沥青混凝土路面由于其具有施工周期短,铺筑速度快的特点,因此得到广泛的应用。路面面层是整个道路工程中一个重要组成部分,在人行及车辆的长期荷载及日夜温差变化影响下,均会产生各种形式的裂缝,裂缝的产生将会严重影响到行车的安全,这就要求道路路基、基层应具有一定的强度和稳定性,还要求路面具有一定的刚度、耐久性和与使用功能密切相关的平整度。
1 沥青混凝土路面开裂原因分析
(1)整体强度不足产生的裂缝,通常表现为弯沉值较大,会出现沉陷、车辙等病害。
(2)温度变化产生的裂缝,通常表现为横向裂缝,横向裂缝会贯通全幅路面,当有中央分隔带时,会贯通半幅路面。温度变化裂缝包括温度收缩和温度疲劳裂缝,温度收缩裂缝,即随着温度下降,沥青面层开始收缩,当收缩的拉应力大于沥青混合料的抗拉强度时,路面就开始开裂。
(3)基层反射裂缝由于路面基层结构设计不当、拌和不均、配合比不当、施工质量差、车辆严重超载等原因造成路面承载力下降,在车辆荷载反复作用下,产生由下向上反射裂缝。
(4)沥青材料老化产生的裂缝沥青材料老化后,变形能力减弱,路面被拉断,多呈现龟裂。
(5)材料弯拉强度不足产生的裂缝,在车辆严重超载作用而产生的裂缝。在车轮荷载反复作用下,路面会产生弯拉疲劳裂缝,基层的底部产生拉应力,该拉应力大于基层的抗拉强度时,则底部就很快开裂,严重的会出现车辙或沉陷。
2 防开裂措施
2.1 合理选材
为了提高沥青混凝土路面高温抗车撤能力,延长沥青混凝土路面的使用寿命,下面层、中面层沥青混凝土基质沥青采用AH-70号重交通道路石油沥青。面层改性沥青采用SBS类I-D级成品改性沥青。
沥青面层的粗集料洁净、干燥、表面粗糙、无风化、无杂质、具有足够的强度、耐磨耗性,严格限制集料的细长扁平颗粒含量。上面层粗集料拟采用辉绿岩,其它面层用粗集料选用优质花岗岩或石灰岩。粗集料具有良好的颗粒形状,为保证粗集料规格、棱角,控制针片状含量,选用反击式破碎工艺生产。如果粗集料与沥青贴附性不能满足要求,掺入适量的消石灰或抗老化及耐水性能较强的抗剥落剂(掺入量一般为沥青重量的0.3%~0.5%),以提高沥青与集料间的粘结力,具体的掺入量通过沥青混合料的水稳性检验确定。
沥青与抗剥落剂的混合液在静置不用的状态下,不宜超过24h,否则应重新搅拌一次。细集料保持洁净、干燥、无风化、无杂质,并有适当的颗粒组成,同时细集料与沥青有良好的结粒力,严格控制其含泥量及亚甲蓝值。上面层细集料采用机制砂。机制砂采用专用的制砂机制造,并选用优质石料生产。
沥青混合料的矿粉采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉,原石料中的泥土、杂质除净,矿粉干燥、洁净、有自由地从矿粉仓流出。对于干法除尘的回收粉,有条件时弃用。确需使用时,每盘用量不得超过填料总量的25%,且选用其颗粒较粗的部分。
2.2 精心合理设计
采用合适的沥青面层厚度,尽可节约投资,又可保护未开裂的半刚性基层使用期间不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
工程实际使用的材料按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)附录B的方法,优选矿料级配、确定最佳沥青用量,符合配合比设计标准和配合比设计检验要求,以此作为目标配合比,供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。
按规定方法取样测试各料仓的材料级配,确定各热料仓的配合比,供拌和机控制室使用。同时选择适宜筛孔尺寸和安装角度,尽量使各热料仓供料大体平衡。并取目标配合比设计的最佳沥青O A C、O A C±0.3%等3个沥青用量进行马歇尔试验和试拌,通过室内试验及拌和机取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量,由此方法确定的最佳沥青用量与目标配合比设计的结果的差值不宜大于±0.3%。
