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沥青混凝土路面早期破坏原因及防治措施

2020-05-20 20:25:26 | 来源: 西餐

前言

路面早期破坏即道路在使用初期就产生裂缝、沉陷、变形等现象。沥青混凝土路面的破损形式主要有裂缝(包括横、纵、龟、网裂)及变形(包括车辙、推移、波浪、沉陷、松散、剥落、坑槽),它们对路面的破坏主要是雨、雪水通过面层缝隙进入各结构层,导致各结构层松散、强度散失,从而形成更大面积的破坏。破坏的原因是多方面的,主要包括设计、施工、养护、行车荷载、自然环境,其中施工是主要因素。

形成沥青路面早期破坏的原因

设计方面

(1)对交通量估计不准从而导致累积当量轴次计算不准确,如实际值偏大或对交通增长率估计不足,都会造成设计不当.导致路面超荷服务,最终导致早期破坏。

(2)设计中对材料参数取值不准确,如对各结构层抗压回弹模量、抗弯拉强度没作实验而取规范值与实际值不符,如取值偏大.则造成路的整体强度不足,路面就会在行车荷载作用下发生早期破坏。

(3)进行路面结构组合时考虑不足,如沥青面层与半刚性基层(特别是二灰类)问未设下封层.由于半刚性基层缩裂.可导致面层出现反射裂缝。

(4)沥青混凝土面层厚度偏小.易形成强基薄面的结构方式.而基层受力特性主要承担行车荷载的垂直压力.无法分担行车对路面的剪力作用.在交通量较大情况下,这种结构方式极易形成路面早期破坏。

施工方面

如完全按规范施工是基本上可以避免路面早期破坏的,但由于施工条件、施工人员素质、施工机械等各方面因素限制,使得道路施工不仅在沥青面层上施工不当,易形成路面早期破损.而且在路基、底基层施工中也留下造成路面早期破坏的隐患。

(1)在路基施工中,不同土质不是分层填筑而是混填就会导致路基强度不均,在行车荷载作用下易造成不均匀沉陷,从而导致面层破裂。

(2)各结构层压实度不足会直接影响各结构强度承载能力,在行车荷载作用下,易造成结构层松散,不均匀沉陷,从而导致面层破坏。

(3)在半填半挖路基施工中,坡度为1:5—1:2.5时未挖台阶开蹬处理.则在通车后易导致路基整体滑动.从而形成剪切破坏,面层出现横、纵缝。

(4)挡土墙未按规范施工造成承载力不足.会引起路基下沉,导致面层破坏。

(5)在基层、底基层施工中细料较多,或不经养护通车造成表面松散.形成薄弱地带,导致面层龟裂。

(6)拌和半刚性基层材料时,级料配合比未严格控制或未用专用机械拌和.均可造成粒料离析,导致基层强度不均.在粗料多的地方面层就会出现龟裂、网裂.而细料多的地方易产生沉陷.导致沥青面层破坏。

(7)在基层施工中用路拌法而出现素土夹层.由于在设计中各结构层考虑为不间断连续体,出现素土层则间断各结构层间联系.不能有效抵抗设计要求的弯拉应力.易造成路面开裂。

(8)基层底基层稳定土施工接缝处理不好,纵、横缝处易形成薄弱地带,导致面层在行车荷载作用下产生网裂。

(9)对半刚性基层(如二灰稳定粒料基层),如养护期短而铺筑面层开放交通,会导致基层松散形成面层早期破坏。

(10)半刚性基层施工季节气温低,易发生基层冻融破坏.导致路面破损。

(11)在水泥稳定类施工中作业段过长,碾压时水泥已初凝或偷工减料导致水泥、石灰剂量小,都会导致强度不足、减弱,使面层破坏。

(12)在施工中为抢工期盲目加大水泥剂量,从而产生大量收缩裂缝.导致面层形成反射裂缝。

(13)在面层施工中沥青用量低,会导致表面松散,石料压碎值未达到要求或面层厚度不够,都会使整体强度不足而导致路面早期破坏。

以上简要分析了设计、施工中易引起沥青路面早期破坏的各种因素。不难看出施工因素是引起路面早期破坏的主要。因素.不但沥青混凝土面层施工不当会引起路面早期破损,而且基层及土基的施工不当与面层的早期破损也有直接或间接的关系。

沥青路面早期破坏的防治措施

面层施工中的防治措施

首先应结合具体情况完成沥青混合料组成设计.且混合料配比一经确定应在拌和中准确执行。如果混合料性质不稳定,易使摊辅厚度发生变化,如温度过高、沥青用量偏大、矿粉掺量过多都会使铺层变薄影响路面强度,易导致早期破坏。在面层的摊铺碾压过程,摊铺机操作及本身调整对面层质量影响很大.其速度应根据拌和量、运力来确定,一般情况下不可随意变动.否则极易造成路面不平整,从而使面层厚度不均.形成强度薄弱地带。压实是最后一道工序,既不能压实不足达不到强度要求,也不能压实过度导致孔隙率减小,出现泛油和失稳,影响路面的强度和稳定性。在碾压施工时,碾压温度是碾压质量的关键,油料温度偏低则不易碾压成形,从而达不到压实度要求,影响路面强度。

