城市道路沥青砼裂缝产生原因及其处理措施研究

摘要:随着我国经济的快速发展和人们生活水平的提高,我国的公路建设将会迎来一个高速发展期,城市道路建设将会有长足的发展。由于沥青砼广泛应用于城市道路,但是随着运行年限加长和交通压力的增长,原有的沥青砼路面开始老化、开裂,影响了城市道路正常功能。通过分析影响城市道路沥青砼路面完整性的自然环境、车辆荷载、沥青砼材料和施工措施等因素,讨论了改善道路沥青砼材料、及时封填裂缝和提高路基的施工质量等沥青砼路面裂缝防治工程措施。

关键词:城市道路沥青砼路面裂缝防治

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010) 08-010-02

1引言

随着我国城市化水平的不断提高,城市的市区面积也在成倍的增长,城市道路的流量迅速扩大,据统计,截止到2006年,我国的公路里程达到300多万公里,其中城市道路大约占40%。由于沥青砼路面具有良好的强度、弹塑性,较好的减振性,车辆行驶平稳舒适、噪声低等优点,我国的城市的主要干道大多采用了沥青砼路面。但是随着运行年限加长和交通压力的增长,受到复杂的自然条件、路面超载等因素影响,直接导致沥青路面的磨损和损坏速度加快,大量的沥青路面提前进入养护维修期,其中某些路面第一年修建第二年便出现破损,而这些损坏问题中,最主要的就是路面的开裂问题,直接影响了道路的使用寿命和城市道路的正常运行。城市道路沥青砼路面开裂问题成为普遍研究的问题,对我国的城市维护管理有着十分重要的意义。

2城市沥青砼路面开裂影响因素简析

裂缝的形式有很多种,主要包括:横向裂纹、纵向裂缝和龟裂。横向裂缝又可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于道路设计不当和施工质量低劣,或由于车辆严重超载,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产生裂缝。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式,它有两种情况:温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。一般认为这种裂缝不可避免,对路面的整体性没有损害。纵向裂缝是由路基的纵向形变造成的。龟裂、又称网裂,路面整体强度不足,基层软化,稳定性不良等引起的,沥青路面老化变脆,也会成网状裂缝。

道路路面在使用的过程中影响其寿命的因素主要有外在因素和自身原因,外在的原因包括自然环境和道路上的汽车荷载的影响,自身原因主要是路面材料的性质及其施工工艺等。

2.1 自然环境的影响

城市沥青砼路面长期暴露在露天,受自然环境的影响较大,就沥青砼路面面层来说,沥青砼路面在使用的时间内要受到各种外在自然因素影响,如气温变化、雨水侵蚀、冰冻及风荷载等。处于城市道路路面面层的沥青层,受到气温变化的影响较大,当温度降低时,沥青面层就会收缩,但是沥青下方的混凝土层对温度变化的敏感性小,从而导致沥青面层受到了来自基层的约束作用从而使沥青砼面层内部产生拉应力,进而导致沥青砼面层的开裂。

除了温度疲劳作用年循环以外,温度的日循环、短时间内的温度循环、冷热交替,都能在混合料内部出现疲劳损坏,从而形成各种裂纹。同时雨水通过裂缝进入基层和路基,造成基层、路基强度降低,在外荷载的作用下导致路面受到荷载作用而产生裂纹。

2.2城市道路路面荷载的影响

我国城市交通的压力与日俱增,城市道路车辆荷载也越来越大,超载现象十分突出,车辆荷载的作用是影响城市沥青砼路面使用寿命的关键因素之一。在超载荷载作用下,导致路面承受的荷载超出了路面的设计承载能力,导致路面开裂。

2.3沥青砼路面材料拌制工艺的影响

目前在我国的城市道路沥青砼路面设计过程中,沥青砼混合料的设计主要采用马歇尔原理,并将其写入到《沥青路面施工及验收规范》中。马歇尔法根据混合料的空隙率、自然密度、稳定度、流值与沥青饱和度的分析,提出合适的沥青混合料配合比例。但是随着现代交通工具的快速发展,交通量、车辆载荷的不断增大,这种方法设计的沥青砼路面无法满足现代交通的要求,马歇尔设计的各种指标,如稳定度、流值等与热拌沥青混合料的路用性能相关性较差,不能保证沥青混合料具有抗车辙、疲劳及低温开裂的能力,不能预测路面是否会发生早期破坏,原有的路面在现在高速度、重荷载的作用下出现开裂和破坏。