2.3 正确施工
(1)沥青混合料铺筑前对下承层进行清理。
严格控制半刚性基层施工时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范允许的范围之内。沥青混合料摊铺前先对下承层表面进行清理,使其干净,并保证各层之间的粘接。如铺筑的是下面层,则下承层指基层,如铺筑的是中面或上面层,则下承层面分别为下面层或中面层。
(1)在铺筑下面层之前,检查下封层的完整性和基层表面的粘结性。扫除基层表面的杂物和浮料,如有泥土时用压力水冲洗干净。如基层表面局部透层沥青油或下封层脱落,则将脱落处基层表面清扫干净后补洒透性沥青或补做下封层。
(2)已铺成的下面层或中面层有两种情况。第一:刚铺筑时间不长,表面没有遭到污染,外露碎石颗粒表面的沥青膜仍较完整。如表面有做边坡防护工程时遗留的拌和水泥砂浆的残渣,则应将明显凸出表面的干硬水泥砂浆条块清除,清扫干净后在残留的粘结牢固的水泥砂浆表面上喷洒粘层沥青。然后再铺筑上层沥青混合料。第二:下面层或中面层已铺成较长时间,而且已经遭到污染,表面的沥青膜已被车轮磨耗。如果表面局部有做了防护工程且在表面留有水泥砂浆残渣,则应将明显高出表面的干硬砂浆条块清除干净,并将一切浮料清扫干净。然后喷洒沥青量约0.3kg/m2的沥青乳液,增加新铺层与下层间的粘结。
(2)沥青混合料的摊铺。
采用一台宽幅沥青混凝土摊铺机成型,尽量避免除超宽路段外的施工纵向接缝。摊铺前调平熨平板,试验路段摊铺按初定松铺系数1.25(下面层)、1.20(中上面层)计算的松铺厚度并垫木方,大面积正常施工摊铺时根据试验段试验成果确定的松铺系数调整。
(3)沥青混合料的压实。
碾压是保证沥青混凝土的质量,并使其物理力学性质和功能特性符合设计要求的重要环节,也是沥青面层施工的最后一道重要工序。合适的符合要求的碾压既能使沥青面层达到高的压实度,又能使沥青面层有良好的平整度。
(1)第一阶段初压习惯上常称作稳压阶段。由于沥青混合料在摊铺机的熨平板前已经过初步夯实压实,而且刚摊铺成的混合料的温度不低于150℃,因此只要用较小的压实功能就可以达到稳定压实效果。拟用10t~12t的双轮振动压路机以2km/h左右的速度进行碾压2遍。碾压时驱动轮在前静压匀速前进,后退时沿前进碾压轮迹行驶并振动碾压。
(2)第二阶段复压是主要压实阶段。在此阶段至少要达到规定的压实度。因此,复压应该在较高温度下并紧跟初压后进行。复压期间的温度不应低于130℃。通常用双轮振动压路机(用振动压实)和20t以上的轮胎压路机同时先后进行碾压。碾压遍数参照铺筑试验段时所得的碾压遍数确定,通常不少于6遍。以达到要求的压实度为标准,并无显著轮迹。相邻碾压带应重叠1/3~1/2的碾压轮宽,碾压方式与初压相同。
(3)第三阶段终压是消除缺陷和保证面层有较好平整度的最后一步,由于终压要消除复压过程中表面遗留的不平整,因此,沥青混合料也需要有较高的温度。终压常使用静力双轮压路并紧接在复压后面进行。一般碾压2遍左右,压路机速度控制在4~5km/h。终压结束时的温度不低于沥青面层施工规范中规定的70℃,并尽可能在较高温度(如不低于80℃)下结束终压。
(4)横向接缝的碾压是碾压工序中的重要一环。碾压时,先用双轮压路机进行横向(即垂直于路面中心线)碾压。如有需要,摊铺层的外层放置供压路机行驶的垫木。碾压时压路机主要位于已压实的混合料层上,伸入新铺混合料层的宽度不超过20cm。接着每碾压一遍向新铺混合料移动约20cm,直到压路机全部在新铺层上碾压为止。然后进行正常的纵向碾向。
