半刚性基层反射裂缝成因及防控

浅谈半刚性基层反射裂缝的成因及防控

[摘要] 沥青混凝土路面半刚性基层反射裂缝的产生原因主要是车辆荷载和温度变化。半刚性基层产生裂缝后在荷载和温度作用下进一步向上发展,使面层开裂形成反射裂缝。通过设计和施工各环节的控制,可以有效减少和控制反射裂缝产生和发展。

[关键词] 沥青混凝土面层半刚性基层反射裂缝防治

引言

自上个世纪八十年代以来,我国70%以上高等级道路均采用半刚性基层的沥青混凝土路面。山东省滨州市无棣县的县乡主干道也顺应了这一发展趋势,从1996年开始,90%以上的路面采用此种结构。这种路面结构具有强度高、造价较低等优点,作为高等级路面的优选结构,但从使用情况看,这种路面结构却普遍存在着裂缝较多的缺点,造成了不同程度的路面病害,降低了道路的使用质量和耐久性。由于我国沥青混凝土路面半刚性基层的应用历史还相对较短,对反射裂缝的产生机理和发展规律的研究需要不断深入、积累更多的经验,以有效控制反射裂缝的产生和发展。本文即根据多年来工程设计和施工经验.对沥青混凝土路面水泥稳定粒料基层常见反射裂缝的成因加以分析,并提出相应的防治措施。

1反射裂缝及其分类

半刚性基层具有强度高、刚度大、水稳性好等特点,但在温度变化作用下和干燥过程中会产生较大的收缩变形。路面施工过程中,半刚性基层会不可避免地产生裂缝,只是不够明显。然而,在开放交

通后,此裂缝在温度和荷载等因素的综合作用下,会进一步向面层

扩展,使面层相对应地自下而上形成裂缝,即反射裂缝。

半刚性基层沥青路面反射裂缝形成的原因很多,就其对裂缝影响程度来看,主要有沥青面层原材及混合料的特性和质量、基层材料的性质和状况、施工情况、气候条件(尤其是温度变化)、荷载类型和作用频率,根据形成的不同原因,可将反射裂缝分为两大类:一种是由温度和干缩引起的称为温度型反射裂缝;再就是由荷载作用引起的称为荷载型反射裂缝。

2反射裂缝的成因与发展

反射裂缝的产生一般分为两个阶段,一是半刚性基层裂缝的产生阶段,二是沥青面层裂缝的产生和发展阶段.

2. 1半刚性基层裂缝的产生

半刚性基层裂缝一般由半刚性板体收缩开裂而形成,主要受以下几个方面的影响:(1)基层材料的干缩性和温缩性;(2)基层拉伸强度;(3)基层刚度和应力松弛性质;(4)基层与下层间的摩擦力,即下层的约束作用。

半刚性基层是路面的主要承重层,必须具有良好的整体性和荷载扩散能力,这就要求基层与上下层间必须具有一定的约束力。当基层板体干缩和温缩时,由于下层约束力的存在,板体中将产生应力。在道路前进方向,基层可以看作向前后延伸的足够长的板体,收缩

时在板体内产生径向应力,当这一应力大于基层板体的抗拉应力时,板体就会断裂,产坐横向裂缝,将板体分为两部分;随着收缩变形的

增大,在半幅长度的板体中,由层间摩擦力引起的应力也随之增大,应力超过板体抗拉强度时,产生第二道裂缝;依次类推,逐渐产生多道裂缝,直至收缩应力小于板体抗拉应力。

2. 2沥青面层裂缝的产生与发展

现在所采用的路面结构均属强基薄面型的,半刚性基层上的面层一般较薄。一般情况下,当基层发生温缩时,基层裂缝进一步扩大,将给也在发生温缩的沥青面层增加一个附加应力,当这一应力大于沥青混合料的抗拉应力时,基层裂缝上方的面层将从底部产生开裂;在温差的影响下,下缝端产生更大的拉应力,使裂缝继续向上扩展

形成反射裂缝。另外,当车辆荷载经过基层裂缝时使沥青面层受到正反两次剪切和一次弯拉作用,车辆荷载反复作用的结果,造成反

射裂缝的产生和扩展。因此,荷载因索也是引起反射裂缝的一个重要因素。在高速公路上,荷载对反射裂缝的影响尤其明显,具体反映在正常行驶车道上的反射裂缝明显多于超车道。反射裂缝一旦出现,气候、环境及荷载的作用更加明显,水分侵人基层.使之软化,在反复的荷载作用下产生唧泥现象,最后导致面层的破坏。

3反射裂缝的防治

反射裂缝的产生有可能是温度或荷载因素造成的,也有可能是两种因素综合作用的结果。通过设计控制,合理选择结构层厚度,降低荷载因素的影响;通过设计和施工各阶段的控制,减少温缩和干缩

的影响;通过综合防治,最大限度地减少反射裂缝的产生和发展,延长半刚性沥青混凝士路面的使用寿命。

3. 1设计阶段

(l)路面结构层厚度应接交通量和道路等级来确定,机动车道和非机动年道分别计算;(2)选用符合“重交通道路石油沥青技术要求”的沥青或改性沥青,以减少半刚性基层路面的低温缩裂;(3)在半刚性基层和沥青面层间铺设土工合成材料,以阻止基层裂缝向面层扩展;(4)面层厚度尽量取大值,主车道最好不小于15㎝。

3.2施工阶段

(1)控制水泥稳定粒料的配比,尽量减小细料的含量,在保证满足强度要求的前提下,将水泥剂量控制住5.5%以下。(2)严格控制水泥稳定粒料碾压时的含水量,以减小干缩的影响。(3)半刚性基层养生期及铺筑面层前,避免曝晒,及时铺筑面层。(4)沥青混凝土配比设计中,适当加大沥青用量,减小混合料空隙率,以延缓裂缝的扩展。

(5)控制碾压程序,使新青混凝土压实度满足设计和规范要求。

4结束语

综上所述,选择合理的路面结构厚度和收缩性较小的路面材料,采用先进的施工工艺,严格控制各环节,就能有效地减少和控制半刚性基层沥青混凝士路面反射裂缝的产生和发展。合理的路面结构厚度,可以通过设计来解决;施工控制是人为的,也容易做到;而如何选捧收缩性较小的水稳材料,减小半刚性基层的收缩性能,提高沥青混凝土面层的抗裂性能,改善沥青及沥青混凝土的路用品质,才是我们以后需要重点研究解决的课题。