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摘要:在大部分沥青路面大修维护中,裂缝为主要道路病害之一。本文中针对沥青混凝土裂缝特点,重点对裂缝形成的主要因素及产生的原因进行分析,和裂缝的检测技术及记录进行简述,并在施工过程中对裂缝的防治及修补技术措施进行论述及指导。
关键词:沥青路面裂缝分析检测防治修补
引言
道路养护的主要内容之一就是及时发现病害,并采取有效措施予以修复。北方地区道路病害多以路面裂缝为主。以沥青路面为例,其裂缝形式多种多样,它的产生也是各种因素相互耦合作用产生的结果。裂缝的危害在于,通过裂缝处渗入的水分在车辆荷载的反复碾压下,引起集料被带走,造成基层甚至是路基软化,导致路面承载能力下降,继而引发坑槽,产生更大的路面破坏。因此,加大对路面裂缝成因及修复技术的研究,对于提高道路养护技术意义重大。
1沥青路面裂缝形成机理
路面病害因路面结构类型不同而形成原因各异。路面类型主要可分为沥青路面、水泥路面、砂石路面等。对路面病害按照路面类型进行划分,虽然从一定程度上减轻了公路部门养护的负担,但是划分过细增加了后期处理的复杂性和一线施工的不易操作性。选择常见路面病害进行深入研究,对于日常养护的管理更加经济有效快捷。
沥青路面是典型的“强基薄面”结构。影响裂缝轻重程度主要因素有沥青和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交通量和施工因素。裂缝按照其成因,分为荷载裂缝和非荷载裂缝。荷载裂缝的产生并不是立刻发生的,它是由于常年作用的累积导致土基的沉降量逐渐增大并使得裂缝不断扩展从而产生的现象。荷载裂缝的产生主要是由于以下三个原因产生的:(1)路面结构设计不合理或厚度不足,即路面强度明显小于行车要求,在行车荷载的反复作用下形成裂缝;(2)路面强度老化,路面弯沉值逐渐增大,满足不了交通量迅速增长的需要;(3)基层表层1-2cm内遇水发生软化,在行车荷载的反复作用下,面层产生龟裂甚至推移破坏;(4)施工质量不好,基层拌合不均匀,留有素土夹层;(5)交通量的迅速增大。非荷载裂缝主要由以下四个原因产生:(1)低温收缩裂缝,即温度下降引起面层材料的收缩拉应力超出材料的抗拉强度极限;(2)温度疲劳裂缝,即温度反复升降引起面层材料产生疲劳开裂;(3)新旧路基的不均匀沉降引起的裂缝;(4)路基冻胀裂缝。
2道路裂缝检测系统的发展
路面裂缝识别方面,国内外均进行了不同方面的研究。最早的处理方法主要为基于物理设备的检测研究,包括超声波检测法、激光检测法等。随着科学技术的迅速发展,摄像技术逐渐趋于成熟并被不断应用于路面裂缝检测,主要包括美国的“PCES”系统,瑞士的“CREHOS”系统等以及国内的JG-1型路面智能车和SING-RTM车载智能路面检测系统。即后来发展较为完善的基于图像采集系统的多工程智能检测车,这些检测系统主要包括数据采集和数据处理两部分组成,优点是定位精度较高,最小裂缝宽度可达1mm,缺点是检测裂缝平整度精度稍差。
现代路面裂缝检测方法是基于道路裂缝算法基础上的图像处理技术,即利用成像技术采用一定规则的算法,得出裂缝在图像上的分布规律。虽然路面裂缝检测算法有雄厚的基础,但是随着道路路面情况的复杂化,路面裂缝检测依旧面临很大的挑战。裂缝识别算法的多样性和保密性,造成了裂缝检测方面依然有很长的路要走。
3道路裂缝防治措施研究
道路裂缝的产生在很大程度上是由于设计、建设时期的不合理因素,导致后期运营期间裂缝的产生乃至迅速扩大。因此,从源头做好裂缝的防治是正确处理裂缝的基础工作。
设计方面:应根据道路等级、交通量等因素设计合理的面层厚度;严格控制基层材料的配合比及含沙量,并采取一定的防冻措施;适当掺入木质纤维或玻璃纤维格栅,可有效增强整体柔韧性和抗拉强度,提高承载能力,减少温缩裂缝,并对反射裂缝的发生起到抑制作用;新旧路基的结构层设计原则上应相符一致,禁止材料弹性相差较大的新旧路基基层混合使用,应有效避免新旧路基由于回弹模量不同而产生不均匀沉降;
施工方面:严格按照施工流程规范开展施工作业,禁止低温、雨季浇撒沥青;做好基层的养生,防治反射裂缝延伸到面层;各层摊铺尽量连续,避免冷接缝;新旧路基接触处宜采用阶梯式填筑方式,防治错台产生。
4道路裂缝修补技术探究
道路裂缝修补技术主要是对于已形成的裂缝采取抢救性养护手段,避免裂缝继续扩大延伸。沥青路面的处理方法取决于裂缝的密度和损坏程度。可根据情况不同大致分为裂缝填封、混合料填补、表面封层处理等处理方法。对于低密度或中等密度、非结构性破坏引起的沥青路面裂缝,填充与密封式经常采用的方法。密封针对活动性裂缝,由于存在较大的水平或竖向位移,要求修补材料具有很好的粘附性、抗变形能力和耐久性,而填充则针对非活动缝,要求适应的位移较小。
沥青路面裂缝破损的填缝,其最终目标和效果可归纳为四个方面:恢复沥青路面的平整舒适性;恢复沥青路面局部强度和承载力;弥补裂缝处原有沥青路面的强度不足;避免裂缝路面因路面水的深入导致进一步破坏。传统沥青路面裂缝修补主要采取热沥青或乳化沥青直接浇灌,一方面施工效果较难保证;另一方面原材料性能也没有技术要求和实验手段加以质量控制,施工质量要求非常高。尤其是对路面因反射裂缝或低温收缩出现的活动性横向裂缝修补效果最不理想。
裂缝修补材料应具有下列性能:较高的粘性;一定的韧性;足够的弹性和延展性;良好的高温稳定性;较好的耐老化性。其中,不同温度条件下的粘附抗裂性能是其保证性能质量的关键方面。尤其针对密封修补应重点加以考虑。
目前,工程中提倡预防性养护措施,及时维修各类裂缝。改性沥青聚合物能有效适应各种不同温度环境,并与路面长久结合,起到密封保护的作用。可采用40-70号热沥青灌缝、乳化沥青灌缝或灌缝胶修补裂缝等方法,避免基层与面层之间形成“蓄水槽”。高分子抗裂贴膜可有效的减缓或防止新加铺层反射裂缝的出现,延长道路使用寿命。
结语
道路裂缝的维修养护对于保持道路正常的结构性功能极其必要,加强和改进对道路裂缝养护技术的研究刻不容缓。随着材料科学的迅速发展,道路裂缝养护技术也将呈现新的形式。