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摘 要:我国水泥混凝土路面应用较广,随着使用年限的不断增加,早期修建的大量水泥混凝土路面步入了大中修阶段,病害问题严重。“白加黑”路面的应用,可以有效改善旧水泥混凝土路面使用性能,延长道路使用寿命,是提升旧水泥路面服务水平的关键性措施。为此,本文在全面了解反射裂缝分类及成因的基础上,阐述了常用的几种反射裂缝防治对策,并结合具体案例,提出了加铺橡胶沥青应力吸收层的施工方案,以期有效防治路面反射裂缝病害,提高施工质量。
关键词:白加黑路面;反射裂缝;防治对策
中图分类号:U418.6 文献标识码:A
0 引言
近年来,随着国民经济的迅速发展,公路上交通量和汽车载重量剧增,对路面结构的损坏日渐加重。越来越多的旧水泥混凝土路面面临着维修养护工作。“白加黑”能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能,延长其使用寿命,是一种非常有前景的水泥混凝土路面大修方法。然而,在长期实践中发现,白加黑路面在温度、荷载等因素影响下,很容易出现反射裂缝,进而影响道路平整度,危害行车安全。为此,必须重视白加黑路面反射裂缝防治工作,采取切实可行的措施加大防治力度。
1 反射裂缝的分类及成因
反射裂缝是最常见的一种路面病害问题,主要分为两种类型,具体如下:
1.1 温度型反射裂缝
一般来讲,温度是影响路面质量的主要因素。对于基层板温度而言,外部环境的影响主要考虑两点,即日变化温度、年变化温度。比如,在年变化温度影响下,因为作用周期过长,沥青面层的顶、底面温度基本一致。在冬季严寒时期,基层板将会出现收缩变形,进而产生拉应力。而在炎炎夏日,温度较高,基层板将会发生膨胀,从而产生压应力。但是在具体工程当中,温度应力与荷载应力往往相伴而生,在行车荷载和温度变化长期作用下,裂缝尖端的应力将大于沥青混凝土的极限抗拉强度,从而产生裂缝,甚至不断发展为反射裂缝。
1.2 荷载型反射裂缝
当车辆从裂缝部位通行时,沥青面层将会产生荷载型反射裂缝,应力作用的产生,包含三个不同的阶段,第一,当荷载处于裂缝一侧的情况下,裂缝两侧位移较大,将会有较大剪切应力出现于沥青面层;第二,荷载处于裂缝顶面的情况下,裂缝两侧未出现相对位移,或者存在较小相对位移,沥青面层主要承受弯拉应力作用;第三,荷载从裂缝处驶离之后,在面层内将会产生和第一次方向相反的剪应力,在这个环节,将受到两次剪切,一次弯曲,且具有连续性。
2 反射裂缝的防治对策
针对不同路面状况,则采取的反射裂缝防治措施也不尽相同。具体可分为以下几种。
当路面状况良好,或处于中等状态,则需加固板块后,加铺沥青面层。比如增加沥青层厚度、设置应力吸收层、设置防反夹层等。
2.1 增加沥青层厚度
根据大量实践发现,为避免白加黑路面反射裂缝的出现,可以通过增加沥青层厚度进行处治。一般沥青面层厚度应控制在18 cm以上。通过这种方式,不仅可以大幅提升路面结构的弯曲刚度,降低加铺层因弯曲变形所引发的剪切应力,还可以延缓甚至避免反射裂缝出现,有效改善路面使用性能。借鉴相关研究资料分析,沥青面层较厚的情况下,可延缓水泥混凝土路面基层反射裂缝的发生。沥青加铺层厚度增加1 cm,则沥青加铺层底面的弯沉差则会下降5%。然而,伴随厚度的持续增长,则会逐步减弱防治效果。比如,沥青面层厚度在23 cm以上时,若加铺层厚度仍在增加,则防治效果一般,且成本过高。
2.2 设置应力吸收层
对于沥青层内的应力集中现象,设置应力吸收层可以起到良好的防裂效果。通过应力吸收层设置,可以分散应力,延缓反射裂缝发生时间。此外,应力吸收层的柔韧性较好,即便是裂缝不断向上反射,也不会出现应力层断裂情况,很大程度上是对沥青面层的一种保护。
