半刚性基层沥青路面横向裂缝成因分析

半刚性基层沥青路面横向裂缝成因分析

1沥青路面的主要疾病和原因1.1缝煤(1)沥青抗拉性裂缝的分类横向裂缝是指垂直于道路的裂缝。这是典型的半刚性路面疾病之一。按其成因不同,横向裂缝又可分为荷载型裂缝与非荷载型裂缝两大类。荷载性裂缝是由于设计不当、施工质量低劣及车辆严重超载,致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而开裂。非荷载型裂缝是由于温度、湿度的变化路面结构层产生收缩而引起的,半刚性基层的收缩裂缝及其面层的反射裂缝大多是横向裂缝。(2)大气因素作用下的开裂产生的原因有两种可能性,一种情况是沥青面层分段摊铺时,两幅接茬处未处理好,在车辆荷载与大气因素作用下逐渐开裂;另一种情况时由于路基压实度不均匀或由于路基边缘受水浸蚀产生不均匀沉陷而引起的。(3)路面土壤压碎开裂不规则裂缝主要表现为路基路面强度不足,特别是路面基层强度不足,基层被压碎开裂,造成路面产生不规则的裂缝,以及路面基层强度不均匀、疲劳强度不足产生的开裂。(4)路面结构设计不合理龟网裂缝其初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝,逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝形成龟裂。主要是由于路面的整体强度不足而引起的,其原因可能是路面结构设计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配比不当或未拌合均匀等;也可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,尤其在融雪期间冻融交加,加剧了路面的破损。沥青在施工期间以及在长期使用过程中的老化也是导致沥青面层形成网裂的原因之一。1.2变形类(1)沥青抗压强度差车辙表现为沿行车带出现横向高差,是高等级公路上的主要病害,是路面使用性能降低和导致损坏并要求进行路面维修的最主要原因。主要是由于沥青混合料级配设计不合理,稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足,使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起。另外,重载和超载车辆过多也是产生车辙的重要原因。车辙一般是在温度较高的季节,沥青面层在车辆的反复碾压下产生永久变形和塑性流动面逐渐形成。车辙通常是在伴随着沥青面层压缩沉陷的同时,出现侧向隆起,二者组合起来构成车辙。(2)路基、路面沉降沉陷是由于路基、路面产生竖向变形而导致路面下沉的现象。产生的主要原因是①由于路基局部填筑不密实或路基有墓穴、枯井、树坑、沟槽等,当受到水的浸蚀而沉陷,造成的局部沉降;②土质路堑排水不畅,路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降,引起路面局部下沉;③由于路基、路面在自然因素和行车作用下,达到进一步密实和稳定,引起的均匀沉降,一般不会引起路面破坏;④路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致,在车辆荷载作用下,路基或基层结构遭破坏而引起沉陷;⑤桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位。(3)路面材料不足搓板和波浪是指路面产生纵向连续起伏,似搓板状的变形。搓板或波浪产生的主要原因①路面组成材料设计不合理或施工质量差,导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作用;②路面基层强度不够,稳定性差;③面层与基层之间存在不稳定的夹层,面层在行车荷载的作用下推移变形而形成的波浪(搓板)。1.3缓慢(1)抗干抗雨能力影响槽路面中出现的碗状坑洞,坑槽通常是松散、龟裂等其他破损进一步发展的结果。坑槽主要原因:①由于面层材料粘结力不足或行车的反复作用下,被磨损、碾碎出现细料散失、粗骨料外露,进而骨料失去联结;②路面严重龟裂养护不及时,随着雨水的下渗造成路面面层破损;③路面基层强度不足造成基层破损而产生的路面坑槽。(2)路面与基层的粘结分离脱皮是指路面面层发生层状脱落现象,主要发生在纵坡大的路段,由于路面与基层的粘结不牢,加之汽车频繁制动产生的路面面层与路面基层的层状分离现象。(3)去那里松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落,在车辆的作用下沥青面层呈松散状态,从表面向下发展的渐进过程。1.4通荷载和温度涨缩沥青路面在存在水分的条件下,在路面结构层设计时,没有充分考虑路面结构内部排水,雨水经路表渗入后,没有良好的排水通路,积聚在路面结构内,在交通荷载和温度涨缩的反复作用下,造成路面的水损害。沥青路面的水损害从机理上分析的主要原因表现如下。外因:①超载车辆使动水压力增大,易发生水损坏;②公路所处地降雨量;③公路交通组成;④行车速度有关。