反射裂缝防治（通用9篇）
反射裂缝防治 篇1
在交通运输中, 公路工程施工建设质量的好坏严重影响着国民经济的发展。虽然我国公路建设取得了令人瞩目的成绩, 很多好的经验得到了积累, 但是在公路建设中依然存在许多质量问题亟需解决。如沥青路面反射裂缝问题就显得较为突出, 而通过相应的防治技术, 能够有效解决这一问题, 使工程质量得到大幅提升。
1 反射裂缝的概况
反射裂缝是指在面层裂缝出现前期路面基层产生裂缝, 且把基层裂缝向面层反射。在温湿循环应力与荷载重复应力的相互影响下, 基层裂缝与初始缺陷在面层底部出现集中应力现象, 这种现象的产生, 致使开裂问题出现于面层底部, 并逐步扩展到面层底部, 随之向上拓展, 最后导致整个面层都存在裂缝, 并形成反射裂缝。按照裂缝产生的原因不同, 反射裂缝可进行两类划分。其一, 荷载型反射裂缝, 是指在车轮荷载作用下, 半刚性基层底部有拉应力出现, 且该应力在半刚性材料抗拉强度以上, 进而开裂问题出现于其底部, 同时在行车荷载的重复应力下, 底部裂缝逐渐向其上方扩展, 致使裂缝问题产生于沥青面层。半刚性材料的抗拉强度、荷载重复应力的多少、持续时间等都是形成裂缝的主要因素。也就是说半刚性基层厚度增多, 将快速降低其底面拉应力;当面层增加厚度等同于基层厚度, 与基层拉应力降低速度相比, 面层速度更快。其二, 非荷载型裂缝, 其反射裂缝引发的原因在于半刚性材料温度收缩、干燥收缩或路基沉降不均匀等。此时往往由基层顶面引发温缩、干缩裂缝。干缩裂缝较细, 伴随水分逐步降低, 裂缝宽度则会增加1 mm~3 mm以上。横向为干缩裂缝的主要方向, 其级配集料具有连续性、均匀性, 碾压施工中减少最佳含水量, 加大压实密度时, 其结构层裂缝出现量不多。
2 加铺沥青层结构设计分析
2.1 美国地沥青学会法
本文以美国地沥青学会法作为参考依据, 进行加铺沥青层通用厚度设计的选择, 如表1所示, 该规定对水平拉应力、竖向剪应力等进行了充分思考。表中要求将100 mm设为厚度最小值, 该厚度将使挠度减小20%。如加铺层厚度在10 cm以上, 需对其他方案进行分析, 如破碎稳固法, 裂缝松弛法增设等。
mm
2.2 COE法
COE提出, 可通过公式 (1) 计算加铺沥青层, 如下。
其中, 混凝土层厚和沥青层厚当量转换系数可通过A表示, 3为A值;在加铺后为对原有面板层裂缝扩展情况进行有效控制, 可选取f作为其系数, 伴随交通强度、路基强度变化, 要求f=0.6~1.0之间;原有面层板状况系数可由Cb表示;原有混凝土板厚度则由h0表示。
3 沥青路面反射裂缝防治措施分析
在充分了解与掌握半刚性基层沥青路面反射裂缝概念的同时, 可通过以增加铺层厚度、应力吸收层设置等对其进行有效防治。其特点对比如表2所示。
3.1 增加铺层厚度
面层厚度在15 cm以上时, 可对反射裂缝扩展现象进行有效防范, 同时能够起到车辆荷载剪应力减少的作用。据相关资料显示, 将沥青面层10 cm铺设到贫混凝土上, 在反射裂缝形成前通过标准轴载 (8.2 t) 累计次数为10×10次, 当15 cm为沥青面层厚度时, 则20×10次为其通过标准轴载累计次数, 其反射裂缝只有24%;当17.5 cm为沥青面层厚度时, 则可用于施工。
3.2 应力吸收层设置
将隔离层设置到罩面层与旧路面间, 其选用的材料要求具有较小弹性模量, 一般可选用砂、石屑等, 其作用为应力集中被消除, 现阶段最常见的为土工布、增设APP改性沥青油毡层。土工布可降低界面结合力, 并对罩面层拉应力进行有效减少, 进而达到应力集中减小的目的, 避免水向表面渗入, 降低损坏罩面层的程度及位移量。APP改性沥青油毡的功能则是避免地表水由原有混凝土板向土基内渗入, 防止地下水由原有混凝土板之间的接缝向加铺层进入, 导致加铺层材料被水侵蚀, 避免材料强度下降。
3.3 加筋沥青层法
该方式选取的材料具有极大强度、弹性模量, 从而对加罩层抗拉强度加以提高。在沥青路面反射裂缝有效缓解的众多处理措施中, 玻璃纤维格栅应用较多, 其能够将沥青混凝土整体抗拉强度有效增强, 是铺装层受力状态得以改善的重要途径, 该方式的应用能够降低永久变形产生机率, 避免裂缝大量出现于路面。
3.4 隔离层设置
裂缝隔离层设置到原有面层, 避免原有面板接缝位置的弯沉差对沥青加铺层上层造成极大影响, 进而对反射裂缝出现的可能性有效降低。密级配沥青碎石混合料是裂缝隔离层构成的主要材料, 其将密级配沥青混凝土平整层、粘结层铺设到其上面, 随后将面层铺设到平整层、粘结层上。
3.5 处治原有面板
不仅要对面板自身进行处理, 还需处理好板下基础、接缝等。处理基础可对路面承载能力得以提升, 并达到板缝竖向位移减小的目的。要求清理干净损坏的面板及接缝内的杂物, 随后将具有防水功能的沥青类材料进行填筑、压实, 确保沥青面层加铺前不存在任何质量问题。
3.6 面层性能改善
要求加铺面层自身的低温抗变形、抗拉、抗剪等能力有效提升, 除此之外, 还要适当减小沥青混合料高温稳定性, 以此避免或降低反射裂缝的出现。改性剂作为改性沥青的主要成分, 其能够改变改性沥青的结构性能, 进而对改性沥青的力学性能、粘度等有效改善, 并对反射裂缝的扩展进行有效控制。
3.7 锯切横缝
如接缝具有极小宽度, 原有路面板过长, 且具有较大路面材料收缩系数及层间过于紧密粘结时, 温度型反射裂缝极易出现于罩面层。这种情况下, 应选取锯切横缝的方式减少长度, 于原有混凝土面层横缝部位相对应, 将新的横缝在加铺沥青层上锯出, 随后将填料填入缝隙内, 要求在通车前填入, 要求缝隙密封严密, 避免渗入水等。
4 结语
综上所述, 在公路施工中, 反射裂缝作为路面施工必须思考的问题, 其裂缝深浅和大小都会严重影响公路路面的使用情况, 不但会大大增加车辆对路面的冲击力, 而且使行驶车辆的稳定性和舒适性受到一定影响。所以, 施工单位只有对施工技术进行不断创新, 对公路施工中存在的质量问题进行积极解决, 采取科学有效的防治措施进行反射裂缝处理, 才能够使我国公路工程建设的整体质量得到不断提高, 促进公路建设行业的健康稳定持续发展。
摘要：将沥青加铺层铺设到原有混凝土路面进行补强, 如在温度应力及荷载应力长期影响下, 沥青加铺层位置极易受损, 进而出现反射裂缝。反射裂缝产生后, 水分极易向路面内部结构渗入, 进而出现剥落问题, 且诱发裂缝扩展, 导致路面性能恶化速度加快, 为减少、延缓沥青路面反射裂缝的出现, 必须对反射裂缝的概况、加铺层设计及防治措施进行分析与探讨。
关键词：沥青路面,反射裂缝,防治措施
参考文献
[1]弓福.加宽路基沥青路面反射裂缝防治技术研究[D].哈尔滨:东北林业大学, 2014.