应力吸收层的作用机理是通過高弹性聚合物材料的应用,可以吸收水泥混凝土板温度和行车荷载应力,并分散或消除水平、竖向位移,达到有效防裂效果。目前,常用的应力吸收层包括:橡胶沥青应力吸收层、沥青混合料应力吸收层等。
2.3 设置防反夹层
在防治白加黑路面反射裂缝时,也可采用防反夹层设置。即在沥青层底布设聚丙烯或聚酯无纺织物、玻璃纤维格栅及新型的金属路面加筋材料等。通过防反夹层设置,可以有效增强加铺沥青层的应用效果,提高防水效果,同时还能增强加铺层的抗疲劳开裂及抵抗变形的能力。在多种材料选择中,路面加筋网是一种新型的金属路面加筋材料,钢丝网充分利用其高抗拉低应变以及网面和集料的咬合作用,吸收已存在裂缝和交通荷载产生的拉应力,延缓裂缝的传播,降低弯曲变形,提高路面抵抗反射裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝的能力,同时有效降低车辆荷载产生的车辙和推移效应,增强路面承载能力,从而改善路面使用状况,提高路面的使用寿命。
3 工程概况
在解决白加黑路面反射裂缝问题当中,橡胶沥青应力吸收层应用效果显著。本文以某水泥混凝土“白加黑”路面为例,提出了加铺橡胶沥青应力吸收层的施工方案,以期有效防治路面反射裂缝病害,提高施工质量。
3.1 橡胶沥青和碎石用量的确定
第一,橡胶沥青洒布量的确定。根据试验结果分析,在25℃施工条件下,1.52为橡胶沥青的粘度。通过烘干、除尘处理后,规格为9.5 mm~13.2 mm的碎石,其洒布量可控制在每平方米14 kg,则橡胶沥青的用量则控制在每平方米2.3 kg
~2.5 kg。在此条件下,应力吸收层的抗剪强度最大,可达到0.98 MPa。
第二,碎石撒铺量的确定。在旧路面上均匀撒铺碎石材料时,碎石撒铺最佳用量以碎石覆盖率为85%~90%之间时为最佳值,即每平方米14 kg~16 kg。
3.2 橡胶沥青洒布 在旧路面处理好以后,通过同步封层车在旧路面上进行橡胶沥青材料喷洒,喷洒过程中,其温度可控制在180℃~195℃之间,喷洒量则应控制在每平方米2.3 kg~2.5 kg。
3.3 碎石撒布
在橡胶沥青喷洒的同时,还要同步进行碎石撒铺,按照规定要求,可采取9.5 mm~13.2 mm规格的碎石材料,并在最佳撒铺量±1 kg/m2控制实际撒铺量,保证满铺、不散失。同时,通过人工方式补足局部碎石撒铺量不均匀的地方。
3.4 碾压施工
完成上述施工作业后,需及时通过大吨位的胶轮压路机进行碾压施工。洒布橡胶沥青之后,温度下降速度较快,为了确保在高温条件下完成碾压作业,必须紧跟碎石撒布机后利用胶轮压路机进行碾压施工,两车之间保持5 m的间距,保证碾压时,橡胶沥青温度在100℃左右,碾压遍数控制在2~3遍之间。
3.5 交通管制
为确保橡胶沥青应力吸收层和路面下面层之间充分粘结,完成碾压施工后,需及时将多余的松散碎石材料清理出去。待检验质量合格后,便可进行下一道工序施工,在此期间,需封闭交通,当下面层成型后,才能开放交通。若下面层无法及时铺筑时,应在下面层施工前,及时喷洒粘层油。
4 结束语
综上所述,在社会经济高速发展的今天,我国交通运输事业迅速腾飞,对道路工程建设提出了更高的要求。上世纪70、80年代修筑的大量水泥混凝土路面,已步入大中修阶段。为了有效提升路面使用性能,白加黑路面应用效果良好。但在使用过程中发现,白加黑路面极易出现反射裂缝,若不及时处理,很可能引发更大的病害问题。基于此,必须采取积极有效的措施,加大反射裂缝防治力度,提高工程建设整体质量。
參考文献:
[1]刘志胜,刘志岗,张翛,等.刚柔复合式路面裂缝反射预防技术研究进展[J].材料导报,2016,30(03):86-90.
[2]张晶,付伟,何斌,等.半刚性基层沥青路面防裂基布防裂效果现场试验研究[J].公路,2018,63(12):48-52.
[3]冯振中.防裂土工布在林芝至拉萨高等级公路路面工程中的应用[J].公路交通科技(应用技术版),2016,12(02):
46-48.
