瀝青路面裂縫破壞的影響因素分析與防治措施

1、瀝青路面裂縫破壞的影響因素分析與防治措施2011年第9期(總第211期)黑龍江交通科技hellongj1angj1aotongkejino.9,2011(sumno.211)瀝青路面裂縫破壞的影響因素分析與防治措施李經(jīng)輝【海南聯(lián)合建工集團(tuán)有限公司)摘要:裂縫是瀝青路面常見(jiàn)的破壞形式之一，影響著交通安全和行車(chē)舒適性木文 從原材料性質(zhì)，混合料設(shè)計(jì)與施工，路面結(jié)構(gòu)，交通條件與氣候環(huán)境等方面分析了各因素對(duì)瀝青路面裂縫 形成的影響，并從路而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，施工過(guò)程控制，養(yǎng)護(hù)管理等方面提出了相應(yīng)的防治措施，對(duì)瀝青裂縫防治 具有一定的參考意義.關(guān)鍵詞:瀝青路面;裂縫;影響因素;防治對(duì)策中圖分類(lèi)號(hào):u416文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)

2、碼:a文章編號(hào):10083383(2011)090133021瀝青路而裂縫影響因素分析1.1原材料物理力學(xué)性質(zhì)(1) 瀝青性質(zhì) 瀝青油源不同油源決定了瀝青的性質(zhì)己為世界所公認(rèn).稠油瀝青在低溫時(shí)能承受較大的拉仲應(yīng)變，有較低的勁度模量，所以抗裂性能要高得多，說(shuō)明選擇油源是提高道路瀝青質(zhì)量的最根本的手段. 瀝青的溫度敏感性.眾多的研究表明,單用某一個(gè)溫度條件下的稠度或粘度指標(biāo)都不足以評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料的低 溫抗裂性能，無(wú)法估計(jì)橫向開(kāi)裂的多少.應(yīng)該從溫度敏感性 角度考慮. 瀝青勁度瀝青混合料的低溫勁度是決定是否發(fā)牛開(kāi)裂的最根本因素，瀝青勁度又是決定瀝青混合料勁度的關(guān) 鍵,因此國(guó)外已經(jīng)提出了一些瀝青勁度的限

3、值美國(guó)賓州試 驗(yàn)路的結(jié)果證實(shí)，橫向裂縫與瀝青的勁度量最為相關(guān). 瀝青的針人度.當(dāng)溫度敏感性相同時(shí),針人度大的瀝 青有較低的勁度模量，比硬瀝青的路面裂縫少僅僅是表面 采用軟的瀝青，中下層采用硬質(zhì)瀝青的，并不能完全排除溫 縮裂縫. 延度低溫延度與開(kāi)裂有一定關(guān)系.對(duì)于瀝青的低 溫性能優(yōu)劣，還可以參考瀝青的側(cè)力延度試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng) 價(jià). 瀝青的感時(shí)性(針人度時(shí)間指數(shù))瀝青延度試驗(yàn)的 拉伸速度為10/s左右，而路面降溫時(shí)的應(yīng)變速率約為 10一 10/s,因此還必須考慮瀝青的感時(shí)性的影響感時(shí) 性人,表示非牛頓瀝青的粘性凝聚力結(jié)構(gòu)容易遭到破壞在 低溫度時(shí)溫降收縮幾乎不發(fā)牛粘性流動(dòng)，只在凝膠結(jié)構(gòu)內(nèi)部 產(chǎn)生應(yīng)力積

4、聚，并提早在集中力薄弱處產(chǎn)生裂縫，尖端的應(yīng) 力集中導(dǎo)致裂縫擴(kuò)大并使抗拉強(qiáng)度降低. 瀝青的老化性能瀝青的老化是由輕質(zhì)油分的揮發(fā)，瀝青的氧化分解及位阻硬化所引起的.氧化及位阻硬化是 引起路面使用期過(guò)早老化的主要原因?yàn)r青在試用期的老 化越嚴(yán)重，勁度越大，裂縫出現(xiàn)越早. 含蠟量瀝青中含蠟量增加使拉仲應(yīng)變減小,脆性增加，溫度皺感性變大，橫向裂縫增加.12瀝青混合料的設(shè)計(jì)(1) 瀝青用量瀝青用量對(duì)瀝青混合料的勁度有影響，但有試驗(yàn)路結(jié)果表明瀝青用量在最佳用量的+0.5%-1.0%范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，對(duì)開(kāi)裂率無(wú)明顯影響另外，瀝青增 加,混合料的應(yīng)力松弛性能提高，但其收縮性也變大，二者互 有抵消.(2) 礦料組成級(jí)配