反射裂缝防治 篇2
【关键词】水泥；沥青；路面；反射裂缝
在旧水泥路面改建工程中，直接在原有水泥混凝土路面上铺筑沥青罩面层是既经济有快捷的一种方法。但是，旧水泥混凝土路面层的接缝或发展性裂缝往往在通车数年内会很快反射到沥青加铺层上，即形成反射裂缝。反射裂缝形成后受环境因素影响进一步发展，将会影响基层和面层，缩短沥青面层的使用寿命，因此，采用何种技术来延缓与减少反射裂缝的发生和发展是旧水泥混凝土路面沥青加铺技术的关键。
1.反射裂缝的形成机理
由于原水泥混凝土面层在接缝或裂缝附近位移的存在，而引起接缝或裂缝处沥青加铺层内出现应力集中，从而造成沥青加铺层的反射裂缝。接缝或裂缝附近产生位移的原因，主要是因为环境温度的变化而引起的原混凝土面板的水平方向伸缩和因为外荷载作用而引起的原混凝土面板边缘的竖向弯沉。
按形成原因，反射裂缝按裂缝可以划分为张开型反射裂缝和剪切型反射裂缝。
1.1张开型反射裂缝
张开型反射裂缝可分为两种。第一种是由于年温度变化引起的反射裂缝，如图1。由于沥青混凝土加铺层黏附在原混凝土面板上，原混凝土路面板因年温度变化而收缩（或伸展）时，会带动沥青混凝土加铺层出现相应的收缩（或伸展）变形，使得接缝处沥青加铺层随着水泥混凝土路面板产生收缩（或伸展），从而引起了张开型反射裂缝。
第二种是由于昼夜温差导致的反射裂缝，如图2。由于昼夜温度的变化使温度在沥青加铺层和原水泥混凝土路面板中的不均匀分布，并且由于不同材料具有不同的热膨胀系数，从而造成了水泥混凝土板及沥青加铺层的收缩及翘曲，使沥青混凝土加铺层产生了张开型反射裂缝。
图1 年温度变化引起的张开型反射裂缝
图2 昼夜温差引起的张开型反射裂
1.2剪切型反射裂缝
剪切型反射裂缝，如图3，是由于车轮外荷载经过原混凝土面板间的接缝时，先经过的混凝土面板先向下弯沉，之后后经过的混凝土面板再向下弯沉，同时先经过的混凝土面板回复弹起，导致原混凝土面板接缝两侧的板端出现弯沉差，使处于混凝土面板间接缝上方的沥青加铺层混凝土经受较大的弯拉应力和剪切应力，当这种弯拉应力和剪切应力超过加铺层沥青混凝土的弯拉强度或抗剪强度时，沥青加铺层便会出现反射裂缝。当原混凝土路面板的厚度越薄，板间接缝的传荷能力越弱，基层的刚度越小时，车辆荷载作用下的弯沉差就会越大，因此，沥青混加铺层出现反射裂缝可能就会越大。
图3 车辆荷载引起的剪切型反射裂缝
我国幅员辽阔，各地区的温度、交通条件以及路面结构状况差异很大，因而，引起沥青加铺层反射裂缝发生的原因也各不相同。有些地区沥青加铺层产生的反射裂缝主要是由温度原因引起的，而有些地区沥青加铺层产生的反射裂缝主要是荷载作用引起的，还有些地区沥青加铺层反射裂缝的产生是温度和荷载共同作用所造成的。
针对主要因温度原因而产生反射裂缝的情况，在选择沥青加铺技术时，可以选择采用降低加铺层与原混凝土路面板间黏附阻力或者增加沥青加铺层抗拉强度的技术方案；针对主要因荷载作用而产生反射裂缝的情况，在选择沥青加铺技术时，可以选择采用降低原混凝土板间接缝处边缘弯沉量或者增加沥青加铺层抗弯拉强度和抗剪切强度的技术方案。在施工工程中，要根据改建公路的具体情况，分析可能引起沥青加铺层反射裂缝的主要原因，有针对性地提出防止或减少反射裂缝发生、发展的技术措施。
反射裂缝在沥青加铺层中产生的初期对路面的使用性能影响并不大，但随着时间的发展，雨水或雪水会随着反射裂缝渗入到路面结构各层，尤其是裂缝附近的土基含水量将会明显加大，甚至饱和，以至于明显降低路面结构的承载能力，在大量行车荷载反复作用下，加铺层结构将会产生冲刷和卿泥现象，导致裂缝两侧沥青加铺层发生碎裂，加铺层将出现较大的垂直相对位移，影响路面的使用性能，这将加速路面的破坏，降低路面结构的使用寿命。
2.反射裂缝的控制方法
应采取有效的技术措施和控制方法来防止和减少沥青加铺层反射裂缝，如锯切横缝、增加加铺层厚度、设置裂缝缓解层、破碎和稳固原混凝土板、设置夹层等。
2.1锯切横缝
锯切横缝技术是在旧水泥混凝土路面板之间的接缝位置对应的沥青加铺层上预先切出一条横缝，来阻止反射裂缝发生的一种沥青加铺技术。这种加铺方法，可以控制不规则裂缝的发生。采用这种技术要做好接缝的密封工作，用专用的路用密封材料缝填塞锯切的横缝，以保持沥青面层锯切的横缝的密封性。锯切横缝的加铺技术适用于旧混凝土路面结构状况良好、面板之间的接缝处板边弯沉量较小的混凝土路面。
2.2增加加铺层厚度
增加加铺层厚度这种技术措施在国外的旧水泥混凝土路面改建工程中应用较多。通过增加沥青混凝土加铺层厚度，可以减少原水泥混凝土面板面温度收缩的对加铺层的影响，降低加铺层的拉应力；同时，增加沥青加铺层厚度还可以增加路面结构的弯曲刚度，从而使混凝土板间接缝处的弯沉差降低，以减少沥青加铺层的剪切应力，以达到延长路面使用寿命的目的。
2.3设置裂缝缓解层
设置裂缝缓解层的加铺技术是通过铺设大粒径沥青混合料的方法来防止沥青加铺反射裂缝发生与发展的一种技术措施。裂缝缓解层的沥青混合的矿料最大粒径在25～53mm之间，混合料具有较大空隙，一般空隙率在25%～35%之间。
裂缝缓解层所用的沥青混合料的特点是大粒径矿料含量多、空隙率较大、沥青的含量少。这种结构可以使旧水泥混凝土板间释放的应变能得到充分的吸收，使接缝处的沥青加铺层的应力集中减小，从而延缓反射裂缝向上发展的速度。
2.4破碎和稳固原混凝土板
破碎和稳固原混凝土板的技术是采用专用的混凝土破碎机，将水泥混凝土板破碎成一定尺寸的碎块，然后用压实设备在破碎的混凝土面板上碾压，使破碎的混凝土面板稳固地坐落在原路面基层上，破碎的混凝土面与原路面基层顶面之间无空隙。破碎与稳固技术适用于旧混凝土面板的损坏严重、断板率较高的情况。
破碎后的水泥混凝土板的变成很多小的板块，在温度下降时小的混凝土板块收缩位移明显降低，从而使沥青加铺层的拉应力也大大降低。在原水泥混凝土面板破碎和固定之前，应清除混凝土板接缝（或裂缝）内的杂物；在摊铺沥青混合料加铺层前，需填补所有裂缝、接缝和不平处。
2.5设置夹层
在旧水泥混凝土面板与沥青加铺层之间设置夹层，可以使沥青加铺层的应力或应变因为远离应力集中区域的接缝端而降低，并且改变沥青加铺层的抗拉和抗剪能力，从而有效阻断了旧混凝土板反射裂缝向上发展的速度。夹层可以根据材料与工艺的不同划分为不同的种类，目前，国内较为常用的夹层主要有三类：土工织物夹层、橡胶沥青应力吸收层、格栅等。
