沥青路面裂缝原因及处治方法

康根苍

摘要:针对日益增多的沥青路面,沥青路面养护任务也将逐淅增加,沥青路面裂缝是沥青路面病害常见病害之一,本文就沥青路面纵横向裂缝的现象进行了分析,找出裂缝产生的原因,并总结了几种养护修补方法的优缺点,提出路面裂缝修补技术的建议。

关键词:沥青路面;裂缝成因;裂缝修补技术

沥青路面由于受面层结构、气候、地形、地质条件、行车等多种因素的影响,沥青路面建成通车后,都会产生不同程度的路面裂缝。宁夏区的盐兴公路,冬季极限最低气温-32℃。于1999年正式建成通车。因长期行车辗压及冬季气温过底等因素影响,通车的当年路面即产生横向温度裂缝,并呈逐年增加趋势。到2008年3月底累计完成沥青路面灌缝修补22.28万米,路面灌缝成为日常养护工作中的一项重要内容。现将盐兴公路通车9年来的沥青路面裂缝修补技术介绍如下。

1 沥青路面裂缝的现状

盐兴公路红寺堡段大部分属于山陵重丘区。从路表面裂缝情况看,软基路段内的裂缝最多,平均每千米路面裂缝212m。裂缝最窄0.2mm,最宽的裂缝约12mm。最长的纵缝连续长2863m,纵缝合计长5891m,横缝合计长176969m。其中多数路面横向裂缝长5～10m,约占总量的70%。横向裂缝密度最大的段内92条/km。挖方段内路面裂缝较少,平均150m一道。地基土质为低液限粉性土路段内裂缝较多,砂土路基段内的路面裂缝较少。9年来完成的路面裂缝修补长度分别为2000年9239m,2001年10425m,2002年15860m,2003年18482m,2004年20864m,2005年35568m,2006年36028m,2007年37285m,2008年39056m。

2 路面裂缝原因分析

沥青路面开裂的原因和裂缝的形式多种多样。影响沥青路面裂缝的主要因素有:沥青质量和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件(特别冬季气温的变化及其变化幅度)、交通量和车辆类型以及施工质量等。按开裂的形式主要分为纵向裂缝和横向裂缝。

2.1 纵向裂缝

盐兴公路墩墩梁段K186+400-K193+700,路面纵向裂缝较为普遍,最长一条约2.8km,究其原因主要是由于路基变形引起的,该段地基土为低液限粉性土。路基填土高度为2.8～3.2m,由于路基填土不均匀,影响了路基的整体性。雨季两侧边沟积水,外侧路基浸泡使地基和路基含水量饱和,造成地基承载力下降,路基整体强度降低,在超重车荷载作用下产生路面纵向开裂。此种裂缝的位置多沿行车轮迹方向,开裂时间在雨季后发生。随着冬季气温的下降,在温度应力的作用下裂缝继续发展。

在红寺堡以南K187+300-K189+000处存在两处纵向裂缝,均在通车半年内产生纵向开裂。在距路面外边缘2m处产生裂缝,主要是由于路基填土较高(约12m),施工控制不严,引起路基不均匀沉降而造成的。在K190+850处的纵向裂缝长179rn,距路面边缘2.5m,且双幅对称发生纵向开裂。该段路基填土高度为8m,填料为石方路堑开炸的风化土石混合料,开裂主要原因是:原地面为沟壑状无法进行填前碾压;路基填料自身空隙率大不易压实,路基成型后自然压密引起;路基填料粒径大,压实功能小,无法检测压实度。该段纵向裂缝宽达3.5cm,裂缝两侧相邻高差达1.5cm,纵向呈台阶状,严重影响行车舒适性。

2.2 横向裂缝

横向裂缝是沥青路面常见病害之一。导致路面横向裂缝有多种原因,如温度变化、地基变形、半刚性基层反射裂缝、行车荷载疲劳裂缝等。横向裂缝有以下几种表现形式:

低温横向收缩裂缝。沥青混凝土是一种热胀冷缩型材料,其温度收缩系数约为25×10-6～40×10-6,冬季一次大幅度降温产生的拉应变可能达300×10-6～500×10-6,远远超出沥青混合料的极限拉应变,沥青面层表面薄弱处就会产生裂缝。沥青面层的薄弱处越多,产生的横向低温裂缝愈多。

温度疲劳裂缝。由于环境气温反复升降,在沥青面层中产生温度应力,温度应力的反复作用使沥青面层产生温度疲劳裂缝。

反射裂缝。高速公路路面基层普遍采用水泥稳定级配碎石材料,水泥碎石的抗压强度要求不断提高(≥4MPa)。而水泥碎石干缩和温度收缩特性,导致基层成型后一般存在明显或隐性裂缝,裂缝间距约为15～30m。在行车荷载作用下,特别是京秦高速公路超重车较多的情况下,半刚性基层底部产生过大的拉应力,导致基层开裂。随着荷载的反复作用,裂缝会逐渐扩展到沥青面层。

其它横向裂缝,如由于桥头路基沉降引起的沿桥涵台背方向的横向裂缝,路面施工工作接缝开裂,桥面铺装水泥混凝土绞缝质量不好而引起纵向开裂等。

3 裂缝对沥青路面的危害

沥青路面裂缝是常见病害之一。如果沥青路面裂缝得不到及时修补,将对路面的使用寿命和行车舒适性带来影响。裂疆对沥青路面的危害主要表现在以下几个方面。

缩短路面的使用寿命。裂缝的初期(1-2年内)对路面的使用性能无明显影响,但随着路表面雨水或雪水的逐渐浸入,导致裂缝两侧的路面结构或土基含水量增加,在行车荷载作用下,加速了路面的破坏。

纵向裂缝的发生容易形成沿行车方向呈台阶状,影响行车的舒适性。

桥头跳车处的路面横向裂缝,在路面积水的作用下加速了跳车现象的发展。

块状的路面纵横裂缝如不能及时修补,将很快发展成为网裂,松散甚至坑槽。

4 沥青路面裂缝的修补方法

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。我区北部冰冻地区沥青路面裂缝的修补时间一般在每年的2月为宜。

沥青路面裂缝修补方法很多,一般可根据裂缝的宽度和深度确定具体的修补工艺,盐兴公路在过去的9年中,根据路面裂缝的实际情况主要采用了下述3种裂缝处理方法:压浆法;沥青灌缝;溶剂性改性沥青材料灌缝。

结语

高速公路沥青路面裂缝是一项经常性任务。如何改进裂缝修补工艺,提高修补质量,延长路面使用寿命是我们急待解决的重要问题。要想保证灌缝质量和寿命就必须满足3个条件:(1)灌缝材料应具有良好的粘结力;(2)低温状态下具有优良的延伸性和弹性;(3)灌缝材料应具备持久的抗老化和抗疲劳能力。

盐兴公路通车几年来沥青路面裂缝修补工作的开展,使我们体会到,公路应从长远利益出发,提倡预防性养护,不断采用新材料、新技术,建议采用性能优良的密封胶材料对路面裂缝进行处理。但考虑到密封胶过高的弹性会给新摊铺沥青混合料的压实造成影响,对即将实施罩面大修的路面裂缝,建议采用标准槽非贴封灌缝方式。具体采用何种方法对沥青路面裂缝进行修补,应视裂缝的程度、数量、费用、工艺和使用寿命进行综合分析。

参考文献

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