舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層常見病害分析及對策
2005-10-06 00:00
摘 要 通過對某一舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混合料面層的路況調查,對產生各種病害的原因進行分析,并提出相應的對策。
關鍵詞 公路罩面病害分析對策
在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土是改善其使用性能和提高其承載能力的一項常用措施。但由于舊水泥混凝土路面存在著縱橫縫及裂縫,在交通荷載與溫度荷載的重復作用下,這些裂縫不可避免地會引起加鋪層底面對應位置的應力集中,從而使應力集中部位因過大的豎向剪應力與拉應力而首先開裂,然后緩慢地向上擴展而導致加鋪層的破壞。因此,經過瀝青混凝土罩面處治以后的路面經常會出現(xiàn)裂縫、滑移、坑洞和網(wǎng)裂等常見病害[1 ] 。
本文通過對省內某一經過瀝青混合料罩面處治以后的路面進行路況調查,對全線的裂縫、滑移、坑洞和網(wǎng)裂及其他病害情況進行了統(tǒng)計,并對產生各種病害的原因進行了分析,提出了一些合理的對策。
1 病害分析及處理對策
1. 1 裂縫
經鉆心取樣看出裂縫的產生主要有兩種。
(1) 溫度裂縫 這種裂縫主要是從上往下發(fā)展,而且大部分沒有貫通(如圖1 、2) 。這種裂縫在南方非冰凍地區(qū),主要是日氣溫變化引起瀝青面層的溫度應力。由于溫度應力的反復作用使瀝青面層產生溫度疲勞裂縫。這段路平均年最低氣溫為- 2 ℃,年最高氣溫40 ℃,特別是在夏季。瀝青面層最高溫度可達到50～60 ℃,通常一場暴雨過后,路面溫度驟降至10～20 ℃。一次大幅度降溫可能產生300 ×10 - 6 ～500 ×10 - 6 的拉應變。受如此大的溫差影響,瀝青面層表面的薄弱處就可能首先產生裂縫。瀝青面層表面的薄弱處愈多,產生的溫度裂縫就愈多[ 2 ] 。
圖1 溫度裂縫芯樣
圖2 取樣后的坑洞
(2) 反射裂縫 以往習慣所稱的反射裂縫是由下臥層的不連續(xù)引起的。由于下臥層不連續(xù)處(接縫或裂縫) 的運動,作用在熱拌瀝青混凝土面層底面的拉應力超過了瀝青混凝土的抗彎拉強度并使其底面開裂,裂縫逐漸向上延伸,直到穿透面層,反映為表面裂縫(如圖3 、4) 。
圖3 反射裂縫芯樣
圖4 取樣后的坑洞
目前,這兩種裂縫已逐漸引起了有關部門的注意。用優(yōu)質改性瀝青(一般用SBS 改性瀝青)代替普通瀝青作面層瀝青,并在面層瀝青混合料中添加纖維來抵御氣溫變化引起的溫度應力,減少溫度裂縫。具體做法是,在舊水泥混凝土板縫處粘貼土工布,在瀝青混凝土中加鋪一層玻璃纖維土工格柵來防止反射裂縫的形成與擴展(加鋪玻璃纖維土工格柵還可以提高瀝青混凝土路面的整體剛度及抗彎拉應力) 。這種結構的應用在實踐中取得了很好的效果。
1. 2 滑移
在幾處彎道處,出現(xiàn)了瀝青混凝土向前滑移的現(xiàn)象,經現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn),此滑移只發(fā)生在表面層。通過現(xiàn)場取樣的實驗分析得出:該樣品油石比偏大,細集料特別是粒徑在9. 5 mm 以下的偏多。可看出在汽車高速行駛轉彎時,因車輛剎車導致該處所受剪應力增加,由于該處瀝青混合料的粒徑偏小,油石比偏大,以至粒料間的嵌鎖力較小,在水平荷載的作用下發(fā)生剪切破壞從而發(fā)生滑移現(xiàn)象。
這種滑移現(xiàn)象最好的修補方法是:將發(fā)生滑移的面層鏟除后,重新鋪筑上面層。最好是用銑铇機銑铇,這樣會產生較粗糙的表面結構,它有助于鋪上面層時產生良好的粘貼效果。
1. 3 網(wǎng)裂和坑洞
在調查中還發(fā)現(xiàn)有些地方出現(xiàn)了網(wǎng)裂和坑洞。其成因主要是在降雨過程中,雨水進入并滯留在瀝青混凝土的孔隙中。在大量快速行車的作用下,反復多次產生的動水壓力(孔隙水壓力) 使瀝青從碎石表面剝落下來,局部瀝青混凝土變得松散,碎石被車輪甩出,路面產生坑洞。這種破壞現(xiàn)象很普遍,但通常采用半開式瀝青混凝土面層時,產生的這種水破壞較嚴重。如水透過瀝青面層滯留在基層頂面,在大量快速行車作用下,自由水產生很大的壓力并沖刷基層混合料表層的細料,形成灰白色漿,灰漿被行車壓唧到路表面。在灰漿數(shù)量大的情況下,不久就會產生坑洞;在數(shù)量小的情況下,可使路面產生網(wǎng)裂或變形。某處產生網(wǎng)裂和變形后,雨水就更容易滲入,并產生惡性循環(huán),最終導致路面破壞。這種破壞也是常見的水破壞。瀝青混凝土本身的空隙率大、壓實度不夠和混合料的不均勻性是導致瀝青面層產生水破壞的主要原因。
為減少路面因水破壞而形成網(wǎng)裂和坑洞,瀝青砼面層結構一般應采用密實式I 型瀝青混凝土,抗滑表層也應該是空氣率不大于4 %的密實式瀝青砼,由此來減少表面水滲入面層結構。在壓實過程中,要保證碾壓遍數(shù),并有必要提高瀝青面層的壓實度。建議表面層壓實度不小于98 % ,中面層和(或) 底面層不小于97 %。在攤鋪的過程中要防止瀝青混合料的離析(特別是表面層) ,如發(fā)現(xiàn)粗集料集中時應及時添加細集料,防止因粗集料集中而導致空隙率增大。
2 結語
許多早期修筑的高等級路面一般采用的是水泥混凝土路面,隨著交通量和車輛荷載的不斷增長,以及自然因素的影響,路面破壞已經非常嚴重。高等級路面中的罩面工程是公路養(yǎng)護的一項主要內容,目前國內應用較多的是在早期修筑的舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混合料面層。但是由于其加鋪以后的路面自身結構的特性,在使用一段時間以后,也會出現(xiàn)各種路面破壞。因此,有必要進行這方面的試驗和研究,分析病害原因,做到早發(fā)現(xiàn)早處理,這樣才能最大限度的延長路面的使用壽命,確保路面使用性能。
參考文獻
1 李宇峙. 舊水泥混凝土路面上瀝青砼加鋪設計及應用技術研究. 中南公路工程,2002 (4) :13～16
2 沙慶林. 高速公路瀝青路面的早期破壞現(xiàn)象及預防.北京:人民交通出版社,2001. 131～139 編輯：
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