3.结束语
复合式沥青路面防治反射裂缝 篇3
1 增加沥青层的厚度
在德、法、英、比利时、西班牙、奥地利等国家是采用典型结构法, 并通过适当增加面层的厚度等措施来减少反射裂缝。沥青加铺层设计主要是加铺层厚度计算, 此厚度由行车荷载和减缓反射裂缝的要求确定。有关文献表明, 加40mm沥青加铺层可减小10mm水泥混凝土下面层厚度。因此, 沥青加铺层的主要作用是提高路面的表面使用功能, 而对承载作用贡献不大, 水泥混凝土板是主要的承载层。
增加沥青层的厚度, 能延缓反射裂缝的出现, 但过厚不仅不经济, 而且易出现车辙。根据《公路水泥混凝土路面设计规范》 (JT-GD40-2002) , 高速公路和一级公路的沥青层最小厚度宜为10cm, 其他等级公路的最小厚度宜为7cm, 且一般采用两层密实型沥青混凝土结构。
2 铺设应力吸收层
目前, 在国内常用的应力吸收层有沥青橡胶层和STRATA反射裂缝应力吸收系统。
2.1 沥青橡胶层。
沥青橡胶应力吸收层 (SAMl) 起着一种软介层的作用, 它能把接缝位移引起的应力完全消散在夹层中。其施工方法为:把一种橡胶沥青加热到180℃时, 以1.22~1.63kg/m2的用量洒铺, 再趁热撒布预先拌好的等粒径砂 (14kg/m2) , 厚度为9~13mm。
2.2 STRATA反射裂缝应力吸收系统。
STRATA反射裂缝应力吸收系统是一种专门用于水泥混凝土路面的沥青罩面方法, 包括应力吸收层和罩面层两部分。它不但可以延缓反射裂缝, 还可以消减行车载荷在水泥板接缝处产生的位移对表面层的疲劳破坏, 特别是对防止水对路面基层侵蚀的作用非常明显。
3 设置大粒径沥青碎石过渡层
在水泥混凝土与沥青罩面层间设置大粒径沥青碎石层, 这种混合料的集料最大粒径达4~5cm, 所含细集料极少, 集料颗料间嵌挤良好, 沥青含量在2.5%~3.5%之间。因此, 有良好的抗变形能力, 并能减少和延缓反射裂缝。该技术在国内外应用获得了成功。其应注意的问题包括:防止沥青混合料运输过程中沥青发生析漏;应确保压实充分, 形成稳定的沥青碎石层;应确保排水通道畅通, 防止积水。
4 土工织物法
土工织物 (如土工布或玻璃纤维格栅) 也常常用于水泥路面与沥青罩面中间层, 其目的是改善沥青罩面层的受力性能和抗变形能力。但在实际应用中, 只有少数工程达到了减少和延缓反射裂缝的作用, 不能防止反射裂缝的产生。有相当多的项目却没有作用, 在经历一个冬季后很快出现反射裂缝。主要原因是在施工中没有拉紧 (要求张拉伸长率达到1%~1.5%) 土工布或玻璃纤维格栅, 不能和沥青罩面协同受力、变形。
土工织物对沥青混凝土起着加强的作用, 而且也是一种有效的防水层。必须用沥青黏结层填充织物的孔隙。如果织物的接缝很宽, 又没有填充, 便没有足够的沥青渗入纤维织物, 织物也就起不到防水的作用。当然土工织物的物理及力学性质, 要满足路用性能的要求, 即抗腐蚀、耐热、抗拉强度、顶破与撕裂强度及变形特性等。施工时, 应先清扫水泥混凝土路面, 洒一定量阳离子乳化沥青, 铺土工织物, 并立即铺筑沥青混凝土。一般沥青混凝土的厚度在5cm以上。据有关资料介绍, 铺设一层土工织物, 其预防反射裂缝的效果相当于修3~4cm沥青混凝土。目前, 在我国聚酯玻纤布在复合式沥青路面中应用较广, 具体各工序施工要求如下:
4.1 清理旧有路面。
首先一定要用清洁工具将路面清扫干净;将路面上尖锐的部分予以铲除;对于路面严重裂缝、破碎处, 应铲除其破碎部分, 并且采用沥青混凝土或沥青砂修补原有缝裂、坑槽、找平;凹处较严重时, 应采用沥青混凝土填平。在安装前, 路面应当干燥, 没有污物、尘土和碎石。
4.2 接缝处理。用高压空气清除接缝内杂物 (水、脏物、土、杂草、油脂、废物等) ;接缝采用沥青混合料 (沥青及石粉混合料) 填充。
4.3 喷洒沥青黏层。
根据旧路面的粗糙度和聚酯玻纤布的饱和量及温度限制, 黏油的用量一般控制在0.8~1.2kg/m2之间;热溶沥青的喷洒温度应控制在160~180℃之间;喷洒机械最好用小型的手工控制洒布机械, 热沥青的喷洒宽度应该要比聚酯玻纤布宽5~10cm左右;喷洒要均匀, 切忌黏层油量不足或条纹状喷洒。施工的关键工序是喷洒沥青黏层。
4.4 铺设聚酯玻纤布。
技术要求:平整无折、皱, 并及时铺设 (在喷洒沥青高温状态下) , 铺设可采用人工及机械铺设, 接口处应相互搭接15cm。
4.5 铺设沥青混凝土面层。采用热拌、热铺沥青混凝土, 沥青混凝土罩面层厚度以不小于5cm为宜。
4.6 碾压。
碾压时压路机从路边起压向路中, 双轮式压路机每次重叠宜为30cm。不得在新铺沥青混凝土上转向掉头及左右移动或突然刹车。
5 采用加筋沥青混合料或改性沥青混合料
水泥板的接缝或裂缝是不可避免的, 也难以在层间阻止裂缝的反射, 因此采用抗裂性能好的罩面材料是必由之路。使用数量较大的软沥青虽改善了抗裂性能, 却易造成车辙和泛油。因此, 可在沥青混合料中掺加聚丙烯或聚脂合成纤维, 增加混合料的抗拉强度。这种混合料能通过特制的裂缝反射试验机测试其在轮载作用下的断裂特性, 却不能获得其对温度应力的影响。该技术在国外获得了良好的效果, 是当前防反射裂缝方面的前沿课题之一。
综上所述, 不难看出目前的各种技术均无法解决反射裂缝问题。因此, 应集中研究控制裂缝的严重程度。目前正在使用的一种方法, 就是在沥青层上锯缝并进行密封。这既可以防止水或异物进入, 且有利于释放沥青层内的应力。这种处理方法, 可以减少反射裂缝处的剥落, 尤其在设接缝的配筋长路面板上的沥青混凝土层更有效。
摘要：复合式沥青路面为了解决反射裂缝问题, 常用的措施有:提高基层强度与刚度, 或横缝设传力杆, 以减小相邻板弯沉差;提高沥青混合料的强度和抗拉伸性能;从结构设计上着手解决, 如在水泥混凝土板与沥青层之间设置沥青橡胶层、沥青砂层、沥青混合料连接层 (过渡层) 、土工织物、钢丝网、油毡、锯口封缝等。本文介绍几种复合式沥青路面防治反射裂缝的技术措施。
关键词：复合式沥青路面,反射裂缝,防治措施
参考文献
[1]于淑杰.沥青路面反射裂缝处治措施探讨[J].建筑科技, 2007.
