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摘 要:随着社会经济的突飞猛进,公路建设得到了很大的发展,每天穿梭在路面的车辆不断曾多,致使现有的交通设施几乎达到了使用极限,很难满足于社会经济及交通事业的发展要求,尤其是修建已久的公路,长期的在载荷车辆来回碾压下,部分路面已经出现了裂缝、断裂、错层等现象,出现这种现象是由多方面因素造成的,其中反射裂缝造成路面破坏的比例占比不在少数,不但严重影响了路面的正常使用,同时,还给安全行驶带来了隐患,因此,本文将对水泥路面沥青加铺层发生反射裂缝的原理及如何防治其产生做简单的阐述,以供借鉴。
关键词:防治 水泥路面 沥青加铺层 反射裂缝 解决办法
1 沥青加铺层反射裂缝的成缝原理
1.1 反射裂缝的名称解释。反射裂缝是指在对旧的混凝土路面进行维护、保养、增强抗压、抗剪能力时,所铺加的沥青防护面由于抗拉强度低,在混凝土发生相对位移时而产生的作用力将沥青防护面层拉出一条裂缝,而这条裂缝就称为反射裂缝。
1.2反射裂缝的分类及扩张途径。反射裂缝可根据受力影响而分为两种,一种是承载了重物而造成的,称之为承载型反射裂缝,另一种是受基础、环境等外界因素影响而造成的,称之为非承载型反射裂缝。承载型反射裂缝是由于旧混凝土面层的接缝处受到大型重物的碾压,沥青加铺层受到了重物的压力而产生拉应力、剪切力及自身内部相互作用等应力的同时作用,所产生的总应力远远超出沥青的抗剪、抗拉能力,从而使得沥青加铺层受到严重破坏;非承载型反射裂缝则是受到外界因素影响而产生的,外界因素包括有温度变化、环境湿度、结构缺陷及路基下沉等。
沥青路面在反射裂缝出现之后,达到受破坏的程度是需要经历一个过度阶段的,而这个阶段的过程主要有三个小阶段,即初始开裂阶段、扩张稳定阶段及彻底破裂阶段。由于受到外界作用力的作用,基层的裂缝周围应力过于集中,导致加铺层面局部开始受到破坏,再在作用力及温度的共同作用下,反射裂缝沿着垂直线由下至上贯穿板面,结构受到破坏,最终因承载能力不及导致反射裂缝扩张。
反射裂缝的扩张,是依靠外界因素对反射加铺层进行作用,当外界因素从加铺层的横向及纵向等两向同时作用时,因沥青加铺层的抗阻能力不足以抵制外界的作用力,从而遭到破坏,使得反射裂缝进一步的扩大。从断裂力学上判断,道路沥青加铺层在不同的结构设计中,所承受的作用力及作用力对沥青加铺层的作用方式不同,所导致反射裂缝的扩张也有所不同,例如,载满重物的车辆在行驶过程中对沥青路面产生的反射裂缝为张开式及剪切式的破坏,而环境温度的变化对沥青路面反射裂缝的破坏仅为张开式。不仅如此,载物的偏正对反射裂缝扩张的起始部位也有所不同,正载物破坏的反射裂缝扩张主要基于面层底面,垂直的由下部至上部进行扩张,而偏载物的反射裂缝则是垂直的从面层中部开始,逐渐由下至上扩张。因此,反射裂缝的形成及扩张,需要根据具体的路面结构、环境影响等因素进行分析判定。
2 防止水泥路面沥青加铺层产生反射裂缝的方案措施
近些年,针对水泥路面沥青加铺层产生反射裂缝的现象,国内外的路桥建筑专家、学者等研究人员做了大量的技术研究,通过复杂的理论计算,结合模拟实际实验,得出了相应的理论学及试验成果,总结出相应的防反措施,并在此基础上,融合实际工作中的防反问题进行了试验性的推广,收到良好的效果。
2.1 重点排查水泥路面潜在的危害隐患,采取相应措施进行彻底根治。公路在建成投入使用后,由于各方面的维护保养不到位,难免会出现许多潜在的危害隐患,例如路面凹陷、裂缝、断裂、路面下沉、结构松垮及承载能力下降等问题,因此,必须对存在危害的路面进行全方面的检查,并对检查出的危险部位采取有效的手段来进行修补。而针对缺陷产生原因的不同所采用修补措施也不尽相同,例如当路面存在混凝土下板面层空洞及结构缺失时,可使用探地雷达或弯沉仪等探测设备先对潜在危害的路面进行全面的检测,确定缺陷的延伸、扩张范围,圈定最小安全区域后,对路面缺陷部位的成因进行仔细分析,然后采取有强有力的措施进行彻底修补,确保路面结构的安全。