5、.有關(guān)研究表明，粒徑粗的,空隙率大的混合料內(nèi)部微空隙較多，應(yīng)力松弛極限溫度降低，使溫 度應(yīng)力有所減小，中粒式比細(xì)粒式的溫度應(yīng)力減小瀝青碎 石及貫人式的溫度應(yīng)力要比瀝青混凝土小但由于其內(nèi)部 缺陷多，破壞時(shí)的溫度應(yīng)力也小，致使破壞應(yīng)變并無(wú)多大差 別間斷級(jí)配及密級(jí)配的中粒式瀝青混凝土比瀝青砂和細(xì) 粒式瀝青混凝土的裂縫多.總的來(lái)說(shuō),礦料級(jí)配與路面橫向 開(kāi)裂頻率的關(guān)系不甚密切.(3) 集料品種使用吸水性大的集料,其溫度裂縫也多.(4) 剝落率.瀝青混凝土的剝落率大，這意味著剝落率大的瀝青和集料間的結(jié)合力弱，瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度變 小，就易產(chǎn)生裂縫.(5) 礦粉的細(xì)度礦粉通過(guò)0.075turn篩孔量少，這

6、意味著填料用量少，和填料用量多時(shí)的比較，認(rèn)為這是由于感 溫性變大了，而且若細(xì)集料少,就成為透水性大的瀝青混合 料，這也是易老化的一個(gè)原因，故產(chǎn)生的裂縫變多.1.3路面結(jié)構(gòu)特征(1) 路面寬度有現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果表明，窄路面比寬路面的溫度裂縫間隔更近,7m寬的中等道路的初始裂縫間距為 30mm,而寬度為15-30m的普通機(jī)場(chǎng)路面的初始裂縫間距 大于45m.隨著路齡增長(zhǎng)，第二條，第三條裂縫的產(chǎn)生，裂 縫間距差異就不會(huì)那么明顯.(2) 路面厚度.調(diào)查結(jié)果表明，瀝青厚度不如瀝青性質(zhì) 重要采用質(zhì)量好的瀝青，較薄的而層的橫向裂縫可能很少 其至沒(méi)有,但采用不好的瀝青時(shí)，即使很厚,裂縫亦大量發(fā) 生.(3) 瀝青混凝

7、土層和基層的摩擦系數(shù)據(jù)研究,在未處 理的集料基層上鋪設(shè)面層明顯減少了低溫開(kāi)裂的發(fā)生率，這 可能是因?yàn)榕c粒料基層粘結(jié)完好的瀝青混凝土層的溫縮系 數(shù)減小.因粒料層的溫縮小，基層材料的級(jí)配，特別是小于 0.075nlm的材料百分率對(duì)低溫開(kāi)裂的產(chǎn)生有一定的影響.(4) 施工裂縫高溫下用鋼輪碾壓低勁度的瀝青層要 產(chǎn)生橫向裂縫，嗣后可能在這些裂縫處開(kāi)裂.1.4基層的影響我國(guó)高等級(jí)公路采用半剛性基層居多，其結(jié)構(gòu)缺陷主要 是干燥收縮半剛性基層鋪筑后，隨著混合料中水分的減 少，要產(chǎn)牛干縮變形，形變積累產(chǎn)牛裂縫對(duì)基層干燥收縮 影響較大的因素很多，集料級(jí)配不好，細(xì)料過(guò)多，水泥用量 大，水泥標(biāo)號(hào)高，集料含水量大,施工

8、溫度高都會(huì)增大基層干 燥收縮.1.5 土基的影響土基是路面的基礎(chǔ),承受路面結(jié)構(gòu)傳遞下來(lái)的全部動(dòng)載收稿日期:2011 0519作者簡(jiǎn)介:李經(jīng)輝(1984 一)，男,海南省澄邁人，助理工程師，主耍從事路橋施工管理 工作.9133?總第211期黑龍江交通科技第9期和靜載，要求具有足夠的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性當(dāng)土基存在質(zhì) 量缺陷，如設(shè)計(jì)工作區(qū)深度偏小，軟土地區(qū)土基處理不當(dāng)，換 填或淤泥處理不徹底，填筑密實(shí)度不足，填料的液限偏高，填 料差異造成不均勻沉降等都會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞,致使路面發(fā)牛開(kāi)裂.i.6氣溫等環(huán)境因素降溫是產(chǎn)生瀝青路面溫縮裂縫的最肓接起因?yàn)r青混 合料的低溫陛能在寒冷地區(qū)或晝夜溫差大的地區(qū)非常重要.