反射裂缝防治 篇4
摘要：反射裂缝已成为半刚性基层沥青混凝土路面和在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层的主要质量通病。本文对沥青路面产生反射裂缝的机理进行分析，并提出了减少沥青路面反射裂缝的措施。
关键词：沥青混凝土路面；反射裂缝；措施
1引言
沥青混凝土面层是直接承受行车荷载作用和大气降水、温度变化影响的路面结构层，具有足够的结构强度，良好的温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水性。与此同时，反射裂缝已成为半刚性基层沥青混凝土路面和在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层的主要质量通病。
2反射裂缝产生机理
沥青路面的反射裂缝的形成具有复杂的原因，与材料性能、结构层组合设计、温湿循环、车辆荷载疲劳作用以及施工工艺等有关。半刚性材料、沥青材料对温度和湿度变化比较敏感，在其强度形成过程中以及营运期间会产生干缩裂缝和低温收缩裂缝。在路面交通荷载重复作用下，半刚性基层的这种干缩裂缝和收缩裂缝会扩展到沥青路面面层形成反射裂缝。在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝士面层中，反射裂缝的产生与发展是由旧水泥混凝土路面板的垂直与水平位移所造成，而这些将引起路面的破坏，缩短路面的使用寿命。因此，采取切实有效的技术措施防止或延缓沥青路面开裂和反射裂缝的产生，并对已发生的裂缝进行治理是十分必要的。
3减少沥青混凝土路面反射裂缝的措施
3．1通过施工工艺的改进来减少反射裂缝
由于沥青混凝土面层需要和半刚性基层配合才能产生良好的承载力和稳定性，但如果增加沥青面层的厚度来抵消基层反射裂缝的力量，通过计算面层要达到32cm以上才能抵御裂缝的产生，这么做从经济性和适用性上是不可取的。所以可在水泥稳定土基层和沥青面层之间增加一个15cm以内的过渡层，这个过渡层能很好的抵消由基层传上来的反射裂缝的力量，从而将反射裂缝对于沥青面层的影响降到最低。3．1．1倒置结构
方法是增加10cm左右的人工级配砾土在水泥稳定土的上面，也叫倒置结构。这种做法成本增加少，施工方便，但是施工要严格控制级配和密实度，同时要控制好碾压的次数和振幅，以免将水泥稳定土的强度破坏，这种方法适用于二级以下的公路以及城市主干道的施工。反射裂缝可减少80％。
3．1．2增加沥青稳定碎石过渡层。
方法是在水泥稳定土基层上增加沥青稳定碎石过渡层。针对北方地区道路工程的交通量及交通组成特点，保持路面结构组合对交通荷载承受能力和防滑安全功能要求，采用防止半刚性基层沥青路面裂缝反射为主要设计方案。上面可采用道路专用增强纤维渗量为0．15％ 1 的改性沥青玛蹄脂碎石混合料，减薄了水泥稳定砂砾半刚性基层厚度，增加了6cm左右沥青稳定碎石过渡层。使得整体沥青路面在强度、刚度和稳定性上具有优良路面的品质，又增加了防止裂缝向沥青面层反射的技术措施。3．2通过材料性能的改进来减少反射裂缝 3．2．1掺加纤维料
纤维的掺入，明显改善了沥青混合料的劈裂强度，降低了低温劈裂模量、提高了疲劳寿命。特别是通过低温、直接拉伸和弯曲梁试验，测试了纤维沥青材料的断裂韧度、蠕动劲度和应力松弛能力，用物理力学分析方法论证了纤维沥青材料的加劲作用和断裂韧度变化。从而显示纤维材料提高了沥青混合料的抗裂能力。通过纤维品种的评选和纤维用量的变化，配置出适应本地区改性沥青纤维SMA混合料。3．2．2混合集料的应用
沥青稳定碎石混合料不同于沥青碎石材料。根据功能分析，采用有一定细集料数量的连续级配的集料组合。提出的沥青稳定碎石ATS一25及ATS一30两种混合集料，建议级配值介于沥青混凝土和沥青碎石之间，它的抗车辙稳定性优于沥青混合料士材料，其强度和结构稳定性高于沥青碎石。形成具有整体结构密实，又有一定空隙的大集料嵌挤型连接过渡层材料。同时为指导施工生产和质量控制，提出了ATS混合料的稳定度、流值、空隙率和建议沥青用量等材料实验技术指标。改变了AM材料嵌挤失稳，空隙过大的不利倾向。3．3通过对沥青混凝土加筋增强自身粘聚力来减少反射裂缝
沥青混凝土加筋能提高路面结构层对裂缝的抑制能力、对横向剪切破坏的抵抗能力等，以达到延长路面结构的疲劳寿命、节省材料、降低费用的目的。我国很早便开始对PG和物网栅进行应用研究，研究了塑料格栅具有两种功能：一是能提高沥青结构层的强度具有长期的抗拉应力的能力；二是能使应力均匀分布在较大的面积范围内，减轻沥青结构层的徐变作用，最终达到防止沥青路面开裂的目的。加筋格栅具有减薄沥青层厚度、防治反射裂缝、减少车辙作用等特点，能加强沥青混合料的整体抗拉强度，有效地改善路面结构应力分布，抵抗和延缓由于路面基层裂缝引起的沥青混凝土路面的反射裂缝，从而提高路面的使用寿命，在来年复查减少对于路面的影响一般在60—80％左右。它受隔栅的施工以及摊铺技术影响，由于摊铺机托梁下的沥青混凝土料搓动隔栅形成臃起，使得刚摊铺的沥青面层碾压后由于格栅的回缩又形成新的裂缝，即使用混凝土料修补后还是有细小的沉降形成长条凹陷，影响平整度，这在摊铺时要特别注意，在碾压后再用细料修补，直到平整。3．4精心施工
在基层施工中，应注意湿式养生并及时做封层处理以防止基层初期破坏和干缩裂缝产生。
1．在基层采用预留缝(缝深不小于二分之一板厚)，在缝处铺设土工织物，防止产生不规则裂缝进而导致反射裂缝的产生。
2．确保基层的压实度并充分注意其压实的均匀性，防止基层不均匀沉陷而导致开裂。3．作为防治半刚性基层沥青路面反射裂缝重要措施土工织物的应用，在施工中应注意清除铺设层面的杂物，并使其铺设牢固、顺直、搭接合理(一般以15—20em为宜)、粘层油温度适中，避免人为或施工机具对其损坏而达不到预期效果。
4．沥青橡胶在施工中应重视沥青的稠度，橡胶粉的品种、细度和含量，搅拌温度与时间，并与施工方法密切结合，切忌在潮湿的半刚性基层上直接铺沥青橡胶应力吸收薄膜，应在基层铺一层沥青上封层并使其干燥以保证其质最。
5．对原有路面处理、防裂层施工、加铺层摊铺等进行严格控制，严格工序交接制度，防止隐蔽工程留有隐患。
4总结
反射裂缝的产生主要是由于半刚性基层的温度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层或级配碎石以及合理施工是消除和减少反射裂缝的有效措施。
参考文献
反射裂缝防治 篇5
本文的典型路段调查主要针对路面的使用状况和病害进行分析,调查路段为新疆地区具有代表性的两条路线:北疆G312线,南疆G314线。
1.1 调查区域的气象资料
调查区域的气象资料见表1。
1.2 典型路段病害统计
具体调查数据见表2和表3。
(DR-路面综合破损率PCI-路面状况指数)
1.3 典型路段病害分析