2.2 采用高质量的沥青材料施工,同时改用较高厚度的沥青加铺层。道路的优劣不仅仅取决于施工过程的质量,更取决于施工材料的质量。根据相关资料显示,采用沥青浇灌路面之所以会频繁产生反射裂缝,与使用的沥青质量有关,而生产沥青的原料对沥青的质量有着决定性的作用,简而言之,沥青的原料决定了反射裂缝形成机率的大小。当采用密度较大的沥青进行浇灌路面时,由于沥青在低温时,密度大,呈粘稠的油状,在此条件下的沥青具有较大的拉伸形变量及抗压抗裂能力,因此,能够承受较高的应力作用,从而降低路面产生反射裂缝的几率,提高了道路的安全使用性能。
沥青加铺层的厚度对预防反射裂缝的形成也有一定作用,国外相关部门、协会曾做过这方面的研究,即适当的增加沥青加铺层的厚度,可使混凝土的受热温度趋于稳定,同时在降低加铺层的受拉应力及剪切应力,增加了結构弯曲度及反射裂缝上移的时间,使路面的安全性能进一步的提高,延缓了路面的使用寿命。据相关资料及实验结果表明,沥青加铺层的厚度最宜控制在9至15厘米之间,过厚的加铺层非但不能给减少反射裂缝的产生带来正面的控制效果,反而提高了公路建设的造价成本,而过低的加铺层则无法很好的承受重载物对路面的作用力,进而导致反射裂缝的产生及扩张,因此,在进行道路沥青加铺层施工时,应根据具体的实际情况,设计、制定合理的加铺层厚度,避免既浪费材料,同时又不能满足使用要求。
2.3 设置夹层材料进行限制混合料的运动,从而提高加铺层的承载强度。夹层材料的作用机理主要是在混合料中放入夹层材料,由于混合料受到夹层材料的结构特点影响,运动受到限制,而停留在相应的夹层区域,在借助外力的作用下使混合料进行更加均匀的融合、压实,以达到提高沥青混合料的承载能力,降低应力作用发生型变及反射裂缝产生。
常用的防反夹层材料主要有玻璃纤维格栅及土工布等,而玻璃纤维格栅较土工布使用较多,因其材质、作用原理及钢性结构特点,玻璃纤维格栅处理反射裂缝的适应范围较广,据相关资料表明,玻璃纤维格栅对处理水平位移产生张开型反射裂缝的效果是很好的,同时,对弯沉差产生的剪切型反射裂缝的处理也有相当的优势,该法适用于非承载型反射裂缝;土工布适用于延缓温度张开型的反射裂缝,而土工布模量的增加,并未对弯沉产生任何作用,因此,该法的使用范围较狭小,同样不适用于承载性反射裂缝的处理。
2.4 使用吸收层吸收、分散结构中的内应力作用。应力吸收层的作用机理是将路面接缝处受外界影响而产生的内应力分散开来,使得整个加铺层均匀的受到自身内部的作用力,并且逐渐将此作用力完全吸收。
应力吸收层是一种集多种良好性能于一体的热拌沥青混合料,其的存在可以将由底部向上部的移动应力很好的分散在应力吸收层四周水平方向上,经分散的应力得到了减弱,反射裂缝产生能力下降,同时偏离了路面原始裂缝的相对位置,既延迟了反射裂缝产生的时间,又很好的抑制了反射裂缝的扩张,虽然应力吸收层不能将应力完全消除,但经过应力吸收层后的应力对路面产生反射裂缝几乎降至最低,因此,应力吸收层的应用是防反产生及扩张的优良方案之一。
3 结束语
通过上述所罗列的防反措施,在今后的防治水泥路面沥青加铺层发生反射裂缝的实践中,还需更深入的探索及研究,施工时,应根据具体实际情况,分析原因,找到相应的解决措施后再进行精心施工,定能取得满意的效果。
参考文献
[1] 孙涛.复合式路面反射裂缝机理与防治措施研究[D].重庆:重庆交通大学,2009.