9、瀝青混合料的低溫抗裂性能主要取決于強(qiáng)度和變形能力. 降溫速率越大，混合料收縮應(yīng)變速率越大，材料的應(yīng)力松弛 性能越難發(fā)揮，積聚的溫度應(yīng)力越高，脆化點(diǎn)溫度越高，也就 越容易發(fā)生開(kāi)裂另一方面，即使一次降溫未達(dá)到破壞溫度 的地區(qū)，但處于接近該溫度的低溫狀態(tài)下，混合料內(nèi)部也將 發(fā)生微裂縫，隨著低溫持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)，裂縫不斷擴(kuò)展，也將 發(fā)生開(kāi)裂.在氣溫稍高的地區(qū)，由于反復(fù)的升溫降溫循環(huán)， 雖然溫度應(yīng)力不很高，但材料的破壞應(yīng)力將減小，再加上材 料的老化影響，亦將由于疲勞而發(fā)生開(kāi)裂破壞因此，最低 溫度，溫降速率，低溫持續(xù)時(shí)間,溫度循環(huán)次數(shù)是影響瀝青路 面溫縮裂縫的四大要素.1.7應(yīng)力集中的影響路面開(kāi)挖調(diào)查可以發(fā)

10、現(xiàn)，溫度開(kāi)裂時(shí)，粗集料也會(huì)發(fā)生 破斷瀝青混合料的低溫抗拉強(qiáng)度一-般在4-5mpa以上， 石料的抗拉強(qiáng)度往往高達(dá)14mpa,這說(shuō)明裂縫擴(kuò)展時(shí)的應(yīng) 力集中的影響，除了基層裂縫的影響外，溫度裂縫總是在路 面內(nèi)某一最薄弱的部位處首先發(fā)生.1.8路齡隨著路齡增加，溫度裂縫寬度加人，縫間距縮短，其至遠(yuǎn) 遠(yuǎn)短短于路面的寬度這是由于瀝青老化，勁度增高，極限 拉伸應(yīng)變減小及溫度反復(fù)作用疲勞的結(jié)果.但這些一般是 在開(kāi)始幾年比較明顯,35年后便趨于穩(wěn)定了.1.9交通量由于溫度收縮裂縫主要是溫度所引起的,所以在交通量 小的慢車(chē)道,路緣帶，自行車(chē)或行人專(zhuān)用道路,人行道均有發(fā) 生由于荷載的搓揉壓實(shí)，在交通量大的路段，溫縮

11、裂縫開(kāi) 始可能反而較少，但隨路齡的増長(zhǎng)，車(chē)輛荷載的反復(fù)疲勞作 用將使裂縫增長(zhǎng)加快，縫距縮短.2瀝青路面裂縫防治建議(1) 因地制宜,盡量使用水穩(wěn)性較好，抗沖刷能力較強(qiáng)等適應(yīng)性強(qiáng)的瀝青，碎石，外加劑等原材料，并且確保基層結(jié) 構(gòu)厚度各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按強(qiáng)度和剛度自上而下遞減的規(guī)律安 排,基層的最小厚度盡量控制在18cm,使基層具有足夠的 強(qiáng)度和抗變形能力，減少瀝青路面裂縫產(chǎn)牛.(2) 根據(jù)公路所處的區(qū)域自然氣候環(huán)境，確定合理的混 合料設(shè)計(jì)參數(shù)和路而結(jié)構(gòu)組合形式瀝青而層盡量避免瀝 青貫入，表面處治結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因其具有空隙大,易滲水，油石 比難以控制，平整度差等缺點(diǎn)，多采用抗裂性,耐久性，熱穩(wěn) 性,抗滑性較好的

12、中粒式瀝青混凝土.(3) 注重結(jié)構(gòu)層排水和實(shí)施防水下封層，確保路基路面 防排水措施得當(dāng)且有效.防止自由水長(zhǎng)時(shí)間停滯在表面層, 使瀝青膜剝離，影響使用性能;誠(chéng)少h由水浸人結(jié)構(gòu)層，避 免面層產(chǎn)生裂縫及變形地下水位較高路段，路肩必須設(shè)置 深盲溝排水.其次，在施工質(zhì)量控制方面,應(yīng)合理選用施工工藝，保證優(yōu)質(zhì)的施工質(zhì)量具體要求如下：(1) 路基嚴(yán)格按規(guī)范施工，控制壓實(shí)厚度，保證最佳含水量吋一次性壓實(shí)到位，注重新老路結(jié)合部位處理，采用 ”臺(tái)階層壓”法施工，保證銜接部位緊密，并具有足夠的壓實(shí) 度.(2) 石灰土基層施工，禁止路拌，以防夾層，實(shí)行廠(chǎng)拌.嚴(yán)格控制”土質(zhì)，石灰質(zhì)量，石灰劑量，含水量,壓實(shí)度，養(yǎng)生”六