(5)碾压时注意以下事项。各个压实阶段,均不准压路机在新铺筑层上转向、调头、急刹车及停放,并防止矿料、油料和杂物洒落在沥青面层上。压路机的碾压段长度以与摊铺速度平衡为原则选定,并保持大体稳定,碾压总长度不超过60m。压路机每次由两端折回的位置呈阶梯形的随摊铺机向前推进,使折回处不在同一横断面上。
在摊铺机连续摊铺的过程中,压路机不得随意停顿。在当天碾压的尚未冷却的沥青混合料层面上,不得停放任何机械设备或车辆,进行合理碾压,压实不足不但影响路面力学性能,而且在行车作用再密实过程中形成车辙;而过度碾压,将会使集料破碎而使压实度降低,影响路面使用寿命。
严格控制施工温度,不符合要求的混合料坚决废弃。运至铺筑现场的混合料,在当天完成压实,否则现场多余的混合料也一律废弃处理。
半刚性基层碾压完成后,要及时养生,保护混合料的含水量不受损失,决不能让基层暴晒变干而开裂。半刚性基层碾压及养生结束后,应立即喷洒稀释沥青或沥青乳液,并撤3 m m~8 m m的碎石,做成下封层。保护基层中的水分不致迅速失去。下封层作完后,应尽快铺筑沥青面层。
2.4 接缝的处理
(1)横向接缝。
施工过程中尽量减少接缝,但由于工作中断或与构造物接头必须接缝处,摊铺混合料的末端已经冷却,在第二天恢复工作时,做成一道与铺筑方向大致成直角的横向接缝——横缝。
采用直接缝时,上、下层接缝面要错开1m以上,每天的施工横缝,应仔细操作,保证紧密平顺。用3m直尺检查平整度,超过3mm时将端头超过部分切除,且切成垂直面,将上级接缝面清洗干净,并涂刷一薄层粘层油。每天施工完工前在端头50cm~60cm范围内撒适量砂子,使其容易挖除。接头处20cm~30cm内可用新铺热沥青混合料覆盖,使原铺筑面有一定的温度(一般在60℃左右),便于新旧路面的相互结合。开始摊铺时,先量取已铺沥青路面的厚度,乘以松铺系数,求得新铺路段接头处的松铺厚度,决定熨平板的高度。
(2)纵向接缝。
尽量采取全幅摊铺不留纵向冷接缝,主线与交叉路口相接处必须做纵向接缝时,应做热接缝,否则要进行切割,切缝要顺直。铺装交叉路口时,切缝处要涂沥青,摊铺时重叠5cm~10cm,摊铺后铲除。碾压时先在压实路面上行走,碾压新铺层15cm,然后碾压新铺部分,再伸过已压路面10cm~15cm,使其接缝紧密,接缝尽量留在车道区画线位置上,上下层面纵向接缝应错开200mm以上。
加强运料车的保温工作,保证适宜的摊铺、碾压温度、及时摊铺并保证供料和施工的连续性;同时采用大动力机械拌和设备,做到沥青拌和均匀、油石比控制标准。
2.5 验收
混合料摊铺前,测量下封层或下面层高程、横坡;混合料摊铺后未碾压前测高程、横坡;碾压结束后测高程、横坡,测算松铺系数。在已摊铺但还未碾压层面上挖洞取样,做抽提试验。取样位置在摊铺机半幅宽度距边部1/3处,洞壁尽量垂直,并挖取干净,马歇尔试件取样可在拌和站进行。隔日钻芯、测厚度、压实度、测平整度、宽度、弯沉、渗水系数。沥青混合料拌和、运输、摊铺、初压、终压施工温度控制在设计和规范的许可范围内。
3 加强养护
及时维修对产生的各类裂缝病害,提倡预防性养护,完善路基路面的排水设施,确保路面排水顺畅,基层与面层之间不得形成“蓄水槽”。发生裂缝现象及时组织修复,一般可根据裂缝的宽度和深度确定具体的修补。
4 结语
沥青混凝土路面各种裂缝的产生很大程度上是由于不规范施工造成的,只要积极采取有效措施,规范管理,合理组织施工工序,杜绝不利因素的发生,裂缝问题一定可以减少。
摘要：沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多,防治也就成为一个综合治理的问题,只有在设计、选材、施工、养护等多方面充分考虑防止裂隙的问题,采取切实可行的措施减少和防治沥青混凝上路面裂缝的产生。
关键词：沥青混凝土,路面,开裂防治,措施