南北疆主要道路的调查路段钻芯取样表明,大部分路段的损坏为裂缝、车辙。面层出现横向裂缝而基层却没有开裂的情况很少出现,而且面层和基层部位的裂缝出现位置的上下基本对应,说明路面裂缝主要为基层的反射裂缝,同时,由于昼夜温差及季节性温度变化较大,由温度应力产生的横向裂缝在北疆路段十分严重。
1.3.1 北疆路段裂缝病害成因
1)冬季严寒将产生低温缩裂,温差大会导致温度疲劳裂缝,半刚性基层裂缝会进一步形成反射裂缝;
2)中下面层疲劳破坏产生的疲劳裂缝;
3)该地区的大部分路段属于夏热冬寒,裂缝中渗入的水分与地下水分的上移聚集在面层底部和基层顶面上;春季冻融,就会产生冻胀破坏,使沥青与集料的粘附性降低,造成水损坏,从而降低了路面的强度。
1.3.2 南疆路段裂缝病害成因
1)半刚性基层的反射裂缝;
2)面层的沥青材料低温抗裂性能差。
综合以上分析可知,反射裂缝是形成新疆地区南北疆各等级道路损坏的主要原因,必须采取有效可行的措施予以防治。
2 沥青路面反射裂缝扩展机理
2.1 裂缝扩展的基本型式
断裂力学认为,在外力作用下,裂缝的扩展有3种基本型式,即张开型(I型)、滑开型或剪切型(II型)、撕开型(III型),如图1所示。
1) 张开型裂缝(I型)。 正应力σ和裂缝表面垂直在正应力作用下,裂缝尖端处上下两个平面张开而扩展,且裂缝扩展方向和σ的作用方向垂直,裂缝上下表面产生彼此相反的张开位移,如图1(a)所示。
2) 滑开型或剪切型裂缝(II型)。 剪应力τ平行于裂缝表面、垂直于裂缝前缘。在剪应力作用下,裂缝的上下两个平面相对滑开,一个沿着裂缝扩展方向,另一个背离扩展方向,如图1(b)所示。
3) 撕开型裂缝(III型)。 剪应力τ平行于裂缝表面和裂缝前缘。在剪应力作用下,裂缝上下两个平面撕裂而扩展,裂缝相对错开,裂缝上下表面产生方向相反的离面位移,如图1(c)所示。
2.2 沥青路面反射裂缝的产生和发展
反射裂缝分为荷载型裂缝和温度型裂缝。车轮荷载经过接缝或裂缝时会对沥青面层或加铺层产生两次剪切作用、一次弯曲,在裂缝一侧时,主要以剪切型式引发反射裂缝,如图2所示。车轮荷载经过裂缝正上方时,以张开型式引起反射裂缝;温度变化使得路面结构产生两种变形:第1种是由于四季及昼夜温差导致温度在各个结构层中分布不均而产生温度梯度,且不同材料的热膨胀系数不同,造成沥青加铺层的收缩及翘曲从而在加铺层中产生张开型反射裂缝,如图3所示。第2种是由于温度下降致使接缝处沥青加铺层产生收缩而引起的张开型反射裂缝。总之,沥青路面反射裂缝主要为由交通荷载引起的张开型裂缝(I型)和剪切型裂缝(II型)以及由温度变化引起的张开型裂缝(I型),或者由I型及II型构成的复合型裂缝,而撕开型裂缝(III型)则较少。
3 反射裂缝的防治措施
为防止或延缓反射裂缝的产生和发展,国内外道路工程界的专家、学者们进行了大量的理论和室内外试验研究。对反射裂缝采取的防治措施主要体现在3个方面:一是针对半刚性基层材料自身,二是在面层与基层之间设置应力吸收夹层,三是改善沥青面层性能或加铺层性能。
对于半刚性基层而言,其设计强度要根据路面结构在一个很宽的值域内取值,一定剂量的结合料、良好级配的集料、高质量的保湿养生可以避免半刚性基层的干缩裂缝,同时也可以通过控制细料的含量减小半刚性基层材料的温缩裂缝。
改善沥青面层性能或加铺层性能:一方面可以降低半刚性基层的温度变化,减小裂缝或接缝处沥青面层或加铺层的温度应力;另一方面,可以明显增加路面结构的整体弯曲刚度,降低半刚性基层裂缝处的弯沉及弯沉差,减小沥青面层或加铺层的剪应力,从而延长路面的使用寿命。
目前,随着改性沥青的研究深化,综合各种裂缝的防治措施,将新型改性沥青用在防治路面裂缝上不仅能提高道路的使用性能,而且会在设计和施工上降低防治难度,同时能与应力吸收夹层很好的结合,针对新疆昼夜温差大、南北疆气候差别大等特点,稳定型橡胶改性沥青是一种兼具高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳、水稳定性能好的应力吸收层沥青混合料,应用于半刚性基层与沥青面层之间或旧路面与沥青加铺层之间,以防止或延缓反射裂缝的产生,并会实现密封隔水并加强上下层之间的粘结作用,同时,应力吸收层具有施工方便、施工周期短、开放交通早、性价比高、可回收利用等优点。在新疆地区的道路建设上,改性沥青应力吸收层将会对裂缝起到很好的防治作用。
4 结 论
1)由于年温差及昼夜温差较大的气候特点,近几年迅猛增长的交通量是造成新疆地区高等级道路产生反射裂缝的主要原因,而防治反射裂缝的方法主要有增加沥青面层或加铺层厚度、设置土工合成材料夹层、设置应力吸收夹层、设置大粒径开级配沥青碎石裂缝缓解层等方法,针对不同情况的破损路段采用相对应的防治措施,不能简单的从防治方法上着手,还要注意在设计和施工工艺上按照规范要求进行施工。
2)无论从经济角度还是施工方面来看,改性沥青应力吸收层是防治反射裂缝的有效可行措施,我们要加大对新材料、新工艺的研发,找出一种新型改性沥青来提高道路的使用性能。
摘要：国内高等级路面以半刚性基层沥青路面结构形式为主,新疆属于温带大陆性干旱、半干旱气候,具有季节性以及昼夜温差大、干燥少雨等特点,使新疆内路面反射裂缝等病害更为突出。目前,反射裂缝已成为新疆最常见的路面病害形式之一,不仅降低路面使用性能,而且缩短了路面使用寿命,以南北疆2条国道为背景,主要从反射裂缝的产生原因及扩展机理出发,提出相应的防治措施。
关键词：沥青路面,半刚性基层,反射裂缝,防治措施,应力吸收层
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反射裂缝防治 篇6
旧水泥砼路面加铺沥青层的主要施工流程如图1所示。首先需对旧水泥混凝土板块进行调查与分析, 根据调查结果将板块划分为不同的类型, 针对不同的类型分别采取不同的处理措施对板块进行处理, 处理方法可以参考不同的设计与施工规范;然后需对原路面的接缝进行处理, 如果路面需加宽, 则需要对新绑加宽的水泥混凝土板块与旧路面进行连接处理;对老混凝土路面病害处理完毕后, 最后进行“白+黑”沥青混凝土路面加罩。在改建的实践过程中, 最突出的问题是如何防止反射裂缝。世界各国在防裂研究上做了大量的试验和实践, 取得了许多成功的经验, 但至今没有形成统一的方案。《公路水泥混凝土路面设计规范》JTGD40 - 2002对沥青加铺层结构设计作了规定, 但对减缓反射裂缝的几种措施中并没有指明主要防裂措施和辅助防裂措施。
2 沥青混凝土加铺层反射裂缝成因
沥青加铺层反射裂缝的扩展模式主要有剪切型反射裂缝及张拉型反射裂缝。交通荷载及温度作用是引起反射裂缝的两大因素。剪切型反射裂缝通常由交通荷载引起。车轮荷载驶经接缝 (或裂缝) 时, 在车轮偏荷载的作用下, 接缝 (或裂缝) 两侧的板端出现弯沉差, 使接缝上方的沥青混凝土加铺层承受较大的弯拉应力和剪切应力。此弯拉应力和剪切应力若超过沥青混合料的弯拉强度或抗剪强度, 在接缝 (或裂缝) 处就会出现反射裂缝。而温度变化可引起张拉型反射裂缝。沥青混凝土加铺层粘附在旧面层板上, 旧面层板因温度下降而收缩时, 由于旧面层板与加铺层的层间粘附阻力, 沥青混凝土加铺层也会相应出现收缩变形。混凝土板的收缩在两条接缝 (或裂缝) 内进行, 混凝土板降温时会导致接缝 (或裂缝) 上方的沥青混凝土加铺层内出现较集中的拉应力。此时拉应力若超过沥青混合料的抗拉强度, 加铺层便出现开裂。