内因:①沥青混合料的水稳定性不足,水的作用下沥青与石料剥离;②沥青混合料空隙率过大,水渗入沥青结构层发生水损坏;③混合料的离析、压实度不足、结构层间不做防水处理或处理不当;④不重视防排水设计,路面结构层排水不畅;⑤路面结构形式单一,结构设计不合理。1.5其他类型(1)表面织物面为复合材料路面原有粗构造衰退或丧失,路表光滑。外在原因:沥青路面在车轮反复滚动摩擦作用下,集料表面被逐渐磨光,有时还伴有沥青的不断上翻,从而导致沥青表面面层光滑。内在原因:集料质地软弱,缺少棱角,或矿料级配不当,粗集料尺寸偏小,细料偏多,或沥青用量偏多等。(2)沥青混凝土路面降低泛油沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动,使表面有过多沥青的现象称作泛油。主要原因有沥青用量过多;新建沥青混凝土路面在高温重型车辆反复作用下进一步压实,易导致沥青路面内部过多的自由沥青向上运动产生泛油;高温季节的雨水侵入下,由于粘结原因,沥青会从集料表面剥落并向上移动,产生泛油。在绝大多数情况下,泛油仅产生在行车道上,而且是间断式的片状分布。(3)路基土的水稳定性能差,路基底层土沥青路面产生冻胀主要是在冻融时期,因为水的侵入和路基土的水稳定性能差,在冬季低温且路基地下水位较高情况下,由于冰冻的作用,路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。(4)不同因素对级公路沥青路面翻浆的影响因路基湿软,路面出现弹簧、破裂、冒浆的现象。高等级公路沥青路面翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素,缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。2路面沉降异常预防为主为沥青路面早期病害处治最有效方法,以下状况要进行预防性维修:(1)面积在10m以内,由于沥青剥离,细集料跑出,表面呈蜂窝状;(2)纵横方向1m范围内沉降值超过2cm的局部沉降点,行车出现明显的跳动;(3)水渗透到基层,发现路面龟裂、网裂,出现基层冲刷翻浆;(4)由于沥青路面的水稳定性和热稳定性差,路面出现推移、车辙、拥包,推移、拥包,车辙长度在10m范围内的点,导致路面上出现局部纵向推移成搓板、横向推移出现车辙;(5)柔性和刚性结合部位等裂缝出现错台,错台差大于5mm的位置出现纵横向裂缝。3沥青路面初步疾病的处理3.1改进城市地下水岸处理的防水设计(1)如果高等级沥青路面出现唧浆,即路面出现网裂,但没有明显的变形,可以采用涂刷一层改性乳化沥青的方法,这样防止雨水的渗透。假若出现裂缝,但在5mm内并未出现明显的错台,但无啃边现象,这时为了防止雨水的渗透,我们可以用灌热沥青的方法作防水处理;而裂缝大于5mm的,则进行处理时应采用改性沥青灌缝或灌缝胶。对于裂缝极大的,必须开挖裂缝两边的沥青混凝土,然后用水稳定好,再用收缩性小的半刚性材料处理基层,最后摊铺时必须用新的混合料。(2)面层松散和局部沉降的处治,修路王热烘添加适当的新料可以处治面层上的病害,另外,人工搅拌必须要均匀,压实补强,开放交通必须在地表温度降低50℃以下后才能实施。(3)功能性破坏和路面车辙该如何处治呢?近几年来,从改性沥青混合料的生产施工过程看,延缓路面车辙的有效方法必须采用改性沥青混合料来处治,这样,不仅能提高路面的通行功能,而且还能改善其通行功能。3.2修补面的加工和制作(1)表观确定的病害面积四周扩大10~15cm;修补范围应在用3m直尺检查大于5mm的点内;此范围四周线应与标线呈垂直和平行状,做到横平竖直。(2)修补处治的床面应无杂物和浮灰、保持干净、更应无松动的集料,床低应无龟裂、唧泥和渗水现象,要进行下一道工序,必须将潮湿床面烘干。(3)修补的四周要布满不能流动的粘油层;冷补胶要涂刷于四周接缝面层;四周接缝填料要约高一点,振压遍数要加大,四周填料的密度要有所提高;多层次修补要形成宽度大于10cm的台阶;离析现象不能出现于修补表面。(4)分层填筑时,可以适当调整下面层的厚度,上面宜厚4cm,松铺系数应控制在1.16~1.2之间;若有病害的两处坑槽相距不到1m,则应在面层连成一个修补面;为保证接口平顺,四周接口应用3m直尺检查小于5mm;要保证平整度,就必须首先用细的集料填边碾压,然后先压边再逐渐向中间推进,压实度能保证平整度,而补料温度更是不能低于120℃,要保证每层压实机具都能下去正常工作,采用小型机具作业,就必须保证维修开口的面积,一般碾压遍数不得少于5~6遍,以确保每层的压实度。4修补和再修的管理得到加强,对于高速公路高等级公路处治质量检查是高等级公路病害处理的重要环节,用一根长度合适的尺子在处治评估结束后对其路面进行补平整度的检查,(标准:一般平整度不能大于5mm)。有时还得采用核子密实度仪快速法测定当处修补面积的30%左右来修补压实度。修补完后,每个季度进行一次检查,每一年度进行一次综合性评价,并基本保证返修率不能超过5%。用这种措施在处理高等级公路沥青路面的早期病害中效果非常明显,它既能保证路面具有良好的