沥青砼路面裂缝的分折与防治

2022-09-10

当前沥青路面非荷载裂缝病害较为严重。沥青路面的纵横裂缝如不及时处理将造成路面水下渗, 降低路面承载力, 产生唧泥使沥青砼剥落, 严重影响公路的使用功能, 致使沥青路面过早的破坏。

1 造成路面开裂的原因

造成沥青路面非荷载开裂的因素较多, 其主要原因如下。

(1) 沥青混合料使用的沥青胶质料温度敏感性强, 其低温性能不能满足工程项目地区温度变化所产生的温度应力要求。一般沥青胶质料合蜡量高和延度小的易于脆裂, 同一等级的沥青其温度敏感性却有很大的差异。沥青是粘弹性材料, 在温度较高时材料为粘性而在低温条件下为弹性, 在常温及正常使用情况下沥青呈粘-弹性。

(2) 半刚性基层干燥收缩开裂。干燥收缩是混合料中水分的失去引起的收缩。原因是混合料中游离水的减少, 缩小了颗料间的距离产生体积收缩, 干缩与材料的性质和用水量有关, 无机料稳定细粒土比稳定粗料土干缩变形大, 易于开裂。

(3) 半刚性基层低温开裂, 沥青混凝土和半刚性基层多在高温及季式常温时施工成型。入冬后, 温度骤降, 特别是我国西北地区, 季节温差很大, 混合料遇冷收缩, 在收缩过程中受到下层 (基层或底基层) 的约束产生收缩应力 (粒应力) , 如果收缩应力大于当时混合料的极限抗拉强度时, 就会产生温度收缩裂缝, 一般为横向裂缝, 裂缝宽度约为2mm～1 3 m m。温差越大, 温度变化速度越快则约束越大。混合料越容易开裂, 路面开裂发展的过程及应力分布规律是:当混合料由于温度下降产生的拉应力值超过其材料的抗拉强度时就开始出现第一批裂缝, 路面开裂后应力重新分布。如果此时温度应力仍超过混合料抗拉强度, 则又产生第二批裂缝, 应力重新分布, 直至温度应力小于或等于混合料极限抗拉强度, 裂缝的数量即停止发展。当温度升高后裂缝将逐渐缩小, 沥青混合料的温度线膨胀系数为 (2.16～3.06) ×10-5;水泥稳定粗粒土的温度线膨胀系数为 (12～16) ×10-6。沥青混合料受温度影响明显大于无机结合料稳定粗粒土。

(4) 反射裂缝。由于基层开裂, 反射带动面层开裂或面层开裂带动基层开裂。从路面开裂后钻孔取样观察分析, 温度裂缝往往是上大下小, 有的裂缝是面层和基层通裂, 有的则是单独面层裂, 从温度膨胀系数沥青面层大于无机结合料稳定土。沥青面层外露受气温及风速影响较大, 因而在同一地段同时间沥青面层温缩应力大于基层, 是造成温度裂缝的主要原因。

(5) 沥青面层和半刚性基层两幅施工接茬处, 如处理不当往往产生路接缝处开裂。

综上所述, 无机结合料稳定细粒土干燥收缩, 温度收缩明显大于无机结合料稳定粗粒土。易造成开裂, 无机结合料稳定细粒土中细土含量越多, 其混合料的温缩系数越大。

2 工程实例

汉中市2 0 0 8年国省干线公路养护G108D标段在2008年6月开始施工。路面结构在原沥青路面上全部洗创4cm面层, 原基层上洗创10cm, 现场冷再生18cm。水泥稳定碎石基层, +1 c m原下封层+4 c m原A C-16C沥青砼路面。沥青采用B级沥青。70号石油沥青, 施工质量优良。当年入冬以来先后在1698+400～K1703+200, 一般开始发现横向裂缝的间距为10m～15m。接着在原裂缝间约1/2处出现横向裂缝, 裂缝从路两侧开始向路中延伸。裂缝宽度为3mm～10mm不等, 一般裂缝间距大的裂缝宽度也大。经钻孔检验路面裂缝部位有的仅沥青面层开裂, 有的面层与基层在同一位置开裂。开裂宽一般是路面上方较大, 越往下越小。经来年观察, 气温回升后裂缝逐步缩小至不明显。经分析, 该裂缝主要是由于温度变化产生温度应力。当路面混合料抗拉极振强度小于温度应力时, 路面被拉裂, 直至混合料抗拉强度等于或小于温度应力时即停止发生裂缝, 该公路水稳基层和沥青面层均在炎热的夏季施工成形时温度较高, 秋未完工, 路面温度仍很高。初冬寒流突临, 气温骤降至0℃以下, 路面速冷快速收缩, 由于层间为1cm同步碎石封层, 粘接较好, 约束了路面的收缩即产生了束应力, 致使路面开裂, 在开裂后, 因变形较半刚性基层大到向下传递, 致使基层开裂。

在2004年城褒一级路F标级崔石段及新吴段, 均出现温度裂缝。经检测观察, 采用沥青灌缝养护。来年气温回升, 裂缝逐步缩小至不明显。