反射裂缝一般先出现在轮迹处, 然后再向两侧发展, 初期时对路面的使用性能影响不大;但随着雨水或雪水的浸入及沥青的氧化, 裂缝两侧的路面结构层, 特别是裂缝附近的土基含水量加大, 甚至饱和, 在大量行车荷载反复作用下, 产生动水压力。由于水泥稳定砂砾基层抗冲刷能力较低, 旧水泥混凝土路面便出现唧泥现象, 水泥混凝土板底脱空, 垂直相对位移加大, 路面结构的承载能力大幅下降, 路面加速破坏, 使用功能丧失, 使用寿命缩短。因此, 沥青加铺层反射裂缝的控制成为旧水泥混凝土路面改造的最重要技术问题。
3 控制措施
世界各国在防裂研究上做了大量的试验和实践, 取得了许多成功的经验, 但至今没有形成统一的方案。实践过程中, 对反射裂缝的防治措施主要有以下四种方法。
3.1 应力吸收法
应力吸收是指在罩面层和原路面之间设置隔离层, 主要采用弹性模量较小的材料, 如土工布、油毛毡、改性沥青卷材等。这种方案本质上就是消除水泥混凝土板缝处的应力集中, 把被加罩的沥青混凝土面层由应力产生的微小形变传递给低模量的隔离层, 隔离层隔离了加罩层的形变, 从而起到了吸收应力的作用。目前应力吸收使用较多的是土工布, 但土工布施工质量难以保障, 所以近年来有其他材料代替土工布, 如纤毛胎基的改性沥青卷材等。这种方法的对温度型反射裂缝效果明显, 但是要求原水泥混凝土板块板体性能应良好。另外应力吸收层影响结构整体性, 故加罩部分应有良好的路面结构。而且新材料价格较高。
3.2 加筋法
加筋法从本质上来说就是提高面层沥青混凝土的弹性模量, 增加沥青面层的刚度, 使沥青面层提高抗裂抗拉能力。在实际应用中, 加筋有多种方法常用的有铺设钢筋网、铺设玻璃纤维格栅、采用加筋纤维沥青混凝土等。这种方法如果运用合理, 能较明显减缓反射裂缝的开展, 对增加路面结构强度也有帮助。但是加筋工艺各不相同, 施工工艺较为复杂, 加筋材料价格较高。
3.3 锯缝法
锯缝法是在加罩后的沥青面层上锯缝, 并使锯缝与原水泥路面的接缝对齐, 然后再灌缝封住, 施工中一般采用锯横缝。这种方法是在沥青面层上预先留下假缝或称预切缝, 使裂缝沿着设计要求的位置开展。当裂缝通过灌缝材料后, 养护单位仅需重新灌缝即可。此方法养护费用低, 养护效率高, 但是施工较为复杂, 尤其是要在摊铺时标明每条需要预切的缝的位置。适用范围较小, 如果设计中心线与原路面中心线不在一条直线上时, 采用此方法就会明显影响外观。
3.4 破碎原水泥路面法
破碎原水泥路面法就是将原水泥混凝土完全破碎成小块状, 再用重型压路机压实, 然后再在上面摊铺沥青混凝土。这种方法国外使用广泛, 防反射裂缝效果最好, 但是工艺复杂, 需专用的破碎设备, 理论上破碎后的路面在压实后不能有有任何松动, 否则将增加罩面层厚度, 施工费用较高, 施工噪音大。
4 防治对策
为防止沥青混凝土路面反射裂缝的产生, 可以考虑采用如下四种措施。
(1) 在水泥混凝土纵、横缝处贴“SBS防裂贴”;
(2) 设不小于3厘米厚的AC-10沥青混凝土找平层, (其厚度具体根据道路纵断面设计高与现状路面之间的高差确定) , 该层有吸收应力的作用, 能有效缓解沥青混凝土路面反射裂缝的产生;
(3) 设防裂土工材料;
(4) 采用SBS改性沥青。
结合笔者设计与施工经验, 认为需要从以下三个环节对反射裂缝进行控制。
①认真做好老路调查、检测, 是决定老路利用率的前提。
②合理布设沿线管线。
③确定合理的结构层及防裂措施, 措施有:
一是防止基层的不均匀沉降 在新老衔接且不易压实处做砼基础, 设格栅、传力杆;
二是改善沥青面层性能 SBS改性沥青;
三是设置应力分散防水层 AC-10应力吸收防裂土工布SBS防裂贴。
5 结语
旧水泥混凝土路面改建是目前我国公路技术领域的一大课题, 目前尚无相应的设计规范和方法, 因此需要按照一定的施工流程进行施工, 才能保证质量。诸多防裂措施中, 应首先考虑从功能上起主要防裂作用的应力缓解层, 在有条件的情况下, 辅以辅助防裂措施。需要对施工的各个环节进行控制, 才能做到少出现、甚至不出现反射裂缝。
参考文献
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反射裂缝防治 篇7
截至2006年底,我国高速公路总里程已达到了4.5万多km,一、二级公路总里程也已达到了20多万km。在这些道路的路面结构中,超过80%的基层采用的是半刚性基层材料。半刚性基层具有良好的整体性,有较大的扩散荷载的能力。然而,十几年的使用表明,铺筑半刚性基层的沥青路面普遍存在早期损坏现象,半刚性基层发生干缩裂缝和温缩裂缝是个无法改变的事实,这必然会导致沥青路面发生反射裂缝。它的存在破坏了路面结构的整体性和连续性,并在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),而且随着雨水或雪水的浸入,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。
2 防治反射裂缝的主要措施
2.1 稀浆封层
稀浆封层技术是以级配碎石材料为骨料,以满足技术要求的乳化沥青材料为结合料,加入适量的水、填料和必要的外加剂,在专用稀浆封层机具内,在行驶过程中按设计比例配制成具有一定技术性能的稀浆混合料。由于稀浆封层的集料比较细,油石比较高,有一定的韧性,对防止轻微的裂缝反射有一定效果。
2.2 SAMI应力吸收薄膜
SAMI是一层柔软的应力吸收层,一般采用薄层改性沥青或沥青橡胶。设置SAMI的目的是吸收下承层水平位移导致的高应力,阻止下层裂缝尖端延伸至面层。国外曾采用SBS和EVA(乙烯醋酸乙烯)橡胶沥青应力吸收中间层(SAMI)防止反射裂缝,具有一定效果,证明其可以减少和延缓反射裂缝,同时形成的富油层起到较好的防水渗作用。
2.3 土工织物中间层
土工织物中间层对沥青面层底的箍固作用大大增强了沥青面层的抗裂强度,国外自20世纪80年代以来广泛使用,多用于具有严重裂缝的旧沥青路面或水泥路面上加铺沥青新面层的中间防裂层,品种多为编织尼龙、无纺聚丙烯和玻璃纤维等[3]。其中以无纺聚丙烯(Petromat)效果较好。一般来说,土工织物中间层对于垂直差动位移和水平位移较大(温缩严重)的情况产生的效果不大,此外,其防裂效果可能较短暂。
2.4 增设格栅
