市政沥青路面裂缝产生的原因及对策分析

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

王蕾盛

浙江宇昇建设有限公司

摘要

在沥青路面中,裂缝是一种最为普遍的病害,随着其扩大,不仅会对路面的使用性能造成影响,同时也会逐渐加剧路面病害的程度,最终导致路面出现严重的病害问题。路面裂缝的出现与沥青混合料的性质、环境因素以及交通量密切相关,一旦出现,就会对路面结构造成破坏,从而对行车的舒适性和安全性产生不良影响。因此必须加强对于沥青路面裂缝的预防与处理工作。因此,必须对沥青路面出现裂缝的根本原因进行深入分析,并制定具有针对性的防治措施,以提高路面的使用性能,同时降低市政道路的养护成本。


关键词

市政道路 沥青路面 裂缝成因 预防对策

正文


在市政道路的建设中,沥青路面是一种常见的路面材料。因此在实际施工中必须加强沥青路面裂缝问题研究,采取有效措施来预防或减少沥青路面裂缝发生。随着我国城市交通量的显著增加,沥青路面在车辆荷载下出现开裂问题,这一现象受到路面设计、环境条件和施工质量等多种因素的影响,从而对市政道路沥青路面的行车性能产生不良影响。针对市政道路沥青路面的现状,本文全面分析了裂缝产生的原因以及相应的防治措施,旨在提升和促进市政道路沥青路面的使用性能。

1. 项目背景

某市政道路工程项目全长15.28 km,道路呈南北向,限定行车速度为60 km/h,具体设计为“双向4车道”+非机动车道(2个),其中行车道宽度为18.0 m,人行道宽6.5 m,路面采用沥青路面,工程已于2018年6月份竣工通车,历经多年开通运营,沥青路面已形成质量病害较为严重,裂缝病害占有较大比例。在遵循相关规定的前提下,进行了市政道路沥青路面的调查,针对路面出现的裂缝问题,调查结果详见表1。

1

路段沥青路面裂缝调研结果

标号

裂缝数量

K23+230-500

21处

K25+350-650

13处

K26+350-700

5处

K28+350-700

16处

2.在沥青路面上常见的裂缝类型

2.1构造性的裂缝

通常情况下,结构型裂缝是在车辆荷载作用下所产生的。路面在行车过程中受到外界各种因素的影响,例如温度变化等,都将使得沥青材料内部产生较大程度的形变,进而造成路面出现结构性开裂。随着市政道路车流量的不断增加,沥青路面在受到车辆荷载作用时,底部会产生拉应力,而随着荷载的不断增大,沥青路面结构的拉应力也随之增大,从而导致底部结构发生变形,若长期未得到有效处理,可能会引发层底断裂,导致沥青路面出现结构型裂缝。

2.2 温度出现相关的裂缝

在温度型裂缝中,低温裂缝和高温裂缝是常见的,然而在沥青路面中,低温裂缝的发生率相对较高。路面在行车过程中受到外界各种因素的影响,例如温度变化等,都将使得沥青材料内部产生较大程度的形变,进而造成路面出现结构性开裂。在低温环境下,沥青路面的材料体积发生了收缩变形,导致产生了收缩应力,当这种应力超过了路面材料的拉应力极限数值时,就会引起沥青路面的开裂现象,这种现象被称为低温裂缝。随着气温的升高,沥青面层内水分不断蒸发,从而使得路面内部出现干缩现象。特别是在温度急剧下降的情况下,收缩应力瞬间增大,从而更容易导致沥青路面出现网状裂缝(见图1)和横向裂缝等问题。沥青路面出现低温裂缝后,其内部水分无法及时排出,进而使沥青混合料失去流动性而产生松散现象。此外,高温环境下沥青路面易受老化影响,导致其抗拉强度降低,从而形成高温环境下的裂缝。

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1 沥青路面网状裂缝

2.3 反射型裂缝

在进行沥青路面补强处理后,若忽略对原路面裂缝病害的全面治理,将导致原路面裂缝反射至新面层,从而形成反射型裂缝。一般情况下,低温裂缝出现在沥青面层中或基层上,而高温裂缝则出现在混合料层内或者路基面之下。在市政道路工程的施工过程中,一旦基层出现裂纹,就会导致沥青路面反射裂缝的产生。

 2.4 疲劳型裂缝

疲劳型裂缝主要由温度疲劳裂缝和荷载疲劳裂缝两种类型构成。如果在施工过程中对原有路面结构进行修补和加固处理时忽视这一问题,那么将会使得原本存在于旧路面上的裂缝进一步发展而延伸至整个结构层内部。随着温度的不断变化,沥青路面所受的温度应力逐渐增大,当其超过路面所能承受的最大抗拉应力时,便会引发路面结构的疲劳破坏,从而导致沥青路面的开裂现象。此外,车辆荷载对沥青路面的长期作用会导致路面结构的拉伸应力降低,从而引发沥青路面的疲劳裂纹。

