浅谈减少沥青混凝土路面反射裂缝的措施

张　群

摘要:反射裂缝已成为半刚性基层沥青混凝土路面和在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层的主要质量通病。本文对沥青路面产生反射裂缝的机理进行分析,并提出最大限度地减少沥青路面反射裂缝的措施。

关键词:沥青混凝土路面;反射裂缝;措施

前言:

沥青混凝土面层是直接承受行车荷载作用和大气降水、温度变化影响的路面结构层,具有足够的结构强度,良好的温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水性。与此同时,反射裂缝已成为半刚性基层沥青混凝土路面和在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层的主要质量通病。下面将对其如何影响沥青混凝土面层及通过施工工艺与材料的改进来减少反射裂缝对沥青面层的影响,最大限度地减少沥青路面的反射裂缝进行论述。

1 反射裂缝产生机理

沥青路面的反射裂缝的形成具有复杂的原因,与材料性能、结构层组合设计、温湿循环、车辆荷载疲劳作用以及施工工艺等有关。半刚性材料、沥青材料对温度和湿度变化比较敏感,在其强度形成过程中以及营运期间会产生干缩裂缝和低温收缩裂缝。在路面交通荷载重复作用下,半刚性基层的这种干缩裂缝和收缩裂缝会扩展到沥青路面面层形成反射裂缝。在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝士面层中,反射裂缝的产生与发展是由旧水泥混凝土路面板的垂直与水平位移所造成,而这些将引起路面的破坏,缩短路面的使用寿命。因此,采取切实有效的技术措施防止或延缓沥青路面开裂和反射裂缝的产生,并对已发生的裂缝进行治理是十分必要的。

2 减少沥青混凝土路面反射裂缝的措施

2.1 通过施工工艺的改进来减少反射裂缝

由于沥青混凝土面层需要和半刚性基层配合才能产生良好的承载力和稳定性,但如果增加沥青面层的厚度来抵消基层反射裂缝的力量,通过计算面层要达到32cm以上才能抵御裂缝的产生,这么做从经济性和适用性上是不可取的。所以可在水泥稳定土基层和沥青面层之间增加一个15cm以内的过渡层,这个过渡层能很好的抵消由基层传上来的反射裂缝的力量,从而将反射裂缝对于沥青面层的影响降到最低。

2.1.1 倒置结构。方法是增加10cm左右的人工级配硕土在水泥稳定土的上面,也叫倒置结构。

这种做法成本增加少,施工方便,但是施工要严格控制级配和密实度同时要控制好碾压得次数和振幅,以免将水泥稳定土的强度破坏,这种方法适用于2级以下的公路以及城市主干道的施工,反射裂缝可减少80%。

2.1.2 增加沥青稳定碎石过渡层。方法是在水泥稳定土基层上增加沥青稳定碎石过渡层。针对北方地区道路工程的交通量及交通组成特点,保持路面结构组合对交通荷载承受能力和防滑安全功能要求,采用防止半刚性基层沥青路面裂缝反射为主要设计方案。上面曾采用道路专用增强纤维渗量为0.15%的改性沥青玛蹄脂碎石混合料,减薄了水泥稳定砂硕半刚性基层厚度,增加了6cm左右沥青稳定碎石过技层。使得整体沥青路面在强度、刚度和稳定性上具有优良路面的品质,又增加了防止裂缝向沥青面层反射的技术措施。

2.2 通过材料性能的改进来减少反射裂缝

2.2.1 掺加纤维料。纤维的掺入,明显改善了沥青混合料的劈裂强度,降低了低温劈裂模量、提高了疲劳寿命。特别是通过低温、直接拉伸和弯曲梁试验,测试了纤维沥青材料的断裂韧度、蠕动劲度和应力松弛能力,用物理力学分析方法论证了纤维沥青材料的加劲作用和断裂韧度变化。从而显示纤维材料提高了沥青混合料的抗裂能力。通过纤维品种的评选和纤维用量的变化,配置出适应本地区改性沥青纤维SMA混合料。

