分类：建筑论文 时间：2022-01-11 热度：598
摘要: 沥青路面裂缝修补的效果与材料的选择、裂缝封闭处理设计和施工工艺等有着密切的关系, 因此在裂缝修补过程中, 我们应选择优良的灌缝材料, 尽量采用开槽贴缝式处理设计, 优化施工工艺, 提高裂缝修补的成功率, 从而延长沥青路面的使用寿命。
关键词: 沥青路面; 裂缝; 修补技术
沥青路面建成后, 不论其基层是柔性的还是半刚性的, 都会不同程度地产生各种各样的裂缝。裂缝的存在不仅破坏了路面的连续性、整体性及美观, 而且使自由水很容易进入沥青面层, 导致沥青路面产生唧浆、坑洞、形变、网裂等破坏。因此, 为了减少路面早期破坏, 提高路面的路况质量, 延长路面寿命, 必须对沥青路面裂缝进行有效的修补。
1 裂缝的类型
沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的。影响裂缝轻重程度的主要因素有: 沥青和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交通量和车辆类型以及施工因素等。按开裂的主要原因, 沥青路面的裂缝可以分为以下几类。
1.1 荷载型裂缝
在行车荷载作用下, 基层的底部产生拉应力, 当拉应力大于基层材料的抗拉强度时, 基层的底部就会开裂。在行车荷载的反复作用下, 基层底部的裂缝会逐渐扩展到沥青面层, 使沥青面层开裂。荷载裂缝在形式上主要表现为沿轮迹方向的纵向裂缝和龟裂。
1.2 温度裂缝
由于沥青面层温度变化而产生的裂缝称为温度裂缝, 这包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。温度裂缝为非荷载型裂缝。在温度降低特别是气温骤降时, 面层表面的温度最低, 其温度变化率也最大, 因此, 表面产生的温度拉应力最大。表层材料受下层材料的约束而不能自由伸缩, 产生较大的张拉应力, 当张拉应力大于表面材料的抗拉强度时, 沥青面层就会开裂。温度裂缝在形式上主要表现为横向裂缝和块状裂缝, 有时也表现为纵向裂缝。
1.3 反射裂缝
对于半刚性基层沥青路面, 半刚性基层材料由于干缩和温缩产生开裂, 干缩和温缩裂缝的产生和扩展会引起裂缝上方面层底部先开裂并逐渐向上扩展, 最终将沥青面层拉裂, 这种裂缝习惯上称为反射裂缝。反射裂缝在形式上主要表现为横向裂缝。
1.4 沉降裂缝
它是由于填土固结或路基不均匀沉陷所引起的纵向和横向裂缝, 常出现在桥涵的两头或路基半填半挖处。
1.5 其他裂缝
此外在沥青路面施工的纵向接缝处, 由于施工接茬处理不善也容易产生纵向裂缝。沥青老化容易在沥青表面产生龟裂。
2 裂缝修补时机
裂缝修补时机的选择非常重要, 它关系到裂缝修补的成败。对于季节性冰冻地区, 沥青路面裂缝在每年3月初至3月中旬, 在路面即将解冻前明显扩大。因此, 修补裂缝的最佳时机为解冻前裂缝最大时, 这样可以防止路表面及裂缝内存留的冰雪雨水融化后渗入缝内破坏路基。一般来说, 对于东北地区的北部, 每年的3月10日至3月15日开始修补裂缝为最佳时机, 此时修补裂缝效果最好。对于南方无冰冻地区, 修补时机应安排在雨季来临之前, 裂缝基本上已全部张开的季节( 例如春季) , 这样可以避免雨水通过裂缝进入结构层造成路面损坏。
3 裂缝修补材料
3.1 传统的裂缝修补材料