[4]王恋蓓.水泥路面现场破碎再生水稳在“白加黑”解决方案中的应用评价[J].上海公路,2018,37(02):11-14+4.
[5]池全华.市政道路“白加黑”改建工程的设计思路探析[J].住宅与房地产,2018,24(06):182.
关键词:白加黑路面;反射裂缝;防治对策
中图分类号:U418.6 文献标识码:A
0 引言
近年来,随着国民经济的迅速发展,公路上交通量和汽车载重量剧增,对路面结构的损坏日渐加重。越来越多的旧水泥混凝土路面面临着维修养护工作。“白加黑”能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能,延长其使用寿命,是一种非常有前景的水泥混凝土路面大修方法。然而,在长期实践中发现,白加黑路面在温度、荷载等因素影响下,很容易出现反射裂缝,进而影响道路平整度,危害行车安全。为此,必须重视白加黑路面反射裂缝防治工作,采取切实可行的措施加大防治力度。
1 反射裂缝的分类及成因
反射裂缝是最常见的一种路面病害问题,主要分为两种类型,具体如下:
1.1 温度型反射裂缝
一般来讲,温度是影响路面质量的主要因素。对于基层板温度而言,外部环境的影响主要考虑两点,即日变化温度、年变化温度。比如,在年变化温度影响下,因为作用周期过长,沥青面层的顶、底面温度基本一致。在冬季严寒时期,基层板将会出现收缩变形,进而产生拉应力。而在炎炎夏日,温度较高,基层板将会发生膨胀,从而产生压应力。但是在具体工程当中,温度应力与荷载应力往往相伴而生,在行车荷载和温度变化长期作用下,裂缝尖端的应力将大于沥青混凝土的极限抗拉强度,从而产生裂缝,甚至不断发展为反射裂缝。
1.2 荷载型反射裂缝
当车辆从裂缝部位通行时,沥青面层将会产生荷载型反射裂缝,应力作用的产生,包含三个不同的阶段,第一,当荷载处于裂缝一侧的情况下,裂缝两侧位移较大,将会有较大剪切应力出现于沥青面层;第二,荷载处于裂缝顶面的情况下,裂缝两侧未出现相对位移,或者存在较小相对位移,沥青面层主要承受弯拉应力作用;第三,荷载从裂缝处驶离之后,在面层内将会产生和第一次方向相反的剪应力,在这个环节,将受到两次剪切,一次弯曲,且具有连续性。
2 反射裂缝的防治对策
针对不同路面状况,则采取的反射裂缝防治措施也不尽相同。具体可分为以下几种。
当路面状况良好,或处于中等状态,则需加固板块后,加铺沥青面层。比如增加沥青层厚度、设置应力吸收层、设置防反夹层等。
2.1 增加沥青层厚度
根据大量实践发现,为避免白加黑路面反射裂缝的出现,可以通过增加沥青层厚度进行处治。一般沥青面层厚度应控制在18 cm以上。通过这种方式,不仅可以大幅提升路面结构的弯曲刚度,降低加铺层因弯曲变形所引发的剪切应力,还可以延缓甚至避免反射裂缝出现,有效改善路面使用性能。借鉴相关研究资料分析,沥青面层较厚的情况下,可延缓水泥混凝土路面基层反射裂缝的发生。沥青加铺层厚度增加1 cm,则沥青加铺层底面的弯沉差则会下降5%。然而,伴随厚度的持续增长,则会逐步减弱防治效果。比如,沥青面层厚度在23 cm以上时,若加铺层厚度仍在增加,则防治效果一般,且成本过高。
2.2 设置应力吸收层
对于沥青层内的应力集中现象,设置应力吸收层可以起到良好的防裂效果。通过应力吸收层设置,可以分散应力,延缓反射裂缝发生时间。此外,应力吸收层的柔韧性较好,即便是裂缝不断向上反射,也不会出现应力层断裂情况,很大程度上是对沥青面层的一种保护。
应力吸收层的作用机理是通過高弹性聚合物材料的应用,可以吸收水泥混凝土板温度和行车荷载应力,并分散或消除水平、竖向位移,达到有效防裂效果。目前,常用的应力吸收层包括:橡胶沥青应力吸收层、沥青混合料应力吸收层等。
2.3 设置防反夹层