3.市政沥青路面裂缝的形成原因

3.1 设计方面

目前,我国的市政道路工程项目主要采用的是沥青混凝土路面结构类型,这是一种被广泛应用的路面材料。由于沥青路面在长期受到外界因素的影响下,很容易出现不同程度的疲劳问题。随着城市经济的蓬勃发展,重型交通运输数量不断攀升,市政道路所承受的交通荷载也呈现上升趋势,然而,在某些市政道路工程项目中,沥青路面的设计却未得到充分的加强。在实际施工过程中,由于受到各种因素影响,导致城市道路工程经常出现早期破坏现象。同时,为了缓解交通拥堵,市政道路施工期通常较短,且城市管网等相关功能配套设施众多,一些设计单位忽视了前期项目现场的全面调查研究,导致沥青路面设计方案缺乏合理性和可行性,特别是沥青混合料的配合比设计不当,从而导致市政道路沥青路面出现裂缝和损害。

3.2 材料方面

由于一些施工单位未能充分重视材料性能质量控制,未对材料供应商进行严格的审核和考核,导致所购买的材料性能质量不符合标准。针对这种情况,某市政单位决定开展沥青路面原材料性能指标的试验研究工作,以确保沥青混合料各项指标均能符合设计要求。由于其卓越的防水性能和强大的抗衰老能力,该路面已被广泛应用于市政工程领域。由于未能充分掌握沥青、矿料、钢筋和外加剂等相关材料的技术指标,导致沥青路面施工材料试验检测未能得到充分实施,材料性能质量控制不力,一些施工单位甚至采用劣质材料进行施工,最终导致市政道路沥青路面出现开裂现象。

3.3 施工方面

   在市政道路沥青路面的施工过程中,若无法确保施工质量,可能会引发沥青路面出现开裂的风险。因此,必须加强市政路桥工程沥青路面材料性能质量管理,才能确保工程质量达到设计要求。由于沥青混合料的配合比设计不够合理,拌和操作存在失误,同时在输送过程中忽视了防雨保温措施,导致沥青混合料出现了离析现象。这些都会直接导致路面产生裂缝。混合料的摊铺施工缺乏连续性和平整性,导致多次停顿,从而影响了沥青混合料的施工品质。因此,为了保证路面具有良好的使用性能,需要对市政沥青路面的施工工艺进行优化改进,以提升其整体施工水平。此外,市政道路沥青路面的养护作业并未严格遵循相关规定,这不仅会对路面的美观造成影响,还可能导致路面出现开裂现象。

 3.4 车辆超载方面

在市政道路项目建成并开始运营后,由于存在一定程度的超载现象,导致大量车辆通过该项目对沥青路面进行反复碾压,最终导致沥青路面出现破损和开裂的情况。因此需要加强对其影响因素的分析,并采取有效措施加以解决,以提高路面的使用性能。当超载的车辆通过沥青路面时,其结构的抗压能力会受到削弱,从而导致沥青路面出现裂缝。

 3.5 气候温差方面

由于受到气候条件和温度变化的影响,市政道路的沥青路面施工和运营过程中容易出现开裂现象。由于沥青混凝土路面在长期使用中容易出现车辙和水损害等问题,因此需要采取必要的技术措施进行维护保养,以延长其使用寿命,提高行车舒适度。由于多变的气候和频繁的高低温交替,导致沥青路面的干燥和老化,进而引发裂缝的产生。

4. 市政沥青路面裂缝预防措施

4.1 设计的科学性

为了确保市政道路工程沥青路面不会出现裂缝问题,必须高度重视沥青路面设计的科学性和合理性。如果不及时处理这些裂缝,就有可能引发交通安全事故,造成人员伤亡和经济损失。在进行市政道路项目的施工前,必须进行全面的地质条件、交通影响以及地下管网布设情况等方面的调查研究,以制定出合理可行的方案。在此基础上制定出切实可行的施工工艺,并加强现场质量管理力度。通过综合考虑方案,确定了沥青的型号和矿料的类型,并进行了多次试验以确定最佳的混合料配比。在此基础上做好各项工作,并确保整个过程中各个环节都严格按照相关标准执行,以提高市政道路沥青路面质量和使用性能。此外,为确保市政道路沥青路面施工效果,必须根据项目实际情况和要求,对沥青路面设计进行优化和完善,重点关注沥青混合料级配、路面结构和道路面层厚度等方面。

