水泥混凝土路面加铺沥青层反射裂缝防治措施
2020-09-10米帅龙米嫚嫚
米帅龙 米嫚嫚
摘要:本文详细分析了反射裂缝产生的原因,并提出了相应的防范措施,希望能够提升路面的最终质量。
关键词:混凝土路面;加铺改造;反射裂缝;沥青面层
一、反射裂缝的产生和发展机理
(一)反射裂缝的产生阶段
1.行车荷载作用导致的荷载型反射裂缝
如果水泥混凝土路面出现接缝,一侧受到车辆长时间碾压的话,竖向的相对位移会产生在相邻两混凝土板间,较大的剪力将作用在沥青加铺层上,当车辆行驶过了接缝,剪力再一次被沥青加铺层承担。因此,行驶在沥青加铺层上的车辆,将分别承受2次剪力和1次弯拉力。在车轮的反复荷载下,在接缝两侧,将出现剪切型反射裂缝和弯拉型反射裂缝,降低了路面质量。
2.环境温度作用导致的温度型反射裂缝
由于外在环境的影响,气温会影响路面的性能,热胀冷缩现象将出现在沥青加铺层结构内部,形成温度应力。这种应力是断续的,新旧路面的共同应力都由沥青加铺层承受,增加了其承载力,由于拉应力过大,会使路面出现开裂现象,形成温度型反射裂缝。
(二)反射裂缝的扩展阶段
1.反射裂缝的纵向扩展
反射裂缝的纵向扩展,依照力学理论,主要分为张开模式、剪切模式和撕开模式三类。通常情况下,张开模式一般是温度应力作用于反射裂缝,剪切、张开模式的共同作用,一般出现行车荷载应力。裂缝正上方出现车轮荷载的时候,张开模式為主,对反射裂缝进行作用。如果在裂缝前后位置出现车辆荷载,一般为剪切模式。根据情况的不同,会出现不同形式的模式,需要针对性分析和把握。
2.反射裂缝的横向扩展
反射裂缝的横向发展,先存在与路面表面的某个位置,逐步向两侧扩展,在这个过程中,扩散范围逐步增大。温度型裂缝和荷载性裂缝在作用上具有相似性,不均匀的轨迹出现在车道上,出现较多的反射裂缝。同时,由于环境的影响,雨水、空气、土壤等会侵入到裂缝中,加上行车荷载的反复作用,加快了反射裂缝的扩展速度。
二、沥青加铺层反射裂缝的防治措施
(一)增加沥青加铺层厚度
为了减少反射裂缝数量,可以适当增加沥青加铺层的厚度,使层间的承载力得到提升,应力的扩散距离延长,能够使接缝位置的弯沉差缩小,由于弯沉量的减少,降低了反射裂缝出现的概率。通过力学原理可以知道,沥青加铺层厚度的增加,能够使接缝处的尖端应力明显减少,分担了原有的荷载,从而使加铺层的使用寿命得到延长。以往实践数据显示,沥青加铺层底面的弯沉差与沥青加铺层厚度具有正向的比例关系,即每增加Icm沥青加铺层厚度,可降低沥青加铺层底面5%左右的弯沉差。但是,存在一定的限度,当厚度增加到一定程度时,防治效果会相应减弱,当厚度在23cm以上时,加铺层的作用将不再明显,即防治效果大大削弱。
(二)设置应力、应变吸收夹层
将应力、应变夹层设置在沥青加铺层和旧水泥混凝土路面中间,能够使接缝应力向上传递的强度得到降低,在裂缝尖端位置,应力逐步减少,能够进行加筋,使沥青加铺层的抗拉强度和抗剪力得到提升。一般情况下,常用的应变夹层为土工格栅、橡胶沥青应力吸收夹层和土工织物夹层等。由于土工织物具有较高的抗拉模量,耐久性和整体性较强,能够对接缝处集中的应力进行有效缓解,因此,在当前施工中,土工布和土工格栅应用的比较广泛。在沥青加铺层进行设置,能够提升加铺层的抗形变能力,避免由于疲劳出现开裂现象,起到良好的过滤和防渗作用。通过这样的方式,能够有效改善沥青加铺层质量,延长路面的使用寿命。
(三)条带铺设式防治反射裂缝
条带铺设式采用的非常广泛,具体操作为:将高弹性应力吸收带、高分子抗裂贴等布设在混凝土板接缝处,起到隔层效果,控制裂缝向横向与纵向扩展。高分子抗裂贴由沥青基、高强抗拉胎基和高强织物着而成,宽度一般为120mm,沿着裂缝或者接缝方向进行铺设,具有较强的抗老化、抗潮湿、抗脆裂以及抗拉能力。并且黏度和硬度较好,在与旧水泥混凝土板混合使用过程中,能够起到明显的粘合效果。高弹性应力吸收带是在接缝位置直接铺设加热的粘弹性材料,然后继续加铺土工布或玻纤布。铺设之后,接缝深处渗入了热塑性的粘结材料,在竖直方向拼接水泥混凝土面板,能够有效缓解旧混凝土路面上加铺沥青面层的反射裂缝。现条带式铺设技术日趋成熟,机械设备的应用程度越来越高,能够有效弥补人工施工的难点,具有造价低、步骤简单、操作快捷、效果显著等特点,并且对施工周围区域的影响小,实用性较强。
(四)改性沥青的应用
选择高质量的沥青材料,也是防止反射裂缝出现的重要手段,对沥青材料的稳定性和抗裂性提出了较高要求,保证在高温和低温环境下都能保持良好性能。出于经济因素,往往选择SBS改性沥青材料,具有较强的抗滑性、抗疲劳性和抗水损害性,并且维护成本较低,不仅能够有效承担来自路面车辆的荷载,也比较经济实用。这种材料能够防止地下水的下渗,保持基层结构的稳固,降低了加铺层材料被浸湿的概率,维持路面结构内部的性能处于最佳状态,避免出现松散和脱落现象。
(五)使用玻璃纤维格栅
这种材料延展性高、硬度强、耐高温、耐腐蚀,可以与沥青材料相互结合降低加铺层内的温度应力,在物化作用下,抵抗高温环境下的裂缝现象。使用该材料,能够有效传递车辆荷载,转变应力的方向,在沥青罩面层中使用刚性较强的硬夹层,能够对应力进行有效抑制,使路面结构的抗剪性和抗拉性得到增强。在格栅之间贯穿的混凝土集料,能够阻挡外力,使集料处于稳定状态,约束沥青罩面层,避免出现推移现象,减少车辙的数量,形成更稳定的内部结构体系。如果结构中已经出现了裂缝,使用玻纤格栅,裂纹将逐渐消失,数量不会继续增加。在实际施工的过程中,可以将改性沥青油毡使用在纵横缝的粘贴位置处,然后再铺设一层土工格栅,均匀分布路面的应力,降低反射裂缝的发生率。在应用了玻纤格栅之后,有力的骨架结构会在沥青路面内逐步形成,路面的综合性能得到有效提升,延长路面的使用寿命。
三、结语
在水泥混凝土路面中,沥青路面加铺施工应用的非常广泛,能够有效提升路面性能,强化路面的质量。反射裂缝是常常出现的病害,不仅影响了路面的平整度,还会降低其使用寿命,不符合公路施工的可持续化原则。因此,需要详细分析裂缝的类型和产生原因,结合实际情况,通过多样化的技术,减少裂缝的数量,提升路面基层性能,从而完善公路的整体质量,满足车辆的通行需求。
参考文献:
[1]宋春野.高速公路水泥混凝土路面加铺层设计与应用研究[J].科技创新与生产力.2017(12):23-24.