工格栅产生褶皱,可先在土工格栅上人工撒布少量沥青;采用改性沥青,提高沥青混合料的低温抗裂性和抗老化能力;严格按照规范要求合理施工,控制好碾压温度与碾压次数。
  5.施工中的注意事项
  水稳预切缝时,切割机前方不得站人,以免发生安全事故。土工格栅铺设后沥青面层摊铺前严格控制运送沥青混合料车辆的出入,禁止车辆在格栅上急转弯、急刹车,避免土工格栅折损、刺破、撕裂等损坏。玻纤土工格栅背胶易溶于水,雨天或路面潮湿时不得施工
  玻璃纤维土工格栅为玻璃纤维制造,对人体皮肤易产生刺激作用,施工时工人须戴防护手套。
  大气温度低于10度或路面潮湿时,不得浇洒透层油
  6.结语
  沥青混凝土路面中加铺玻纤格栅是一种物理改性沥青混合料,相当于对沥青混合料进行加筋,可以显著提高路面结构的抗拉、抗剪和抗弯拉强度,约束沥青混合料的变形,提高沥青路面高温抗车辙能力、低温抗缩裂能力和抗疲劳寿命,防止沥青路面反射裂缝,延长了沥青路面的使用寿命。玻纤格栅的施工工艺容易掌握,具有轻作业性,施工质量完全可控。从成本的角度看,铺设玻纤格栅投入很少,可以明显延长沥青路面使用寿命,在某高速公路的表面层下铺设玻纤格栅,经实践证明具有显著效果,值得推广应用。
  参考文献
  [1]JTJ032—94公路沥青路面施工技术规范.北京:人民交通出版社,1994.
  [2]JTJ0036—98公路改性沥青路面施工技术规范.北京:人民交通出版社.1998
  [3]JTJ/T0l9—98公路土工合成材料应用技术规范.北京:人民交通出版社,l998
  

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