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[路面性能類]裂縫很多種,原理各不同
2020年08月05日    閱讀量:1217    新聞來源:孫立軍等.鋪面工程學  |  投稿

[路面性能類]裂縫很多種,原理各不同 瀝青網,sinoasphalt.com

上一篇的“開篇討論”中,已經表明道路養護時機及養護方法的選擇與道路性能衰變過程相對應的,因此道路養護管理者對路面當前性能狀況及其發展趨勢的把握是至關重要的。

但是,路面性能是一個覆蓋面極其寬泛的術語,是一個泛指路面極其材料各種技術表現的術語。表征路面性能的指標有很多種,其中一個比較有代表性的指標是路面狀況指數PCI瀝青網sinoasphalt.com。PCI指標之所以可以反映路面損壞狀況,是因為它可以對路面損壞類型、損壞程度及損壞范圍作定量化描述。

瀝青路面損壞類別主要分為四大類:裂縫類,變形類,表面損壞類及其他類,各類損壞的名稱、量測單位和嚴重程度等級可參考下表。

表1 瀝青路面損壞類別

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裂縫類損壞是瀝青路面常見形式,但是不同類型的裂縫甚至是同一種損壞類型的裂縫背后的原理是不一樣的。在實際養護工程中,養護工作者不能被只關注表面現象,應該深刻認識其背后的原因及可能性。

一、橫向裂縫

橫向裂縫的肇因主要有兩種,分別為反射裂縫及溫縮裂縫。

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圖1 橫向裂縫


(1)反射裂縫

我國瀝青路面大多數是半剛性基層瀝青路面,半剛性基層材料的特點就是強度和剛度較大,變形能力較差。

成因:瀝青路面在交通荷載作用下,在基層開裂處大體對應的面層底部產生應力集中并向面層擴展而形成的裂縫稱為基層反射裂縫。

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影響:反射裂縫對路面性能的影響主要有使路面防水性降低、增加路基壓應力、引起路面變形、磨耗層沿裂縫損壞。

措施:反射裂縫發生的根源在半剛性基層,控制半剛性基層材料的開裂是減少反射裂縫的關鍵環節,而要降低半剛性材料的開裂,需要從完善路面材料組成設計、路面結構設計、重視基層施工技術幾個角度思考。常見的措施有增加瀝青面層厚度、半剛性材料組成設計、增加級配碎石層、加鋪土工織物或格柵、基層預切縫。

(2)溫縮裂縫

溫縮裂縫是橫向裂縫的主要形式,包括低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫。

成因:低溫收縮裂縫是由于瀝青面層溫度較低或氣溫驟然下降使得溫度應力超過材料的抗拉強度時發生的開裂;溫度疲勞裂縫是由于氣溫的反復升降引起的,路面中溫度應力產生周期性變化導致瀝青混合料溫度應力疲勞,混合料強度降低,應力松弛性能下降,最終導致在不太大的溫度應力下開裂。

影響因素:面層厚度、瀝青路面面層模量、瀝青路面基層模量、瀝青混合料溫度收縮系數、基層收縮系數、最大降溫幅度率。

措施:一方面設法降低瀝青路面中產生的拉應變及拉應力,另一方面是提高瀝青層本身的極限抗拉強度力及極限拉應變。比如在瀝青面層材料中加入纖維等抗拉強度較高的材料。

二、縱向裂縫

縱向裂縫是與道路中線大致平行的裂縫,有時伴有少量支縫。縱向裂縫的形成主要原因是路基或基層沉降;施工接縫質量差;結構承載力不足。

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圖4 縱向裂縫

根據縱向裂縫成因不同將縱向裂縫分為以下幾類:

(1)沉降裂縫

由于路基不均勻沉降在路面引起的開裂稱為沉降裂縫。由于路基的不均勻壓實或軟基的處理不當,導致了路基的不均勻沉降,應力向上傳播,即導致了基層和面層的縱向裂縫,這樣的縱向裂縫一般比較長。

(2)搭接裂縫

道路路面較寬時,瀝青路面攤鋪時一般分幅攤鋪,可采取冷接縫或熱接縫的方式。如果采用冷接縫的方式施工,則接縫處先后攤鋪的熱拌瀝青混合料可能搭接不好,那么就會在行車荷載的作用下發生縱向開裂。

三、塊狀裂縫

把路面分割成近似矩形的塊,一般塊狀裂縫的尺寸約為50cm*50cm~300cm*300cm。造成塊裂的主要原因有:瀝青老化、反射裂縫、疲勞裂縫。

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圖5 塊狀裂縫

(1)基層強度低導致的塊裂

荷載作用導致基層破碎,破碎后的基層荷載變形較大,反映到了面層導致面層發生塊狀裂縫,同時伴有沉陷病害發生,這也是常見的塊裂原因。

(2)面層強度低導致的塊裂

有時基層整體性完好,但瀝青面層本身因種種原因造成強度不足,這種情況同樣可導致塊狀裂縫發生。

四、龜裂

龜裂是在路面局部區域內,發生的類似龜紋狀的裂縫;龜裂往往伴有沉陷和卿漿現象。一般認為,龜裂是路面結構在重復荷載作用下的疲勞破壞,是結構強度不足的體現。因此當瀝青路面產生龜裂時,就需要對該路面結構采取結構性補強措施。

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圖6 龜裂

[結束語]

裂縫是瀝青路面常見的病害類型,不同的裂縫產生的原因不盡相同,所需要采取的養護維修措施也是不一樣的,只有認清其背后產生機理,才能盡可能客觀評價路面狀況,進而保障養護措施的相對準確性。

參考:

[1] 孫紅燕.瀝青路面低溫開裂力學分析.[博士學位論文].長安大學,2014.

[2] 高發亮.高速公路半剛性路面裂縫分析及養護技術研究.[碩士學位論文].山東大學,2010.

[3] 孫立軍等.鋪面工程學.上海:同濟大學出版社,2012.


標簽:道路建設施工案例技術中心瀝青混凝土
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