淺談減少瀝青混凝土路面反射裂縫的措施

張　群

摘要:反射裂縫已成為半剛性基層瀝青混凝土路面和在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層的主要質量通病。本文對瀝青路面產(chǎn)生反射裂縫的機理進行分析,并提出最大限度地減少瀝青路面反射裂縫的措施。

關鍵詞:瀝青混凝土路面;反射裂縫;措施

前言:

瀝青混凝土面層是直接承受行車荷載作用和大氣降水、溫度變化影響的路面結構層,具有足夠的結構強度,良好的溫度穩(wěn)定性、耐磨、抗滑、平整和不透水性。與此同時,反射裂縫已成為半剛性基層瀝青混凝土路面和在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層的主要質量通病。下面將對其如何影響瀝青混凝土面層及通過施工工藝與材料的改進來減少反射裂縫對瀝青面層的影響,最大限度地減少瀝青路面的反射裂縫進行論述。

1 反射裂縫產(chǎn)生機理

瀝青路面的反射裂縫的形成具有復雜的原因,與材料性能、結構層組合設計、溫濕循環(huán)、車輛荷載疲勞作用以及施工工藝等有關。半剛性材料、瀝青材料對溫度和濕度變化比較敏感,在其強度形成過程中以及營運期間會產(chǎn)生干縮裂縫和低溫收縮裂縫。在路面交通荷載重復作用下,半剛性基層的這種干縮裂縫和收縮裂縫會擴展到瀝青路面面層形成反射裂縫。在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝士面層中,反射裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展是由舊水泥混凝土路面板的垂直與水平位移所造成,而這些將引起路面的破壞,縮短路面的使用壽命。因此,采取切實有效的技術措施防止或延緩瀝青路面開裂和反射裂縫的產(chǎn)生,并對已發(fā)生的裂縫進行治理是十分必要的。

2 減少瀝青混凝土路面反射裂縫的措施

2.1 通過施工工藝的改進來減少反射裂縫

由于瀝青混凝土面層需要和半剛性基層配合才能產(chǎn)生良好的承載力和穩(wěn)定性,但如果增加瀝青面層的厚度來抵消基層反射裂縫的力量,通過計算面層要達到32cm以上才能抵御裂縫的產(chǎn)生,這么做從經(jīng)濟性和適用性上是不可取的。所以可在水泥穩(wěn)定土基層和瀝青面層之間增加一個15cm以內的過渡層,這個過渡層能很好的抵消由基層傳上來的反射裂縫的力量,從而將反射裂縫對于瀝青面層的影響降到最低。

2.1.1 倒置結構。方法是增加10cm左右的人工級配碩土在水泥穩(wěn)定土的上面,也叫倒置結構。

這種做法成本增加少,施工方便,但是施工要嚴格控制級配和密實度同時要控制好碾壓得次數(shù)和振幅,以免將水泥穩(wěn)定土的強度破壞,這種方法適用于2級以下的公路以及城市主干道的施工,反射裂縫可減少80%。

2.1.2 增加瀝青穩(wěn)定碎石過渡層。方法是在水泥穩(wěn)定土基層上增加瀝青穩(wěn)定碎石過渡層。針對北方地區(qū)道路工程的交通量及交通組成特點,保持路面結構組合對交通荷載承受能力和防滑安全功能要求,采用防止半剛性基層瀝青路面裂縫反射為主要設計方案。上面曾采用道路專用增強纖維滲量為0.15%的改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料,減薄了水泥穩(wěn)定砂碩半剛性基層厚度,增加了6cm左右瀝青穩(wěn)定碎石過技層。使得整體瀝青路面在強度、剛度和穩(wěn)定性上具有優(yōu)良路面的品質,又增加了防止裂縫向瀝青面層反射的技術措施。

2.2 通過材料性能的改進來減少反射裂縫

2.2.1 摻加纖維料。纖維的摻入,明顯改善了瀝青混合料的劈裂強度,降低了低溫劈裂模量、提高了疲勞壽命。特別是通過低溫、直接拉伸和彎曲梁試驗,測試了纖維瀝青材料的斷裂韌度、蠕動勁度和應力松弛能力,用物理力學分析方法論證了纖維瀝青材料的加勁作用和斷裂韌度變化。從而顯示纖維材料提高了瀝青混合料的抗裂能力。通過纖維品種的評選和纖維用量的變化,配置出適應本地區(qū)改性瀝青纖維SMA混合料。