在防治白加黑路面反射裂缝时,也可采用防反夹层设置。即在沥青层底布设聚丙烯或聚酯无纺织物、玻璃纤维格栅及新型的金属路面加筋材料等。通过防反夹层设置,可以有效增强加铺沥青层的应用效果,提高防水效果,同时还能增强加铺层的抗疲劳开裂及抵抗变形的能力。在多种材料选择中,路面加筋网是一种新型的金属路面加筋材料,钢丝网充分利用其高抗拉低应变以及网面和集料的咬合作用,吸收已存在裂缝和交通荷载产生的拉应力,延缓裂缝的传播,降低弯曲变形,提高路面抵抗反射裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝的能力,同时有效降低车辆荷载产生的车辙和推移效应,增强路面承载能力,从而改善路面使用状况,提高路面的使用寿命。
3 工程概况
在解决白加黑路面反射裂缝问题当中,橡胶沥青应力吸收层应用效果显著。本文以某水泥混凝土“白加黑”路面为例,提出了加铺橡胶沥青应力吸收层的施工方案,以期有效防治路面反射裂缝病害,提高施工质量。
3.1 橡胶沥青和碎石用量的确定
第一,橡胶沥青洒布量的确定。根据试验结果分析,在25℃施工条件下,1.52为橡胶沥青的粘度。通过烘干、除尘处理后,规格为9.5 mm~13.2 mm的碎石,其洒布量可控制在每平方米14 kg,则橡胶沥青的用量则控制在每平方米2.3 kg
~2.5 kg。在此条件下,应力吸收层的抗剪强度最大,可达到0.98 MPa。
第二,碎石撒铺量的确定。在旧路面上均匀撒铺碎石材料时,碎石撒铺最佳用量以碎石覆盖率为85%~90%之间时为最佳值,即每平方米14 kg~16 kg。
3.2 橡胶沥青洒布 在旧路面处理好以后,通过同步封层车在旧路面上进行橡胶沥青材料喷洒,喷洒过程中,其温度可控制在180℃~195℃之间,喷洒量则应控制在每平方米2.3 kg~2.5 kg。
3.3 碎石撒布
在橡胶沥青喷洒的同时,还要同步进行碎石撒铺,按照规定要求,可采取9.5 mm~13.2 mm规格的碎石材料,并在最佳撒铺量±1 kg/m2控制实际撒铺量,保证满铺、不散失。同时,通过人工方式补足局部碎石撒铺量不均匀的地方。
3.4 碾压施工
完成上述施工作业后,需及时通过大吨位的胶轮压路机进行碾压施工。洒布橡胶沥青之后,温度下降速度较快,为了确保在高温条件下完成碾压作业,必须紧跟碎石撒布机后利用胶轮压路机进行碾压施工,两车之间保持5 m的间距,保证碾压时,橡胶沥青温度在100℃左右,碾压遍数控制在2~3遍之间。
3.5 交通管制
为确保橡胶沥青应力吸收层和路面下面层之间充分粘结,完成碾压施工后,需及时将多余的松散碎石材料清理出去。待检验质量合格后,便可进行下一道工序施工,在此期间,需封闭交通,当下面层成型后,才能开放交通。若下面层无法及时铺筑时,应在下面层施工前,及时喷洒粘层油。
4 结束语
综上所述,在社会经济高速发展的今天,我国交通运输事业迅速腾飞,对道路工程建设提出了更高的要求。上世纪70、80年代修筑的大量水泥混凝土路面,已步入大中修阶段。为了有效提升路面使用性能,白加黑路面应用效果良好。但在使用过程中发现,白加黑路面极易出现反射裂缝,若不及时处理,很可能引发更大的病害问题。基于此,必须采取积极有效的措施,加大反射裂缝防治力度,提高工程建设整体质量。
參考文献:
[1]刘志胜,刘志岗,张翛,等.刚柔复合式路面裂缝反射预防技术研究进展[J].材料导报,2016,30(03):86-90.
[2]张晶,付伟,何斌,等.半刚性基层沥青路面防裂基布防裂效果现场试验研究[J].公路,2018,63(12):48-52.
[3]冯振中.防裂土工布在林芝至拉萨高等级公路路面工程中的应用[J].公路交通科技(应用技术版),2016,12(02):
46-48.
[4]王恋蓓.水泥路面现场破碎再生水稳在“白加黑”解决方案中的应用评价[J].上海公路,2018,37(02):11-14+4.
[5]池全华.市政道路“白加黑”改建工程的设计思路探析[J].住宅与房地产,2018,24(06):182.