冻胀裂缝。修筑沥青路面后,由于隔绝了土基与大气间气态水的流通,改变了路基路面结构的水温状态,当温差变化大时,路基路面内部的水分可能积聚在沥青结构层下,因此必须根据当地条件,强调基层的水稳性。采用较薄的沥青面层时,特别是在旧路改建加铺沥青层的情况下,要采取措施加强层间联系,以防止水平力引起的破坏。
有效减少沥青路面裂缝,不但要从以上分析考虑,还应从以下设计与施工两个方面进行考虑:
1、设计方面:
(1)合理的路面结构设计和厚度计算,可以满足沥青路面强度和承载能力的要求,基本解决荷载型裂缝产生的问题。路面结构设计及各层厚度要充分考虑交通量轴次、材料、施工条件、气候等实际情况。要加强路面结构方案比选工作,根据交通量大小、重型车辆构成比例,选定合理的路面厚度。对重车方向、长距离陡坡路段应进行专门设计。
(2)在进行半刚性路面设计时,首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层,并采用合适的沥青面层厚度,确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
(3)选用高温稳定性与低温缩裂性好、松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在稳定度满足要求的前提下,优先选用针入度较大的沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下,应采取改善沥青性质的措施。比如采用改性沥青混合料(包括用改性沥青拌制沥青混合料和将改性剂或外掺剂直接拌入沥青混合料中两个途径)改善沥青混合料的热稳定性和低温抗裂性能,提高沥青路面的高温辙性能,减少由车辙引起的裂缝发生,并延长疲劳寿命。
(4)沥青面层采用密实型沥青混凝土。沥青混凝土的强度是按密实原则构成的,粘结力是沥青混凝土强度构成的主要因素,骨料的摩阻力和嵌挤作用占第二位。沥青混凝土设计最好采用Ⅰ型,运用骨架密实结构,粗骨料选用二到三种级配,尽量不采用通料,保证路面各层混合料配合比设计的科学性、合理性,是预防沥青路面早期损坏的基础。混合料组成设计除满足规范要求外,更要注重原材料指标、混合料性能指标的相互匹配与合理性。要针对当地实际情况对混合料技术性能指标做适当的调整、增加。矿料级配组成设计要按照“均匀、嵌挤、密实”的要求进行,不能简单照搬规范规定级配范围的中值,可适当增加中间档次粗集料的用量,调整为骨架密实型结构,使沥青混合料的各项指标均达到理想状态,提高粘结力,减少空隙率,防止水侵害的发生,提高混合料的抗车辙性能。
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(5)为更好地提高表面层抗温度裂缝性能,可采用橡胶沥青或聚合物改性沥青在沥青混凝土表面做一封层,对于于以避免产生温度裂缝的地区,特别在质量较差的沥青时,沥青面层碾压结束后,每隔一定距离预先锯一条横向通缝,缝深可为层厚的1/2-1/3。
(6)使用土工织物设置应力消减(应力吸收)中间层,并能起到隔离、防水防渗的作用。
(7)要高度重视路基路面防排水设计,按照“以防为主,防排结合”的原则,做好路基、基层、面层的防排水综合设计,尤其挖方路段及中央分隔带、土路肩等部位的排水问题。中央分隔带需要植树绿化时要认真做好防排水层,对防排水难以做好的路段,可采用表面封闭的中央分隔带形式。对于设置拦水带或路缘石的路段,尤其纵坡平缓、降雨量大的路段,应适当加密开口及边坡排水设施。路基水文状况不良路段,应设置排水垫层和横向盲沟。对于超高路段宜尽量采用内外半幅单独排水方案;土路肩宜尽量选用碎石或砂砾等透水性材料填筑,以利路面横向排水。年降雨量较大地区的高速公路,可在结构内部及边缘土路肩内设置排水设施。对于植草的土路肩,其排水设计还要考虑土路肩与硬路肩标高差、横坡及植草的疏稀程度。为保证防排水设施的有效性,可适当提高设计富余量以保证排水通畅。
2、施工方面:
施工过程是其质量形成的关键环节。直接影响面层质量的施工环节主要是面层本身的施工、基础施工及相关联接层的施工。
(1)确保路基、路面碾压的密实性,减少因不均匀沉陷而引起的裂缝。部分基层压实度不足的问题。在最大干密度确定的情况下,基层的压实度与混合料中粗、细集料的比例特别是粗粒料的含量密切相关,当粗粒含量很大时,即使压实度超过100%,并不表示该基层已经密实。因此,要避免拌和料离析,保证其拌和的均匀性,并适当增大压路机的碾压吨位、增加碾压遍数,确保压实密度。
(2)严格控制沥青混凝土拌和、摊铺、碾压温度。因为沥青混合料加热温度过高,沥青和矿料拌和时,沥青便被矿料的高温灼焦、沥青老化,使路面强度不足,产生松散、坑槽等病害。初压时,沥青的粘度受温度的影响而升高或降低,不同种类的沥青受温度影响也不同。在初压时温度过高或过低都应避免,当碾压温度过高时,沥青粘性低,混合料易错位和活动,推移现象较严重,还容易出现裂纹。当碾压温度过低时,沥青粘度高,又难以压实,如过度碾压,就会出现发裂现象。因此应严格控制沥青混凝土的温度。