[2] 李秋平,陈霞,黄自文,等.橡胶沥青应力吸收层的作用机理及施工技术研究[J].路交通科技(应用技术版),2011(4):115—118.
[3] 郭迎平.基于旧水泥路面沥青加铺结构的应力吸收层路用性能[J].山西交通科技2010(O6):4—6.
[4]杨斌.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[D].西安:长安大学.2005.
关键词:防治 水泥路面 沥青加铺层 反射裂缝 解决办法
1 沥青加铺层反射裂缝的成缝原理
1.1 反射裂缝的名称解释。反射裂缝是指在对旧的混凝土路面进行维护、保养、增强抗压、抗剪能力时,所铺加的沥青防护面由于抗拉强度低,在混凝土发生相对位移时而产生的作用力将沥青防护面层拉出一条裂缝,而这条裂缝就称为反射裂缝。
1.2反射裂缝的分类及扩张途径。反射裂缝可根据受力影响而分为两种,一种是承载了重物而造成的,称之为承载型反射裂缝,另一种是受基础、环境等外界因素影响而造成的,称之为非承载型反射裂缝。承载型反射裂缝是由于旧混凝土面层的接缝处受到大型重物的碾压,沥青加铺层受到了重物的压力而产生拉应力、剪切力及自身内部相互作用等应力的同时作用,所产生的总应力远远超出沥青的抗剪、抗拉能力,从而使得沥青加铺层受到严重破坏;非承载型反射裂缝则是受到外界因素影响而产生的,外界因素包括有温度变化、环境湿度、结构缺陷及路基下沉等。
沥青路面在反射裂缝出现之后,达到受破坏的程度是需要经历一个过度阶段的,而这个阶段的过程主要有三个小阶段,即初始开裂阶段、扩张稳定阶段及彻底破裂阶段。由于受到外界作用力的作用,基层的裂缝周围应力过于集中,导致加铺层面局部开始受到破坏,再在作用力及温度的共同作用下,反射裂缝沿着垂直线由下至上贯穿板面,结构受到破坏,最终因承载能力不及导致反射裂缝扩张。
反射裂缝的扩张,是依靠外界因素对反射加铺层进行作用,当外界因素从加铺层的横向及纵向等两向同时作用时,因沥青加铺层的抗阻能力不足以抵制外界的作用力,从而遭到破坏,使得反射裂缝进一步的扩大。从断裂力学上判断,道路沥青加铺层在不同的结构设计中,所承受的作用力及作用力对沥青加铺层的作用方式不同,所导致反射裂缝的扩张也有所不同,例如,载满重物的车辆在行驶过程中对沥青路面产生的反射裂缝为张开式及剪切式的破坏,而环境温度的变化对沥青路面反射裂缝的破坏仅为张开式。不仅如此,载物的偏正对反射裂缝扩张的起始部位也有所不同,正载物破坏的反射裂缝扩张主要基于面层底面,垂直的由下部至上部进行扩张,而偏载物的反射裂缝则是垂直的从面层中部开始,逐渐由下至上扩张。因此,反射裂缝的形成及扩张,需要根据具体的路面结构、环境影响等因素进行分析判定。
2 防止水泥路面沥青加铺层产生反射裂缝的方案措施
近些年,针对水泥路面沥青加铺层产生反射裂缝的现象,国内外的路桥建筑专家、学者等研究人员做了大量的技术研究,通过复杂的理论计算,结合模拟实际实验,得出了相应的理论学及试验成果,总结出相应的防反措施,并在此基础上,融合实际工作中的防反问题进行了试验性的推广,收到良好的效果。
2.1 重点排查水泥路面潜在的危害隐患,采取相应措施进行彻底根治。公路在建成投入使用后,由于各方面的维护保养不到位,难免会出现许多潜在的危害隐患,例如路面凹陷、裂缝、断裂、路面下沉、结构松垮及承载能力下降等问题,因此,必须对存在危害的路面进行全方面的检查,并对检查出的危险部位采取有效的手段来进行修补。而针对缺陷产生原因的不同所采用修补措施也不尽相同,例如当路面存在混凝土下板面层空洞及结构缺失时,可使用探地雷达或弯沉仪等探测设备先对潜在危害的路面进行全面的检测,确定缺陷的延伸、扩张范围,圈定最小安全区域后,对路面缺陷部位的成因进行仔细分析,然后采取有强有力的措施进行彻底修补,确保路面结构的安全。