格栅包括聚丙烯或聚醋土工格栅、玻璃格栅和金属格栅。土工格栅的厚度为0.8 mm～11 mm,模量为900 MPa～2 500 MPa,临界应力和应变与织物相近;金属格栅的厚度为2 mm～4 mm,其模量可达到8 000 MPa～10 000 MPa。刚度大的夹层对于降低加铺层内因温度下降而引起的应力和应变作用不如软夹层,但对于降低荷载产生的应力应变的作用则远大于软夹层。采用复合式夹层(下层为应力吸收层,上层为金属格栅),虽然可以象软夹层那样减少温度引起的反射裂缝,但仍保留了软夹层不能降低加铺层荷载应力的缺点。
2.5 科氏(Strata)反射裂缝应力吸收系统
Strata系统是美国Koch公司专门针对反射裂缝而开发的,其胶结材料采用高弹性的聚合物材料,集料最大粒径为9.5 mm,混合料弹性模量较低,承受变形的能力较强。科氏反射裂缝应力吸收系统一般能延缓反射裂缝出现,最少可达2年;与格栅和沥青罩面相比,可延缓整体出现反射裂缝3年～5年。
2.6 在面层与基层之间增设优质级配碎石层
采用具有一定厚度的优质级配碎石作为上基层,而半刚性材料作为下卧层。这种上柔下刚式的“组合基层”在很大程度上能够防止和减少半刚性基层反射裂缝,同时级配碎石基层还能充当具有排水功能的基层(见图1)。级配碎石作为散粒结构具有不传递拉应力、拉应变及级配碎石上基层本身处于三向受压的特殊受力状态,这种结构上的特点及受力状态使其能充分吸收其下层裂纹释放的应变能,同时级配碎石的隔离作用改善了半刚性基层的温度、湿度状况,极大地减少了半刚性基层遭受的温度和湿度变化,从而从根本上大大地消除了半刚性基层的温缩和干缩,减少了反射裂缝[5]。
2.7 大粒径沥青碎石裂缝缓解层
大粒径沥青碎石混合料中大粒径矿料多、空隙率大、沥青含量少,这种多空隙结构可有效地阻断裂缝尖端的扩展路径,消散及吸收由交通荷载及环境温度变化所产生的应力及应变,延缓接缝处反射裂缝向上扩展的速度;由于大粒径沥青碎石裂缝缓解层的厚度一般为8 cm～12 cm,该结构的隔离作用改善了半刚性基层的温度、湿度状况,极大地减小了半刚性基层遭受的温度和湿度变化,从而从根本上消除了半刚性基层的温缩和干缩,减少了反射裂缝;加铺层设置大粒径沥青碎石裂缝缓解层后,路面结构的整体强度有所提高,延缓沥青加铺层荷载型反射裂缝的产生与扩展速度。
2.8 采用半柔性基层
半柔性基层以原有半刚性基层和沥青面层的刨碎料为石料,以新加入的乳化沥青或其他形式的沥青为结合料,再加入其他外加剂混合均匀后碾压而成(见图2)。由于有沥青的加入,半柔性基层的弹性模量介于半刚性基层和沥青面之间,并在两者之间起到了良好的过渡作用。同时,半柔性基层具有一定变形能力,能有效地延缓半刚性基层的反射裂缝、防止水损害、增强结构整体性、节约资源、延长路面使用寿命[6],适合在高等级半刚性沥青路面公路的大修工程中采用。
3 结语
1)根据断裂力学的理论,如果面层与基层完全失去粘结就可以完全消除由于基层开裂而对沥青面层的应力集中,国内外对防裂材料的研究主要集中在低弹性模量、高韧性的应力吸收材料上,用这种材料铺设的应力吸收层从结构的角度延缓了裂缝尖端的应力集中,因此起到了较为明显的防裂效果。
2)在选择夹层类型时,应对诱发反射裂缝的主要原因以及不同夹层减缓反射裂缝的效果进行具体分析。
3)根据断裂力学分析和路面结构设计原理,采用稀浆封层、SAMI应力吸收薄膜、土工织物中间层或玻纤格栅、Strata科氏应力吸收系统等措施,吸收和缓冲反射裂缝的能量有限,在温差和湿度变化不是很恶劣的条件下,可以在一定程度上防止或延缓裂缝反射;通过增设优质级配碎石基层、大粒径沥青碎石裂缝缓解层、半柔性基层等措施,由于其具有一定厚度的和较大的空隙率,能大量吸收反射裂缝的应力和应变能,不传递拉应力、拉应变,同时具有一定的隔离作用。
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反射裂缝防治 篇8
水泥混凝土路面是我国公路路面面层主要形式之一, 在二十世纪八九十年代被大量采用。目前, 我国现有的水泥混凝土路面, 有相当一部分已接近或超过设计年限, 有的虽未达到设计年限, 但由于交通量剧增, 汽车轴载日益重型化及设计、施工等方面的原因, 导致路面损坏, 使用品质下降, 影响了道路的使用功能。与沥青路面相比, 水泥混凝土路面的修复比较困难, 传统的凿除破板后重新翻修的方法不仅费时费力, 而且浪费资源。而在旧水泥路面加铺沥青面层能有效地改善其使用性能, 同时充分利用原有水泥路面, 造价低, 施工方便, 且对交通、环境影响小, 因此在国内外旧水泥路面改造工程中应用最多。然而沥青加铺层中迅速发展的反射裂缝是需要解决的主要问题, 能否成功防治关系到改造后道路的使用效果及寿命。
松滋市主城区道路全部是水泥混凝土路面, 经过十几年的运营, 出现不同程度的损坏, 包括板块断裂、板角断裂、错台等情况, 严重影响行车的舒适性和安全性, 分别于2008年和2010年在旧水泥路面上加铺沥青混凝土罩面层。笔者结合此工程实例, 对如何延缓沥青罩面层反射裂缝的产生进行有效探索。
2 反射裂缝分析
旧水泥混凝土路面上加铺沥青层是一种特殊的路面结构, 其应力应变特性与一般弹性层状体系有较大的差别, 产生反射裂缝主要有荷载型反射裂缝和温度型反射裂缝两方面原因。由于接裂缝的存在, 旧水泥混凝土路面作为基层的整体强度降低, 而且在外力荷载作用下, 沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车辆通过不连续的板体时, 沥青混凝土加铺层中由于接裂缝两侧相邻板块产生竖向位移差, 而出现较大的剪切应力, 这种剪切应力是沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝的最主要原因。另外, 由于路面暴露在大气中, 受气温周期性变化的影响, 沥青加铺层和旧水泥混凝土面板都会膨胀, 产生温度应力。由于旧水泥混凝土路面的应力在接缝处不连续, 因此沥青加铺层同时承受它本身以及旧路面所产生的温度应力, 特别是在冬季气温较低时, 沥青混凝土加铺层会因为与接裂缝对应处的拉应力过大而开裂, 形成所谓的温度型反射裂缝。
20世纪60年代起国外开展了防治沥青加铺层反射裂缝的研究。我国自20世纪80年代以来也进行了诸多研究, 这些研究主要集中在针对控制反射裂缝产生和发展的力学分析上, 并提出了一些防范措施, 涉及整个路面结构, 这些措施大致可分为改善沥青罩面层性能、设置中间加筋层和增设补强层三类。同时大量的研究都指出, 反射裂缝很难完全消除, 只是出现得迟早而已。在水泥混凝土路面上成功铺筑沥青混凝土面层, 将反射裂缝的出现时间、频率降至最低值, 延长路面使用寿命, 是本工程的一个研究重点。
3 沥青加铺层设计
沥青加铺层设计主要是沥青加铺层结构及厚度设计, 而厚度由行车荷载和防止反射裂缝两个因素控制。由于水泥混凝土面板强度较高, 将其作为基层, 在其上加铺沥青混凝土的这种路面结构, 强度一般能满足要求, 关键是防止反射裂缝的产生。为防止反射裂缝的产生, 国外多采用加厚沥青加铺层的方法, 适当增加加铺层厚度对防治反射裂缝是十分有效的, 但当罩面层厚度大于12cm时再增加厚度对防治反射裂缝效果并不显著, 也不经济。单纯依靠增加厚度的方法也有其弊端:一方面增加厚度必将增加路面造价;二是增加加铺层厚度受到路面标高的限制, 城市道路改造中必须尽量减小加铺对街道排水管网系统、人行道及两边商铺的影响, 故而这一方法对于城市道路改造是不可取的。