4.2 材料的选用控制

在市政道路项目中,沥青作为沥青路面施工的关键材料之一,其选用必须符合相关标准规范和施工要求,并与具备资质和生产合规的供应商合作,以确保材料源头不存在质量问题。通过对沥青、矿料和外加剂等技术性能指标进行严格检测,实现对材料性能质量的精准控制。在原材料采购阶段对其进行验收检验,确保其符合相关标准。若在运输过程中发现材料的性能和质量未达到规定标准,则禁止将其运输至项目施工现场。因此,在进行市政道路路面工程施工时,应做好对原材料、配合比和生产工艺的选择,并通过科学有效地控制措施确保各项指标符合工程需求。对于市政道路项目中的沥青路面施工材料性能指标的控制,需要综合考虑沥青的针入度、运动黏度、软化点、延度以及旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)后残留物等多个方面;在施工过程中,应根据施工现场条件和环境进行适当调整,使混凝土具有较好的工作性,并能达到理想的力学性能。(2)洛杉矶的磨损值、针片状颗粒的含量以及粒径的大小等,都是粗集料的重要组成部分;(3)对细集料进行细致的处理,包括对含泥量、压碎值等因素的综合考虑。确保集料的粗细达到最佳状态,同时保持其干燥和清洁。为确保项目现场材料的性能质量不受影响,必须对其进行防潮和防水处理,以确保其完好无损。

4.3 施工质量的管控

1)为确保沥青路面施工质量,必须派遣专业人员对项目材料的进场和堆放进行严格检查,并特别关注材料相关技术性能指标的检测,以确保所有使用的材料均符合要求;(2)在进行市政道路路基施工前,必须对路面进行彻底的清理,以确保碎石、杂土等杂质不会混入混合料中,从而保证混合料的性能和质量,避免对沥青路面施工效果造成不良影响;(3)针对市政道路项目中沥青路面施工的实际情况,我们需要合理配置机械设备,包括但不限于拌和站、摊铺机和压路机等;(4)在沥青混合料拌和阶段,必须严格控制温度和拌和时间,以避免沥青的老化,提高其抗碾压能力,从而有效控制反射裂缝的生成;(5)在混合料的摊铺阶段,必须确保施工过程的连续性和均匀性,同时合理确定松铺系数,以保证施工的顺利进行;(6)在进行碾压施工时,需要对初压、复压和终压三个环节进行科学控制,以确保压路机的行驶速度和碾压遍数得到有效控制,同时还需要对接缝进行精细处理;(7)恪尽职守地完成沥青路面的养护工作,同时坚决禁止任何与道路无关的人员和车辆通行。

4.4 交通管制的重视

   在市政道路沥青路面建成通车后,必须对超载车辆实施严格的交通管制措施,包括组织相关工作人员执勤,禁止超载车辆通行,以确保沥青路面不会受到任何形式的压力和裂缝的影响,这也是交通管理中不可或缺的规定。

4.5 定期检测

沥青路面的定期检测主要由两部分组成:(1)资料的采集。通过不同方式采集与沥青路面有关的资料,对沥青路面裂缝的处理奠定基础;(2)检测沥青路面有无裂缝及分析其损害程度。

5. 市政沥青路面裂缝处治

5.1 灌缝

在沥青路面裂缝处治中,通常采用灌缝。一般用压浆方法将基层施行加固处理后再用灌缝胶或改性沥青作为灌缝的原料。对宽度相对较大的裂缝要进行开槽灌缝处治,通过切缝机将裂缝处凿宽10~15 mm,深15~20 mm,再利用沥青路面灌缝机进行灌缝处治。采用开槽灌缝的方式可显着增强沥青开裂处与周围位置固结程度,进而阻止雨水由开裂处渗透,在提高沥青路面使用年限的前提下,但开槽灌缝维护所需投资大、费用高。对宽度不大于3 mm的裂缝以改性沥青灌缝处治为主,用“铁钩加吹风机”法清除沥青路面裂缝中的杂质,再用注射器向裂缝中注入改性沥青,并应加入适量细砂,一般养护2 h即可恢复交通。

5.2 贴缝

沥青路面贴缝修补是指用PCR-WIII修复剂等材料进行裂缝修补的工艺方法,贴缝材料采用低模量丁苯橡胶作为基材,其主要特征在于细度模数低,流动性好,能有效地提高沥青路面裂缝修补的质量。但贴缝处理前,须先将缝里杂质进行清理,用高压热空气喷机将物料融化并渗透到缝里,再贴上耐磨弹性增强纤维布并用橡胶锤进行锤实处理增强密封牢固性,15 min即可重新开通。

5.3 薄层罩面

这里治方法经济性较好,适合沥青路面裂缝的维修。薄层罩面施工期,需要选用耐水性能和热稳定性强的沥青材料并结合市政道路项目的具体情况来合理地确定沥青混合料的配合比使其能够满足沥青路面开裂处治的施工需要。

 6. 结束语

综观当前,我国市政道路工程项目建设与运营的实际状况,沥青路面开裂现象较为常见,对于车辆行驶安全有着严重的影响。文章通过对市政道路沥青路面裂缝形成的主要原因进行分析,提出沥青路面裂缝防治与处治对策,能够有效地解决沥青路面裂缝难题,对后续同类工程具有一定的参考意义。

参考文献:

[1] 市政沥青路面道路裂缝问题及解决策略[J]. 李威威.江西建材,2020(12)

[2] 市政道路沥青路面常见病害分析及处理措施[J]. 张振华.建材与装饰,2020(16)

[3] 市政道路工程沥青路面裂缝成因与防治[J]. 许少勇.河南建材,2020(05)


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