传统的裂缝修补材料有热沥青、乳化沥青和沥青混合料等, 使用这些修补材料, 养护费用较低, 但这些材料的抗老化性、粘结性、温度敏感性以及韧性较差, 维修后的裂缝容易在原裂缝处重新开裂, 其失效率在85%以上。
3.2 新型裂缝修补材料
近年来, 许多公路养护部门已开始研发新型裂缝修补材料, 新材料在抗老化性、粘结性、温度敏感性以及韧性方面比传统材料有了较大的改进。美国科氏工业集团科氏材料公司开发了科氏改性沥青冷灌缝材料, 该材料在低温下柔韧有弹性, 不会在冬季脆裂, 在高温下强度和硬度高, 在夏季不会发软或流动。美国Crafco公司研发了公路路面和机场道面裂缝修补材料——密封胶, 该密封胶属于聚合物改性沥青材料, 外观为固体状, 使用前需要加热成液体。密封胶在常温和低温时均有着较高的弹性, 可随着裂缝的胀缩而发生弹性变形, 始终保持着密封作用, 可长期、有效地密封沥青路面的裂缝。
壳牌“克裂王”和韩国路保沥青路面密封胶均属于聚合物改性沥青材料, 是由合成橡胶、矿物填料和特殊沥青调配而成的, 具有极佳的耐久性、抗衰老性和特强的粘附力, 同时具有足够的韧性可抵抗石子和其他硬物进入裂缝。
3.3 裂缝修补材料的选择
不同的修补材料具有不同的优缺点, 如普通乳化沥青流动性好、渗透力强, 但其失效率较高; 另外, 裂缝所处的气候条件差别较大, 对修补材料性能的要求不同。因此, 在选择修补材料时, 应根据修补材料的特性和公路所处地区的气候条件进行选择。例如, 对于气温较高的地区, 应选择温度敏感性低的材料; 对于严寒地区, 应选择低温条件下韧性好的材料。
4 裂缝修补方法
沥青路面裂缝的修补方法很多, 一般可根据裂缝产生的原因、裂缝宽度和深度采用不同的养护措施。
4.1 在高温季节全部或大部分可愈合的轻微裂缝, 可不加处理。在高温季节不能愈合的轻微裂缝, 可沿裂缝涂刷少量稠度较低的沥青或采用乳化沥青灌缝。
4.2 对于路面的纵向或横向裂缝, 应根据裂缝的宽度按以下方法进行处理:
缝宽在2mm～5mm以内, 采用沥青预拌石屑或砂灌缝; 基层及沥青面层均出现裂缝, 缝宽在5mm 以上时, 采用填补热拌沥青混合料直接灌缝。
4.3 因沥青性能不好或路面使用年限较长、油层老化等原因出现的大面积裂缝( 包括网裂) , 此时如基层强度尚好时, 通过技术经济比较, 可选用下列维修方法:
a) 乳化沥青稀浆封层, 封层厚度易为3mm～ 6mm;
b) 加铺沥青混合料上封层, 或先铺设土工合成材料后, 再在其上加铺沥青混合料上封层;
c) 改性沥青薄层罩面;
d) 单层沥青表处。
4.4 由于土基、基层强度不足或路基翻浆等引起的严重龟裂, 应先处治好基层后再重做面层。
5 填缝技术
沥青路面在使用初期产生的裂缝主要为纵向和横向裂缝, 对于此类裂缝一般采用填缝技术进行预防性养护, 以防止水分进入沥青路面造成早期破坏。
5.1 填缝构造设计
在采用填缝措施时, 填缝构造直接影响裂缝修补效果。美国Crafco公司推荐了A、B、C、D四种填缝构造形式, 如图1～图4, 图中所标注的几何尺寸可根据路面实际情况进行调整( 1in=2.54cm) 。
