高寒地区沥青路面裂缝的原因及防治措施

  摘要:沥青路面的裂缝是公路工程质量的通病之一,本文从沥青路面的裂缝产生的原因、影响因素进行了分析,并且提出了沥青路面裂缝的预防措施。

  关键词:高寒地区;沥青路面;裂缝;原因分析;预防措施;

  近年来,在国家大力支持和西部地区干部群众共同努力下,西部大开发取得巨大成就。我省的公路交通事业蓬勃发展,交通车辆迅猛增加,公路运输负荷越来越大,这给我省沥青路面公路病害防治及路面的修复提出了更高的要求。沥青路面是目前公路中最常用的柔性路面,它和半刚性基层(水泥稳定碎石、二灰稳定碎石)一起,组成了我国公路最常用的路面结构形式。它具有强度高、承载力大、良好的抗疲劳性能等优点。但是随着社会经济发展,客流、物流迅猛增长,公路受重载、超载及高寒地区低温气候等因素的影响,公路建成并投入运营后,随之出现的路面病害也是不容忽视的,由于沥青路面抗变形能力差、脆性大、在温度和湿度变化时易产生开裂,沥青路面裂缝现象越来越严重,并引起业内人士的高度重视。裂缝是公路工程质量的通病,对公路的正常使用提出了严峻的考验。

  1.裂缝的种类及形成原因

  沥青路面裂缝的主要原因可分为两大类:一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝,一般称之为荷载型裂缝。另一种主要是由于温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝,一般称之为温度型裂缝。但不管是由那种原因引起的裂缝,其形式主要有纵向裂缝、横向裂缝、网裂三种。

  1.1荷载性裂缝。

  荷载性裂缝主要是由于近年来交通量迅速增长和重载、超载车辆日益增多造成的。有些地段处于软基处,地基土天然含水率较高,有些是旧路拓宽地段或半填半挖路段,在施工时没有严格按照施工规范和设计要求进行施工,在车轮荷载作用下,由于地基承载力的差别,半刚性基层底部产生拉应力,该拉应力大于半刚性基层的抗拉强度时,则基层底部就很快开裂,在车轮荷载反复作用下,裂缝逐渐扩展到沥青面层形成纵向裂缝、横向裂缝,甚至是网裂。

  1.2温度性裂缝。

  由于沥青面层本身产生的温度裂缝,温度裂缝主要是横向裂缝,横向裂缝会贯通全幅路面,当有中央分隔带时,会贯通单幅,这种裂缝的特点是从路基边缘向路中心过渡,且边缘裂缝宽,路中裂缝窄。温度性裂缝有两种情况:一种是温度收缩裂缝,另一种是温度疲劳裂缝。

  1.2.1温度收缩裂缝是高寒地区沥青路面横向裂缝形成的主要原因之一。沥青面层材料在较高温度的条件下,具有较好的应力松弛性能,温度升降变化不太大时,产生的变形不至于产生过大的温度应力,高寒地区气候最大的特点就是湿度大、温差大,当温度大幅下降时,沥青材料逐渐发硬、发脆并开始收缩,这种拉应力不断增大,这时半刚性基层的底部也会产生拉应力,随着温度的不断下降,这种拉应力不断增大,会超出路面基层所能承受的限度时,基层产生裂缝,同时将面层拉裂,形成横向裂缝。

  1.2.2另一种是温度疲劳裂缝。由于温度反复升降导致沥青面层应力反复变化,形成应力疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应变变小,再加上高寒地区太阳光的紫外线强,推进了沥青老化的进程,使沥青面层应力松弛性能降低,最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。

  2.影响路面裂缝的主要因素及预防措施

  2.1影响沥青路面裂缝的主要因素

  2.1.1材料因素:基层材料矿物成分和集配,沥青的各项性能指标,面层碎石的集配。

  2.1.2施工因素:路基施工时的质量,基层铺筑时拌合料的含水量、水泥剂量、压实度、面层的厚度控制。

  2.1.3气候因素:高寒地区冬季气候早、中、晚温差大的,紫外线强,降雨量大。

  2.1.4社会因素:交通流量大,重型车辆多。

  2.2防止沥青路面裂缝的措施

  2.2.1设计方面。做好设计前大量的相关信息及数据的调查工作,为设计提供准确、可靠的相关参数。另外作为一名设计工作者,具备丰富的工程施工经验和社会各方面工作经验是必不可少的,为做出优秀的设计打下坚实的基础,不要留下表面上的或者隐形的设计缺陷。所以,提高工程设计质量,合理确定路面结构形式及结构层的厚度、材料等问题,从源头上最大限度的减少由于设计的不合理或缺陷造成的路面裂缝。

  2.2.2施工方面。路基、路面工程严格按照《公路工程路基路面工程施工规范》及设计要求进行施工,严把工程质量关,严格控制好施工工艺关。控制好基层水泥剂量、面层拌合料的质量,基层的厚度、压实度、平整度。基层的铺筑质量的好坏,直接影响水泥稳定基层的干缩性和耐冻性。所以,在施工时把好每个环节的施工工艺关,最大限度的降低由于施工原因造成的路面裂缝。

  2.2.3材料方面。第一严格控制基层、面层材料的质量关,从源头上消灭质量隐患。(1)对基层而言,采用干缩、温缩系数小、抗拉能力强的材料做基层。(2)选用松弛性能好的沥青做面层,保证沥青的针入度,可以添加一些外加剂,以改善和优化沥青的性能,温度敏感性是影响裂缝的重要原因,针入度指数PI愈大,沥青的温度敏感性就愈低。第二加强试验室对拌和站的油石比及混合料级配的控制。沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、与沥青粘附性好的材料。(3)合理选取混合料的集配,使沥青面层尽可能的达到最理想的密实度,从而降低因温度变化引起的路面裂缝。

  2.2.4社会因素。交通管理部门要加强对超限车辆的管理,避免超限荷载对公路路面的破坏。

  3.结束语

  沥青路面裂缝影响路容美观、消弱整体稳定性和平整度,并且由于水分的渗透,降低基层与土基的承载力,从而加剧路面破坏,缩短使用寿命。要根据具体情况,采用不同的措施防治路面裂缝。从结构设计、材料设计、厚度计算和工艺设计多方面综合考虑。但关键的因素还是目前施工的管理技术水平参差不齐,虽然近年来施工工艺水平有很大提高,还是有许多因基层质量不过关而产生了的各种病害出现。所以,设计是根本,材料是基础,施工是关键,只有从设计、材料及施工都严格把关,才能确保工程质量,打造精品工程。

  参考文献:

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  【4】JTJ052—2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程【S】北京:人民交通出版社,2000

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