基层施工中的防治措施

沥青路面的早期破坏往往与基层施工有直接的关系。道路基层主要承受面层传递的荷载垂直作用力,并把它扩散到垫层和土基中,因此基层应有足够的强度和刚度,且应有平整的表面;以保证面层厚度均匀。从使用材料上可分为结合料稳定类、非粒料类、无机结合料稳定类,又称为半刚性或整体型。由于半刚性基层具有整体性强、刚度大、水稳性好等特点,国内外高等级公路已越来越多地采用半刚性基层。因而熟悉半刚性基层材料的强度形成原理及其特有的缩裂特性,对指导正确施工,避免因基层施工不当造成面层早期破坏,具有重要意义。

(1)石灰稳定类,如石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石等。其强度形成是石灰与土发生强烈的化学作用,使土的工程性质发生变化,从而提高土的强度和稳定性。一般来说.粘土颗粒的活性强,与石灰作用后可形成较好的强度.但土质不宜过粘.否则不易打碎、拌和,影响稳定效果,易出现裂缝,导致面层出现反射裂缝,这也是造成路面早期破损的因素之一。石灰土的强度与其密实度有密切的关系,提高石灰土的密实度有着显著的技术经济效果。实践证明.密实度每增减1%,强度变化4%,且密实的灰土其抗冻性、水稳性及抗缩裂性均好。因而在石灰土施工中,一定要达到密实度要求.否则易发生基层强度不足而导致路面早期破损。

(2)水泥稳定类,包括水泥稳定砂砾、砂砾土、碎石土、土等。它的强度形成主要是水泥与细粒土的细粒相互作用。由于要达到规定的强度.水泥剂量就要随粉粒和粘粒含量增大而增加,因此可见其稳定重粘土是不适合的。虽然水泥稳定土强度会随水泥用量增加而增大.但应考虑其温缩、干缩性质及经济性.一般情况下以5%一6%为宜。如为提高基层强度盲目加大剂量.将产生大量缩裂,从而使面层产生反射裂缝,造成路面破坏。

(3)综合稳定类,是指以石灰或水泥为主要结合料而外掺少量活性物质,以提高土的技术性质,如二灰类。其中粉煤灰系空心球体.为缓凝物质,难以在水中溶解.导致二灰混合料中火山灰反应相当缓慢,这也是其早期强度低的主要原因.但其抗冻性比石灰土有显著提高,且温缩系数小得多,对抗裂很有意义。由于其初期抗冻性较差,因而注意在冰冻前应施工完成。

(4)半刚性基层材料的缺点是抗变形能力低.在温度或湿度变化时易产生开裂.当沥青面层较薄时易形成横向裂缝。由于土的收缩系数(温度每降低1℃时单位长度的收缩量)较干系数(含水量每减少1%单位长度的收缩量)要大4—5。倍。所以缩裂多发生在冬季,且土的粘性愈大,结合料剂量越高,裂缝愈多愈宽。因而我们在基层与面层施工上应尽量做到越冬施工.这样可减少或消除半刚性基层缩裂对沥青面层的影响。在选择材料上应尽量用粘性不太大的土。除此之外在施工中还应注意

①控制压实度含水量,因为在大于最佳含水量下压实.会使基层具有较大的缩裂性质。

②为避免沥青面层开裂,可在半刚性基层上铺筑碎石过渡层1 5--27cm。

③对石灰土可掺加粗粒料.如砂、碎石、碎砖、煤碴( 50%),这样即可节约石灰.又可改善碾压时拥摊现象。

④设置收缩缝于半刚性基层.5—10mm宽,厚为层厚的0.5-1倍,内填砂、沥青或油毛毡。

⑤对二灰稳定粒料类基层,虽然它的后期强度高.隔温性及水稳性均好.但其早期强度低,在重交通道路上常因基层早强不足导致路面早期破坏,而在低温条件下其强度增长率更低.这就要求二灰类半刚性基层施工应在冰冻前完成。

⑥还应强调的是,由于在用弹性层状理论体系进行结构层设计时假设各层紧密连续.因而在施工中使各结构层间边界紧密连续就显得非常重要,如出现夹层,将使整个道路结构保证率大大降低,导致路面早期破坏.这也使得厂拌成为大势所趋。

路基施工中的防治措施

路基可以说是整个道路工程质量的关键。在整个道路的质量保证中,路基质量占有举足轻重的位置。它是路面结构的支承体,车轮荷载通过路面结构的整体传至土基。路面结构损坏除它本身原因外,主要是由于土基变形过大所引起的,由此可见土基的荷载——变形特性对路面结构的整体强度和刚度有很大影响。土基变形包括塑性和弹性变形两部分。过大的塑性变形将导致各种柔性路面结构产生车辙和纵向不平整.约占路面结构总变形的70--95%。路基的温度状况变化也是影响路面结构强度与稳定性的重要因素。值得注意的是,路肩以下路基湿度的季节性变化对路面的下路基也有影响,通常在路面边缘以内1 m左右湿度开始增大,直至路面边缘处与路肩的湿度相当.因而对路肩的处治一定要注意以防止雨水渗入为主,从而使路面下的土基湿度趋向稳定。路基施工相对来说是比较简单,只要注意分层填筑,碾压充分达到压实度要求,路基质量是可以保证的。

结论

影响沥青路面早期破损的因素很多.以上主要从设计、施工角度出发对应注意的问题作了简要的分析,可以看出只要设计得当、规范施工,就可以消除和减少不利因素的影响.从而避免沥青路面的早期破坏。(文/吕占民)

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