根据SHRP H106项目研究证实, 对路面裂缝作开槽贴缝式处理所产生的效果比无槽贴缝式处理的效果至少要好40倍, 无槽贴缝式密封在车辆作用下, 裂缝表面的贴缝层不断受到磨损, 裂缝内的剩余填充物较少而无法起到封闭裂缝的作用, 从而导致无槽贴缝式密封失效。所以, 在施工经费有保证的情况下, 应尽量选用标准槽贴缝式修补裂缝的方式。美国Crafco公司建议: 当裂缝超过 3mm时, 应采用开槽式封闭处理; 当裂缝小于3mm 时, 可采用简单无槽贴缝式处理。
开槽的几何尺寸对裂缝修补效果有较大的影响, 开槽的宽深比( 宽度与深度之比) 越小, 填缝料与裂缝两壁的粘结力越容易损失, 较大的宽深比可提高填缝料与裂缝两壁的粘结力和增强裂缝的修补效果。一般宽深比为1∶1, 尺寸控制在10mm ～20mm之间, 采用贴缝式工艺时, 胶体应在裂缝两侧形成50mm～100mm的长胶带, 胶带高度不能超过 3mm, 这样可延长密封胶的磨损时间。
5.2 人工灌缝
采用传统的人工方法, 即用吹风机清理出缝里的杂物, 再用小勺或热水壶( 带细嘴) 将加热到适当温度的灌缝材料灌入缝中。
5.3 机械灌缝
5.3.1 灌缝设备
灌缝设备主要有切缝开槽机、吹风机、灌缝机、烘干机和平坦机等。目前在国内使用的国外设备主要来自美国Crafco公司、韩国路保公司、德国 Gruin公司等。国外灌缝设备的品种和机型较多, 性能比较稳定, 在国内有较大的市场。近年来, 国内一些企业也开始研发自己的产品, 例如, 鞍山森远集团公司开发了一系列灌缝配套设备, 其中包括: AD5070TGF型多功能灌缝车、LGJ- 500型公路灌缝机、 GFY- 1型电动式公路灌缝机、GFCZ型车载式灌缝机、LF- 1型开槽机等。
5.3.2 灌缝工艺
我公司使用韩国路保公司的灌缝设备和密封胶, 采用标准槽贴缝式结构对浙江杭金衢高速公路沥青路面裂缝进行了灌缝处理, 具体施工工艺如下:
a) 开槽 用开槽机正确开槽, 跟踪指示装置对准裂缝, 向后拉动开槽机对裂缝进行开槽, 一般宽深比为1∶1, 尺寸控制在10mm～20mm之间;
b) 清缝 为取得良好的密封效果, 必须用压缩空气喷枪对所开凹槽进行清缝, 确保槽内干净;
c) 烘干 用烘干机对凹槽进行预热, 并烘干进入缝里的水分, 确保密封胶与凹槽紧密结合;
d) 灌缝 用灌缝机对槽口进行灌缝, 并控制好胶体的用量, 实践证明, 采用标准槽贴缝式比标准槽非贴缝式更有效;
e) 贴缝 用平坦机贴近裂缝均匀向前移动, 形成最佳的贴缝效果;
f) 开放交通 待密封胶温度冷却到50℃以下后方可开放交通。
5.3.3 修补效果观察
在通车一个星期后, 我们观察发现约50%的密封胶开始脱开。通车一个月后再行观察发现, 又有 20%的密封胶开始脱开。三个月后再观察发现, 脱开现象基本稳定, 没有发展的迹象。通过分析, 发生脱开现象可能是在施工过程中某个环节出现问题, 导致密封胶与路面没有紧密结合造成的。因此, 施工工艺也是沥青路面裂缝修补技术的关键。
6 结语
沥青路面裂缝修补的效果与材料的选择、裂缝封闭处理设计和施工工艺等有密切的关系, 所以, 在裂缝修补过程中, 应选择优良的灌缝材料, 尽量采用开槽贴缝式处理设计, 优化施工工艺, 提高裂缝修补的成功率, 从而延长沥青路面的寿命。——论文作者：曾勇军1 , 谢兆星2
参考文献
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文章名称：沥青路面裂缝修补技术探讨