13、大要素關(guān)嚴(yán)防灰土暴曬，工期盡量在夏季來(lái)臨前結(jié) 束，以保證凍前灰土強(qiáng)度有效增長(zhǎng)期，以提高抗冬凍春融受 損能力，減少網(wǎng)裂，龜裂養(yǎng)生期結(jié)束，鋪設(shè)下封層，通車(chē)一 段時(shí)間后，讓石灰土基層充分開(kāi)裂后再鋪裝瀝青面層，以減 少面層反射裂縫.(3) 水泥穩(wěn)定粒料，二灰穩(wěn)定粒料基層施工，嚴(yán)禁路拌， 實(shí)行廠(chǎng)拌嚴(yán)格按規(guī)范確定級(jí)配材料，嚴(yán)格把好”二灰比 (水灰比),含水量，壓實(shí)度,養(yǎng)生”四個(gè)主要施工環(huán)節(jié)關(guān)，確 保在最佳含水量一次性壓實(shí)成型,保證濕潤(rùn)養(yǎng)生，減少表層 松散養(yǎng)生期結(jié)束后，進(jìn)行防水下封層，不要急于覆蓋瀝青 面層，以充分散發(fā)結(jié)構(gòu)層水分,減少干縮裂縫引起的面層反 射裂縫.(4) 瀝青而層選用優(yōu)質(zhì)瀝青，應(yīng)使用重交通道

14、路石油瀝青，以減少溫度裂縫的產(chǎn)生.混合料屮粗，細(xì)集料要保證足 夠的強(qiáng)度，嚴(yán)格控制壓碎值.通過(guò)集料篩分試驗(yàn)，確定密級(jí) 配材料，通過(guò)馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，確定最佳瀝青用量同時(shí)， 保證足夠的礦粉填料，形成”結(jié)構(gòu)瀝青”，保證瀝青混合料抗 拉強(qiáng)度減少甚至避免溫度疲勞裂縫產(chǎn)生保證瀝青混合 料合理的出廠(chǎng)溫度,攤鋪溫度和碾壓溫度，以提高瀝青混合 料的溫度穩(wěn)定性.(5) 嚴(yán)格保證接縫垂接，緊密，平順.當(dāng)然,良好的運(yùn)營(yíng)管理效能是在公路使用壽命內(nèi)防裂治 裂改善路面使用性能的重要一環(huán)，在我國(guó)未來(lái)公路建養(yǎng)過(guò)程 屮應(yīng)進(jìn)一步重視和加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)研發(fā).參考文獻(xiàn)：1 趙振祥.高等級(jí)瀝青路面裂縫成因及預(yù)防措施j 公路交通 科技(應(yīng)用技

15、術(shù)版),2010,( 1):71 -74.2 徐華東，王磊，劉真國(guó).半剛性基層瀝青路面開(kāi)裂成因及處治 措施j 中外公路,2008,28(5):8486.3 沈金安瀝青及瀝青混合料路用性能m.北京:人民交通出 版社,2001.4 黃曉明.吳少鵬.瀝青與瀝青混合料m.南京:東南大學(xué)出版 社.2002.5 沙慶林.高等級(jí)公路半剛性基層瀝青路面m|.北京:人民交 通出版社,1997.(上接第132頁(yè))使用外加劑，而層和基層持續(xù)施工針對(duì)干旱寒冷地區(qū)溫差大,蒸發(fā)率高的氣候環(huán)境，在水泥穩(wěn)定沙礫中添加相應(yīng)的:1,jji劑，可以明顯的提升混合料初 期和早期強(qiáng)度，降低水溶液的冰點(diǎn)，從而有效降低干縮系數(shù)， 提升基層抗開(kāi)裂能力.此外,添加外加劑可以使基層強(qiáng)度在短期內(nèi)迅速形成，減少基層養(yǎng)生齡期，公路面層可以迅速施工,從而有效封閉 保護(hù)基層混合料,起到保溫保濕的作用，有利于提升基層強(qiáng) 度和抗縮裂能力，降低施工成木.(3)注重灑水保濕，吸熱覆蓋措施9134?在基層施工前對(duì)墊層的灑水保濕,施工后基層表面的保 濕工作和吸熱覆蓋措施,除了能夠提升混合料的強(qiáng)度，還能 夠避