路面反射裂缝的处理技术［建筑工程］
沥青路面、水泥混凝土路面建成投入使用后,随着使用年限的延长,会出现各种不同的病害,反射裂缝则是最普遍,也是对公路损害最严重的一种病害。交通部公路司曾组织有关科研院校进行了课题研究,提出了包括沥青碎石联结层、级配碎石过渡层、土工布沥青膜的应力吸收等防止反射裂缝的多种方法。工程界也一直在研究、寻找一种能够较经济地解决此难题的新材料,经大量工程实践,业内专家发现,在道路罩面工程中应用无纺土工布,对解决路面反射裂缝病害有很大的促进作用。
无纺土工布的特点
无纺土工布的性能直接影响到防止反射裂缝的效果,某些型号规格的无纺土工布防止反射裂缝的效果很明显,而另一些型号规格的无纺土工布则会对沥青层产生不良反应。为了避免不适当的选用,各地应根据对已使用的无纺土工布的使用特性、材料特性、施工方法等进行调查分析,以便选用合适的无纺土工布布。用于道路路面结构防止反射裂缝的无纺土工布应具有以下工程特性:
(1)良好的耐温性。沥青混合料热铺时的温度达150℃左右,改性沥青温度更高,要求无纺土工布材料在此温度下不仅不能溶化或软化,且能保持正常工作,要求能耐170℃以上的高温。
(2)抗拉强度大于或等于8kN/m,单位面积质量小于或等于200g/m2。
(3)良好的沥青吸附性。一般施工次序是先均匀喷洒沥青透层,再铺无纺土工布,无纺土工布应能吸收沥青并达到饱和。
(4)良好的柔性。良好的柔性包括韧性与表面硬度两种含义,韧性反映无纺土工布吸取冲击能量的能力,它可以近似地以材料的抗拉强度与延伸率之积量度、表面硬度一般以CBR(承载比)试验顶破度表示。
(5)良好的均匀性。无纺土工布为各向异性材料。为保证强度均匀,双向强度比不应大于1.2。一般应采用无纺土工布而不采用纺织土工布。
(6)抗耐老性。要求无纺土工布在路面使用年限内保持正常的工作状态。
(7)厚度要求。为防止加铺无纺土工布后造成沥青面层的不良效应(沥青层剥离破坏),应对无纺土工布的厚度进行严格控制,一般应小于2.0mm。
防止反射裂缝作用分析
由于基础有裂缝,沥青面层在使用中裂缝位置处容易产生开裂,形成反射裂缝。反射裂缝不仅使路面的使用性能老化,影响了行车的舒适性,而且还会导致路表水下浸,影响路基的强度和稳定性。更重要的是,在行车荷载的反复作用和周期性变化的环境温度影响下,裂缝会迅速向四周扩展,大大地缩短了沥青面层的使用寿命。
一般认为,反射裂缝的产生和发展是由于温度变化和行车荷载及两者综合作用所致。由温度变化引起的反射裂缝称之为温度型反射裂缝,由行车荷载引起的反射裂缝称之为荷载型反射裂缝。
当车轮荷载位于裂缝正上方时,裂缝两侧无相对移动或相对位移较小,由于裂缝处的半刚性结构层不能承受拉应力,所以裂缝处顶面沥青层中弯拉应力最大,容易引起弯拉型反射裂缝。当车轮荷载位于裂缝某一侧时,裂缝两侧产生相对位移差使得沥青面层中的剪应力增大,造成剪切型反射裂缝。温度型反射裂缝主要是横向裂缝,这类裂缝在我国很多地方都相当普遍。温度型裂缝主要有2种:低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝往往是低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝之和。
无纺土工布防止反射裂缝的作用机理如下。
(1)由于基础温缩位移是连续的,无纺土工布减少了面层与基层的结合力。加铺无纺土工布后,原两层界面处的结合力明显减少,由此使沥青层最大拉应力减少。
(2)由于无纺土工布具有较大的延伸性,基础裂缝位移可通过无纺土工布使应力扩展至更宽的范围,从而缓解裂缝顶端处的应力集中。大量的理论计算表明,加入无纺土工布后,路面结构位于裂缝顶端处的正应力明显降低。
(3)由于无纺土工布浸透沥青可有效防止地表水渗入基层,故能避免基层进一步恶化。
(4)无纺土工布浸透沥青可有效防止地下水渗入界面,减少沥青层在反射裂缝处的剥离破坏。
(5)无纺土工布应力吸收软弱夹层温度,可减缓基础温降,减少基础裂缝处的位移量。