2.2.2 混合集料的應用。瀝青穩(wěn)定碎石混合料不同于瀝青碎石材料。根據(jù)功能分析,采用有一定細集料數(shù)量的連續(xù)級配的集料組合,提出的瀝青穩(wěn)定碎石ATS-25及ATS-30兩種混合集料,建議級配值介于瀝青混凝土和瀝青碎石之間,它的抗車轍穩(wěn)定性優(yōu)于瀝青混合料士材料,其強度和結構穩(wěn)定性高于瀝青碎石。形成具有整體結構密實,又有一定空隙的大集料嵌擠型連接過渡層海合料。同時為指導施工生產(chǎn)和質量控制,提出了ATS混合料的穩(wěn)定度、流值、空隙率和建議瀝青用量等材料實驗技術指標。改變了AM材料嵌擠失穩(wěn),空隙過大的不利傾向。

2.3 通過對瀝青混凝土加筋增強自身粘聚力來減少反射裂縫

瀝青混凝土加筋能提高路面結構層對裂縫的抑制能力、對橫向剪切破壞的抵抗能力等,達到延長路面結構的疲勞壽命、節(jié)省材料、降低費用的目的。我國很早便開始對PG和物網(wǎng)柵進行應用研究,研究了塑料格柵具有兩種功能:一是能提高瀝青結構層的強度具有長期的抗拉應力的能力;二是能使應力均勻分布在較大的面積范圍內,減輕瀝青結構層的徐變作用,最終達到防止瀝青路面開裂的目的。

加筋格柵具有減薄瀝青層厚度、防治反射裂縫、減少車轍作用等特點,能加強瀝青混合料的整體抗拉強度,有效地改善路面結構應力分布,抵抗和延緩由于路面基層裂縫引起的瀝青混凝土路面的反射裂縫,從而提高路面的使用壽命,在來年復查減少對于路面的影響一般在60-80%左右,它受隔柵的施工以及攤鋪是對格柵的處理影響較大。由于攤鋪瀝青混凝土的攤鋪機的托梁下的瀝青混凝土料搓動隔柵形成臃起,使得剛攤鋪的瀝青面層碾壓后由于格柵的回縮又形成新的裂縫,即使用混凝土料修補后還是有細小的沉降形成長條凹陷,影響平整度,這在攤鋪時要特別注意,在碾壓后再用細料修補,直到平整。

2.4 精心施工

在基層施工中,應注意濕式養(yǎng)生并及時做封層處理以防止基層初期破壞和干縮裂縫產(chǎn)生。

2.4.1 在基層采用預留縫(縫深不小于二分之一板厚)則只在縫處鋪設土工織物的辦法防止不規(guī)則裂縫產(chǎn)生而導致反射裂縫的產(chǎn)生。

2.4.2 確?；鶎拥膲簩嵍炔⒊浞肿⒁馄鋲簩嵉木鶆蛐?防止基層不均勻沉陷而導致開裂。

2.4.3 作為防治半剛性基層瀝青路面反射裂縫重要措施土工織物的應用,在施工中應注意清除鋪設層面的雜物,并使其鋪設牢固、順直、搭接合理(一般以15-20cm為宜)、粘層油溫度適中,避免人為或施工機具對其損壞而達不到預期效果。

2.4.4 瀝青橡膠在施工中應重視瀝青的稠度,橡膠粉的品種、細度和含量,攪拌溫度與時間,并與施工方法密切結合,切忌在潮濕的半剛性基層上直接鋪瀝青橡膠應力吸收薄膜,應在基層鋪一層瀝青上封層并使其干燥以保證其質量。

2.4.5 對原有路面處理、防裂層施工、加鋪層攤鋪等進行嚴格控制,嚴格工序交接制度,防止隱蔽工程留有隱患。

3 總結

反射裂縫的產(chǎn)生主要是由于半剛性基層的溫度干縮應力導致基層先開裂,而后在溫差應力和荷載應力共同作用下向面層發(fā)展。面層厚度和基層的溫縮性能是影響反射裂縫多少和發(fā)展快慢的主要因素。增加面層厚度,降低半剛性基層的溫干縮系數(shù),在基層和面層之間添加層或級配碎石以及合理施工是消除和減少反射裂縫的有效措施。