借鉴国内外成功的经验, 本工程拟采用在旧水泥混凝土路面与沥青混凝土加铺层之间设置高强度和高模量的玻纤格栅的方案, 对沥青混凝土面层进行加强处理。路面结构由上而下依次为:AK-13I细粒式改性沥青混凝土厚5cm, 粘层油洒布量为0.3L/m2, AC-25I粗粒式沥青混凝土厚7cm, 满铺玻纤格栅, 接缝乳化沥青铺贴土工布, 粘层油洒布量为0.8L/m2。
由于沥青加铺层降低旧混凝土板荷载应力的效果很有限, 加铺层下的旧混凝土路面仍起关键的承载作用, 旧混凝土板的应力和混凝土弯拉强度在设计中起控制作用。为此, 对旧水泥混凝土路面补强修复也是防治和减缓沥青加铺层反射裂缝的重要措施。经过对现有道路进行弯沉检测, 本次改造设计中决定对不同路段根据具体情况采取不同的旧路补强修复措施, 对现有混凝土行车道面板已出现破碎、断板、脱空严重或实测弯沉值大于或等于45 (0.01mm) 的板块采取挖补处理, 对实测弯沉值小于45 (0.01mm) 的板块, 根据板块具体情况对其脱空处进行压浆处理。
4 玻纤格栅施工方法
4.1 铺设路面的处理
玻纤格栅的使用效果与铺设路面的处理情况密切相关, 在铺设前必须将路面上可能影响格栅与底层结合强度的物质如油脂、油漆、封层料、水渍、污物等彻底清除干净, 使铺设表面清洁干燥。玻纤格栅上感压式背腹属水溶性物质, 如路面有水迹时, 应待路面干燥后再进行铺设。铺设格栅之前需洒粘层油, 粘层油如使用乳化沥青, 需在完全破乳干燥后铺设格栅。
4.2 玻纤格栅的铺设与固定
格栅铺设可由拖拉机或汽车改装的专用设备进行铺设, 也可人工铺设。玻纤格栅每卷产品的纸筒两端各标有橙色和蓝色标记, 在开始铺设之前, 应选择胶面向下, 确定上述标记颜色各在某一端, 以方便施工而不致将胶面铺错。格栅铺设时, 应保持其平整、拉紧, 不得起皱, 使格栅具备有效的张力, 铺完之后用胶轮的轻型压路机碾压1-2遍。
目前常用的玻纤格栅有带自粘胶和不带自粘胶两种。带自粘胶的可直接在已平整的基层上铺设, 不带自粘胶的通常采用钢钉固定法。本工程采用不带自粘胶的玻纤格栅, 采用固定钢钉法铺设玻纤格栅时, 先将一端固定铁皮和钢钉固定在已洒布粘层沥青的下层结构上, 钢钉可用锤击或射钉射入。再将格栅纵向拉紧并分段固定, 每段长度为2~5m。也可按收缩缝间距分段, 钢钉位置设于接缝处。要求格栅拉紧时玻纤纵横向均处于挺直张紧状态。
在实际施工中, 一般在洒布粘层油后直接摊铺玻纤格栅, 压路机紧随后碾压, 其效果较好, 玻纤格栅也不易起波浪。
结束语
旧水泥混凝土板块之间接缝或裂缝引起的加铺层反射裂缝问题仍是目前路面工程中的一个难题, 设置中间玻纤格栅加筋层, 造价较低, 施工工艺也不复杂, 防治反射裂缝效果明显。我市城区道路“白改黑”工程2008年施工时未设置玻纤格栅加筋层, 设计厚度为10 cm, 在通车半年时间开始陆续出现反射裂缝, 2010年施工时设计了玻纤格栅加筋层, 厚度增加为12 cm, 现已竣工通车6个月, 目前路面总体使用状况良好, 没有出现反射裂缝, 由于裂缝的发展需要一定的时间, 还需做进一步的观察与检测。
摘要：本文结合松滋市城区道路改造工程实践, 通过对防治反射裂缝方案设计、材料性能试验并结合中间加筋层施工工艺对旧水泥混凝土路面沥青罩面层防治反射裂缝的方法进行研究。重点介绍采用玻纤格栅加筋防治反射裂缝的作用机理及施工方法。
反射裂缝防治 篇9
关键词：白改黑路面,反射裂缝,夹层
1 概述
水泥混凝土路面具有的主要优点有:强度高;;稳定性好;耐久性好;养护费用少;经济效益好;有利于夜间行车, 曾受到各公路建设部门的欢迎, 这种路面在我国的经济发展建设中发挥了重要的作用, 可是, 随着车辆的不断增多和荷载的加重, , 而且由于长期使用, 混凝土路面没有达到设计年限就出现了严重病害, 大量的水泥混凝土路面面临维修改造, 目前常用方案为:水泥路面再生利用和水泥路面上加铺罩面[1], 在改造中加铺层反射裂缝是个普遍难题。它是指由于基层下卧层的不连续导致面层底面开裂, 裂缝逐渐向上延伸, 直至穿透面层, 反映为表面的裂缝[2]。如图1所示。
2 路面白改黑反射裂缝的成因及类型
一般情况下反射裂缝与旧水泥混凝土板的裂缝与接缝相对应, 如果沥青罩面层与旧路面板之间有较好的粘结性能, 则反射裂缝的产生和发展是主要是由于旧水泥混凝土路面板的移动所造成的, 而这些移动又主要来源于温度变化、行驶车辆及两者的综合作用[3]。反射裂缝的类型主要有:温度型反射裂缝和荷载型反射裂缝, 如图2、3所示。
3 路面白改黑反射裂缝的夹层防治
夹层系统是一种有效地防治反射裂缝的方法。夹层材料常见的有沥青碎石、应力吸收层薄膜夹层 (SAMI) 、土工布、玻玻璃纤维格栅, 此外常用的还有沥青砂和钢筋网等。其固定方法见下表11所示。
夹层系统在道路结构中的作用取决于夹层体系的类型[5], 其作用有:通过加紧作用在裂缝附近承受张拉应力, 减少了裂缝沥青加铺层应力;通过水平位移的限制, 阻止了反射裂缝的向上扩展, 并控制剥落。
针对目前路面白改黑中反射裂缝存在的主要问题, 进行了试验设计。采用往返轮载试验, 用小轮在试件表面沿直线往返运动, 模拟车轮运动状态对试件进行疲劳加载, 夹层材料:A是土工布, , B是玻纤格栅, C是聚酯玻纤布, D是橡胶应力吸收层。试验模型如下图4所示。
在试验中, 观察裂缝发展情况, 记录裂缝开裂和行车次数。以此来判断夹层对沥青加铺层抗裂性能影响, 加铺层裂缝贯穿加铺层最终开裂次数见表2所示。
4 结论
本文阐明了水泥混凝土路面白改黑加铺工程中反射裂缝的类型及原因, 并针对反射裂缝的成因及类型采用工程上常用的夹层系统进行防治, 通过室内试验, 施工工艺和质量控制指标的分析后, 进一步从实践上验证了夹层系统在防治加铺层反射裂缝的可行性, 同时说明该方法是目前技术经济综合分析最优的方法, 总结如下:
4.1 反射裂缝类型, 主要有温度型和荷载型, 对它们各自形成原因进行了分析。
4.2 通过试验分析可知, 防治效果最差的是土工布, 最好的是聚酯玻纤布。
参考文献
[1]韩大建.工程结构作用极值分析方法研究[J].建筑科学与工程学报, 2008:25-68.
[2]中华人民共和国建设部GB/T50283-1999公路工程结构可靠度设计统一标准[S].北京:中国计划出版社, 1999:124-125
[3]沙庆林, 高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社, 2001:12-13.
[4]郑健龙, 周志刚.沥青路面抗裂设计理论和方法[M].北京:人民交通出版社, 2002:20-22.