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东莞沥青混凝土路面防裂施工技术的研究
路面开裂是世界各国在路面使用过程中普遍遇到的主要病害之一。随着我国经济的高速发展,各地重载车辆数量的急剧上升以及部分超载现象的存在,对我国现有公路的使用寿命和维修带来了很多的难题,加之自然环境因素对路面的破坏,能否保障路面状况的稳定,直接影响着车辆安全运输与随行人员人身安全;而公路的抗裂性能是保证公路运输安全的重要指标。笔者对某市十余条(2条城际高速路,3条普通公路,2条环城高速公路,2条省道,3条国道)省级、城际的主干公路进行了实地考察,其中包括沥青路面6条,水泥路面2条,沥青混凝土混合路面4条;发现每条公路的部分路段都存在不同程度的裂缝。其中某条城际公路路段存在约100米长、比较严重的网裂,路面损坏严重,部分沥青路面接近碎石状;该辖区的高速路段为沥青混凝土路面,因长期的使用,已存在随混凝土层断面形成的块裂;市区的内二、三环混凝土路面存在部分因气候原因引起的隆起、凹陷地段,但损坏较轻;其他路面也存在开裂情况,不再一一赘述。本文根据路面的考察结果,对路面的开裂原因进行了总结;并结合笔者自身的工作经验与研究,对沥青混凝土路面的防裂施工技术进行了浅要的研究。
虎门沥青路面开裂成因分析
路面的开裂与路面材料的性质、结构、组成、形式以及交通载荷、施工状况和各类环境因素等的作用息息相关。对开裂原因的分析,有助于解决路面的开裂问题。根据实际考察的结果仔细分析对比后,将本市路面开裂的问题归纳如下:
路面疲劳
由于一条沥青路面的省际公路长期处于高交通载荷的状态,使得部分路面出现疲劳开裂裂缝。这种疲劳开裂可能会导致整个路面结构的损坏,包括基底层、基层面层的疲劳损坏。在沥青表面磨耗层的疲劳裂缝已延伸至整个路面,部分路段已出现了龟裂。另一条沥青混凝土城际公路的部分路段,也因使用年限较长,在混凝土层已出现小面积的块裂,如果再不对其进行补修,可能在交通载荷的作用下,裂缝将会延伸至磨耗层,并最终发展成为龟裂而影响行车安全。
路面结构发生形变
在此次考察中发现,路面结构发生形变的公路主要发生在2条混凝土公路路面与5条沥青混凝土结构的公路路面。而产生路面裂缝的主要影响因素是由季节变化引起的,裂缝产生的原因主要是因气温对基层与路面的影响。基层与路面的温差产生应力徐变造成自上而下开裂或者自下而上开裂的破坏形式。前者是由于路面材料变形引起的;后者是由于沥青、沥青混合料与混凝土收缩性能不一致引起的,也称反射裂缝。产生机理可以从应力分析和结构分析两方面解释。
应力分析:混凝土铺设在基层上面并与基层附着在一起,外界气温的变化导致混凝土层发生膨胀形变。由于混凝土路面多以一定间隔留一施工缝,当混凝土块发生形变时,就会与相邻的混凝土块产生横向的作用力,最终在施工缝处的隆起,导致路面受损;沥青混凝土层在外界气温的变化下产生收缩形变,这种恒应力超过了沥青混合料本身的抗拉强度时,无限连续板体的结构在底面摩擦力下,路面被拉断出现冻裂。
结构分析:混凝土层多由水泥砂砾按一定比例搅拌制成,在成型后的自然干燥过程中,会发生徐变干燥收缩而产生裂缝。这种裂缝随着公路运营后,在交通载荷的作用下,逐渐发展成为具有破坏性质的裂缝;沥青在冬季时很容易破碎,不能承受温缩引起的拉伸应力而产生开裂,这也是混凝土路面和沥青混凝土路面产生裂缝的最早原因之一。
路基土发生形变
由于本市部分地区的路基土层较为疏松,导致路面在交通载荷的作用下发生沉降,其中较为严重的沉降共有4处,沉降最严重的路段长度近1000m,路面下降约15cm,部分路面基本损坏。因路基沉降,经常出现短时间的交通堵塞情况。路基的形变已经导致局部路段的承载力发生变化,裂缝贯穿于公路的各个结构层。引起这种裂缝的原因很多,本市的情况主要为路基土层较为疏松,加之此路段与城市排水沟相邻,土体内部含水量随季节的变化最终导致了上述状况。
设计与施工不当造成的路面开裂
随着本地区经济的发展,交通运输量日益增大,原有国道已不能满足高负荷的运输需求。为节省土地资源,本市在2004年对其中一条重要国道进行了拓宽,由原来的双向双车道拓宽至双向四车道,但由于基础承载力的横向变化,在原有老路基边缘处出现了纵向裂缝,部分路段裂缝明显,存在较为严重的安全隐患。由于人为因素,部分路段在修补后,短时间内再次损坏,部分原因是因修补原料的质量问题(油石比低、矿料级配不良、沥青混合料温度加热过高等)造成的。
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