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(3)严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。
(4)半刚性基层碾压完成后,要及时养生,禁止车辆通行,避免阳光暴晒,保持表面湿润。
(5)半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。
(6)透层或粘层完成后,应尽快铺筑沥青面层。在铺筑沥青面层前,应将表面杂物清除干净,特别在高速公路上,路面施工常与防护工程、路缘石或中央分隔带下的六孔管和排水沟等工程交错进行,使喷有透层沥青或铺有下封层的基层表面被污染,在铺筑前应该扫除基层表面的杂物和浮料,如有泥土还应该用压力水冲洗干净,如基层表面局部透层沥青或下封层脱落,则应将脱落处基层表面清扫干净后补洒透层沥青或补做下封层。
(7)严格控制接缝处理工艺,避免接缝处的平整度不好,从而产生下洼或凹起,以及由于接缝处压实度不够和结合强度不足而产生裂纹、甚至松散。
(8)加强养护管理。沥青路面在行车作用下出现小面积松散,个别坑槽后,应采取有效养护修补措施及时进行养护,特别是采用层铺法施工的贯入式路面和表面处治,初期及时养护更为重要。
五、沥青路面裂缝维修方法
沥青路面裂缝产生后,及时进行维修,控制裂缝的进一步恶化,防止路面其他病害的产生,并选用适宜、经济可行的维修方法,严格操作工艺是维修裂缝的关键。
1、灌缝修补法:
裂缝的修补具有很强的时限性,安排修补时间不当将大大影响灌缝质量和效果。一般对于北方冰冻地区,沥青路面裂缝的修补时间在每年的三月为宜。修补裂缝的最佳时机为解冻前裂缝达到最大时,若路面已解冻才开始修补就不能有效防止雨水的浸入,达不到灌缝的目的。要想使灌缝的质量和寿命提高就必须满足以下三个条件:
(1)灌缝材料应具备持久的抗老化和抗疲劳能力; (2)低温状态下,灌缝材料应具有优良的延伸性和弹性; (3)灌缝材料应具有良好的粘结力,能与沥青混合料相融合。
灌缝处理采用灌缝机进行灌缝作业。用手持喷枪把压缩空气吹向裂缝,将缝里杂物吹干净,再将沥青喷至裂缝处,然后用喷枪将细粒径的沥青混凝土灌入裂缝,再把多余或误洒的缝外沥青清除干净即可。
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凡有纵向裂缝一旦产生,不论大小,应立即进行封缝处理,并防止雨水渗入路基,同时还要加强观察,做好有关原始数据记录。
灌缝前,应将纵向裂缝清扫干净,用高压气体吹出裂缝中松动的石料和杂物、浮料。对于超车道、停靠带的纵向裂缝,一般采用裂缝灌缝胶封缝,要求裂缝灌缝胶应具有良好的流动性、弹性和粘结力。对于过细的裂缝,可让胶体自然下渗,也可用刮刀沿纵裂方向刮出4-5cm宽的灌缝胶带。一般表干2小时后,即可开放交通,这样效果比较理想。对于行车道,一般不采用此种处理方法,因为在开放交通后,溢出纵向裂缝外的胶体,在行车荷载反复作用和自然条件的影响下,在短时间内,就会发生橡胶体老化,不能和沥青层完全结合,甚至产生剥离脱落,在车轮荷载作用下,将缝中的固化胶体带起。由于纵缝贯透基层,并反射到面层,在行车道灌缝中,选用普通热沥青。对于宽度大于5mm的裂缝,在灌缝前,去除松动的沥青混凝土,在缝隙用细粒式沥青混凝土适当填充。对于过细小的裂缝,则要适当开凿,进行扩宽,然后再灌缝。在灌缝过程中,应注意尽量减少热沥青污染,以免造成路面泛油。原则上,灌缝后,沥青面应低于路面1-2mm,为防止沥青粘轮,必要时,可撒上一薄层适量的粗粒砂,。
2、切割修补法:
缝宽远大于5mm,纵向裂缝周边还伴随着唧浆、局部沉陷、错台等严重病害,裂缝发展未稳定,短时间内又无法进行铣刨加铺的路段,常选择此法。沿纵向裂缝两侧各25cm进行切割,然后凿除沥青上面层,清理干净路床及裂缝中的浮粒、松动的沥青混凝土,先用细粒式沥青混凝土填充,并初步敲实,再用热沥青灌缝,但热沥青不能溢出缝体,撒上一层石屑,最终用沥青混凝土回填修补,碾压成型。此种方法劳动强度大,效率低,速度慢,而且沿纵向裂缝方向易产生泛油现象。
3、热再生维修法;
沥青路面再生利用技术,目前已普遍应用。就现场再利用来讲,针对裂缝处的再生,首先是再生系列设备,将旧油面加热至混凝土融化松散,加入再生剂、一定数量的沥青骨料,就地拌和成新的沥青混合料,经摊铺碾压成性能较好的路面。裂缝的再生维修是先用研制成的轻便型路面加热器,在裂缝处宽5-10cm范围内,加热数分钟后,约1m长的裂缝处混凝土便可变软,缝深则加热时间长。此时,用油壶倒入适量热沥青,掺入少量砂或石屑,人工就地热拌,使裂缝处自上到下左右两边形成含油量较大的新混合料,找平撒砂养护,这样
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