2.2 采用高质量的沥青材料施工,同时改用较高厚度的沥青加铺层。道路的优劣不仅仅取决于施工过程的质量,更取决于施工材料的质量。根据相关资料显示,采用沥青浇灌路面之所以会频繁产生反射裂缝,与使用的沥青质量有关,而生产沥青的原料对沥青的质量有着决定性的作用,简而言之,沥青的原料决定了反射裂缝形成机率的大小。当采用密度较大的沥青进行浇灌路面时,由于沥青在低温时,密度大,呈粘稠的油状,在此条件下的沥青具有较大的拉伸形变量及抗压抗裂能力,因此,能够承受较高的应力作用,从而降低路面产生反射裂缝的几率,提高了道路的安全使用性能。
沥青加铺层的厚度对预防反射裂缝的形成也有一定作用,国外相关部门、协会曾做过这方面的研究,即适当的增加沥青加铺层的厚度,可使混凝土的受热温度趋于稳定,同时在降低加铺层的受拉应力及剪切应力,增加了結构弯曲度及反射裂缝上移的时间,使路面的安全性能进一步的提高,延缓了路面的使用寿命。据相关资料及实验结果表明,沥青加铺层的厚度最宜控制在9至15厘米之间,过厚的加铺层非但不能给减少反射裂缝的产生带来正面的控制效果,反而提高了公路建设的造价成本,而过低的加铺层则无法很好的承受重载物对路面的作用力,进而导致反射裂缝的产生及扩张,因此,在进行道路沥青加铺层施工时,应根据具体的实际情况,设计、制定合理的加铺层厚度,避免既浪费材料,同时又不能满足使用要求。
2.3 设置夹层材料进行限制混合料的运动,从而提高加铺层的承载强度。夹层材料的作用机理主要是在混合料中放入夹层材料,由于混合料受到夹层材料的结构特点影响,运动受到限制,而停留在相应的夹层区域,在借助外力的作用下使混合料进行更加均匀的融合、压实,以达到提高沥青混合料的承载能力,降低应力作用发生型变及反射裂缝产生。
常用的防反夹层材料主要有玻璃纤维格栅及土工布等,而玻璃纤维格栅较土工布使用较多,因其材质、作用原理及钢性结构特点,玻璃纤维格栅处理反射裂缝的适应范围较广,据相关资料表明,玻璃纤维格栅对处理水平位移产生张开型反射裂缝的效果是很好的,同时,对弯沉差产生的剪切型反射裂缝的处理也有相当的优势,该法适用于非承载型反射裂缝;土工布适用于延缓温度张开型的反射裂缝,而土工布模量的增加,并未对弯沉产生任何作用,因此,该法的使用范围较狭小,同样不适用于承载性反射裂缝的处理。
2.4 使用吸收层吸收、分散结构中的内应力作用。应力吸收层的作用机理是将路面接缝处受外界影响而产生的内应力分散开来,使得整个加铺层均匀的受到自身内部的作用力,并且逐渐将此作用力完全吸收。
应力吸收层是一种集多种良好性能于一体的热拌沥青混合料,其的存在可以将由底部向上部的移动应力很好的分散在应力吸收层四周水平方向上,经分散的应力得到了减弱,反射裂缝产生能力下降,同时偏离了路面原始裂缝的相对位置,既延迟了反射裂缝产生的时间,又很好的抑制了反射裂缝的扩张,虽然应力吸收层不能将应力完全消除,但经过应力吸收层后的应力对路面产生反射裂缝几乎降至最低,因此,应力吸收层的应用是防反产生及扩张的优良方案之一。
3 结束语
通过上述所罗列的防反措施,在今后的防治水泥路面沥青加铺层发生反射裂缝的实践中,还需更深入的探索及研究,施工时,应根据具体实际情况,分析原因,找到相应的解决措施后再进行精心施工,定能取得满意的效果。
参考文献
[1] 孙涛.复合式路面反射裂缝机理与防治措施研究[D].重庆:重庆交通大学,2009.
[2] 李秋平,陈霞,黄自文,等.橡胶沥青应力吸收层的作用机理及施工技术研究[J].路交通科技(应用技术版),2011(4):115—118.
[3] 郭迎平.基于旧水泥路面沥青加铺结构的应力吸收层路用性能[J].山西交通科技2010(O6):4—6.
[4]杨斌.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[D].西安:长安大学.2005.