2.2.2 混合集料的应用。沥青稳定碎石混合料不同于沥青碎石材料。根据功能分析,采用有一定细集料数量的连续级配的集料组合,提出的沥青稳定碎石ATS-25及ATS-30两种混合集料,建议级配值介于沥青混凝土和沥青碎石之间,它的抗车辙稳定性优于沥青混合料士材料,其强度和结构稳定性高于沥青碎石。形成具有整体结构密实,又有一定空隙的大集料嵌挤型连接过渡层海合料。同时为指导施工生产和质量控制,提出了ATS混合料的稳定度、流值、空隙率和建议沥青用量等材料实验技术指标。改变了AM材料嵌挤失稳,空隙过大的不利倾向。

2.3 通过对沥青混凝土加筋增强自身粘聚力来减少反射裂缝

沥青混凝土加筋能提高路面结构层对裂缝的抑制能力、对横向剪切破坏的抵抗能力等,达到延长路面结构的疲劳寿命、节省材料、降低费用的目的。我国很早便开始对PG和物网栅进行应用研究,研究了塑料格栅具有两种功能:一是能提高沥青结构层的强度具有长期的抗拉应力的能力;二是能使应力均匀分布在较大的面积范围内,减轻沥青结构层的徐变作用,最终达到防止沥青路面开裂的目的。

加筋格栅具有减薄沥青层厚度、防治反射裂缝、减少车辙作用等特点,能加强沥青混合料的整体抗拉强度,有效地改善路面结构应力分布,抵抗和延缓由于路面基层裂缝引起的沥青混凝土路面的反射裂缝,从而提高路面的使用寿命,在来年复查减少对于路面的影响一般在60-80%左右,它受隔栅的施工以及摊铺是对格栅的处理影响较大。由于摊铺沥青混凝土的摊铺机的托梁下的沥青混凝土料搓动隔栅形成臃起,使得刚摊铺的沥青面层碾压后由于格栅的回缩又形成新的裂缝,即使用混凝土料修补后还是有细小的沉降形成长条凹陷,影响平整度,这在摊铺时要特别注意,在碾压后再用细料修补,直到平整。

2.4 精心施工

在基层施工中,应注意湿式养生并及时做封层处理以防止基层初期破坏和干缩裂缝产生。

2.4.1 在基层采用预留缝(缝深不小于二分之一板厚)则只在缝处铺设土工织物的办法防止不规则裂缝产生而导致反射裂缝的产生。

2.4.2 确保基层的压实度并充分注意其压实的均匀性,防止基层不均匀沉陷而导致开裂。

2.4.3 作为防治半刚性基层沥青路面反射裂缝重要措施土工织物的应用,在施工中应注意清除铺设层面的杂物,并使其铺设牢固、顺直、搭接合理(一般以15-20cm为宜)、粘层油温度适中,避免人为或施工机具对其损坏而达不到预期效果。

2.4.4 沥青橡胶在施工中应重视沥青的稠度,橡胶粉的品种、细度和含量,搅拌温度与时间,并与施工方法密切结合,切忌在潮湿的半刚性基层上直接铺沥青橡胶应力吸收薄膜,应在基层铺一层沥青上封层并使其干燥以保证其质量。

2.4.5 对原有路面处理、防裂层施工、加铺层摊铺等进行严格控制,严格工序交接制度,防止隐蔽工程留有隐患。

3 总结

反射裂缝的产生主要是由于半刚性基层的温度干缩应力导致基层先开裂,而后在温差应力和荷载应力共同作用下向面层发展。面层厚度和基层的温缩性能是影响反射裂缝多少和发展快慢的主要因素。增加面层厚度,降低半刚性基层的温干缩系数,在基层和面层之间添加层或级配碎石以及合理施工是消除和减少反射裂缝的有效措施。