2.4路面施工处理不当的影响

从沥青混凝土路面裂缝的情况来看,路面施工处理方面的的原因主要包括一下方面:

(1)基础原因:包括原砼路基综合处治不到位、新建道路土路及水稳层质量不符合设计要求;

(2)地下管线施工处理不当;

(3)不同结构层的衔接处理不当;

(4)新旧砼路面连接处理不当。

3城市道路沥青砼路面开裂防治措施

影响城市沥青砼路面开裂的因素有很多,但是有些因素无法控制,如自然环境的影响无法改变,城市交通流量也很难控制,所以要想减少城市道路沥青砼路面的承载能力,减少路面的开裂就必须不断提高沥青砼材料的自身抗裂性能及施工水平。

3.1选择抗裂性能好的沥青砼材料

优先采用温缩系数小、干缩、抗拉能力高的半刚性材料作为基层,选用松弛性能好的优质沥青做面层,保证沥青的针入度、延度等指标,在缺少优质沥青的情况下,应采用添加剂或聚合物以提高沥青的低温抗裂性能及高温稳定性能,采用橡胶沥青或聚合物改性沥青在沥青混凝土表面作封层,提高表面层的抗温度裂纹的能力。

3.2裂缝的封填处理

城市道路沥青砼路面开裂往往是始于局部承载力薄弱,或者局部交通流量大,沥青砼路面出现细微裂缝。雨水会沿着裂纹渗入路面结构层中,引起沥青砼路面材料出现松散、脱落,路面基层软化、承载力下降等现象,从而导致路面的裂纹继续扩张。封填路面裂纹可以减少雨水的浸入,恢复原有路面的承载能力,减小路面裂缝较大且裂缝两侧出现错台时,起车辆颠簸带来的冲击荷载。对沥青路面裂缝进行封填修补,还具有一定的补强作用,使裂缝封填处不易再次开裂。

3.3施工关键措施

(1)对于原砼路基综合处治不到位、新建道路土路及水稳层质量不符合设计要求的情况,应加强管理,保证路基具有足够的强度和稳定性,路基填土材料优先采用石、砾、砂类土,同时做好路基的排水措施。

(2)在道路下方的横管沟槽附近,往往因为该区域结构形式较为复杂,回填施工难以按照要求压实,建议在横管周围采用低标号混凝土满包。

(3)由于路基压实度不均匀,路面不均匀沉陷而易于产生裂缝。如发生在半填半挖处的裂缝,可提高半填半挖处路基填方压实标准,挖填结合处设置向内倾斜的台阶,并铺设土工格栅。

(4)由于路面各结构层纵缝位置重叠而沥青面层分车道摊铺时两幅接茬处易形成裂缝,可将路面各结构层纵缝相互错开,纵缝加铺玻纤格栅。沥青路面纵缝的搭接应尽量采用热接缝,不能采用热接缝时,在摊铺另半幅之前,需将纵缝边缘切齐并清扫干净(或在摊铺第一幅时采用槽钢装模),涂上少量粘层沥青。

(5)对新旧砼路面连接处,摊铺时,将已摊铺好的半幅重叠5～10cm,在将老路面预热后将老路面上的混合料铲除。碾压时,压路机应先在已压实的路面上行走,然后压实新铺层,碾压新铺层约10～15cm,并伸过已压实路面10～15cm。

4结论

本文通过分析影响城市道路沥青砼路面完整性的自然环境、车辆荷载、沥青砼材料和施工措施等因素,讨论了改善道路沥青砼材料、及时封填裂缝和提高路基的施工质量等沥青砼路面裂缝防治工程措施。对正在高速发展的我国城市公路建设有着重要的意义。

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