浅谈半刚性基层反射裂缝的成因及防控
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半刚性基层裂缝原因分析及防治措施1、表现特征半刚性基层产生收缩裂缝,主要表现为温缩、干缩和水泥硬化收缩三种裂缝形式,导致沥青路面产生反射裂缝或对应裂缝。
2、原因分析(1)水泥剂量偏大或水泥稳定性差。
(2)原材料塑性指数高,石料含泥量超过规范规定,细集料、石粉塑性指数超标。
(3)混合料拌合计量不准,含水量偏大,成型后因水分散失出现干缩裂缝。
(4)基层强度形成之前,未按要求进行养生。
(5)养护结束后未及时铺筑封层,水泥稳定碎石强度未达到龄期即开放交通。
(6)高温季节施工因结构内部水分急剧散失,强度升高,导致基层内部产生干缩应力,产生体积收缩应变,从而出现横向收缩裂缝。
(7)压实度不够,基层孔隙率大。
3、防治措施(1)混合料的级配设计宜采用骨架密实结构,在满足设计强度的条件下尽量降低水泥用量。
(2)选择合适的原材料并确保料源稳定,水泥初凝时间、细度、比表面积、凝结时间、安定性、抗压强度等指标必须满足规范要求;碎石材料加工生产的同时必须配备振动预筛和除尘装置,以减少集料的含泥量。
(3)严格控制拌和和碾压时的含水量,保证计量的准确,在碾压时混合料含水量宜较试验得出的最佳含水量大0.5%~1%。
(4)压实成形后应及时用透水土工布覆盖,保证在7d内及时洒水保湿养生,严禁在终凝前失水影响强度形成,纵横向施工接缝严格按规范要求进行处理。
(5)严禁车辆在基层强度未达到龄期前通行;在水泥稳定基层养生结束后应及时喷洒透层沥青或做下封层,有条件时应立即铺筑沥青面层。
(6) 地表温度低于2~3℃时不宜施工,严防霜冻。
夏天高温施工时,在摊铺前对下层洒水湿润,摊铺压实施工应连续紧凑。
(8)压实要及时,压实度应满足要求。
半刚性基层沥青路面反射裂缝的成因与防治措施摘要:半刚性基层沥青路面在我国公路建设中得到了广泛的运用,但半性基层在运营期间易产生干缩裂缝和低温收缩裂缝,在交通荷载和温度荷载的重复作用下,半刚性基层的这种收缩裂缝很容易扩展到沥青面层而形成反射裂缝。
反射裂缝大大的缩短了路面的使用寿命。
关键词:沥青路面半刚性基层反射裂缝1、前言近年来,随着交通运输业的快速发展,公路等级越来越高,半刚性路面在高等级公路中的应用也日益广泛[1],随之而来的是裂缝问题。
调查表明,裂缝中有50%以上为半刚性基层先开裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝。
道路反射裂缝是沥青路面普遍存在的一种病害现象。
基层反射裂缝是指半刚基层先于沥青面层开裂,在荷载应力与温度应力的共同作用下,在基层开裂处的面层底部产生应力集中而导致面层底部在上方大体对应的位置开裂,然后逐渐向上或向下扩展而使裂缝贯穿。
反射裂缝的产生,往往是沥青路面损坏加剧的开始,导致雨水沿裂缝下渗软化半刚性基层造成基层刚度不足而形成唧浆、沉陷等病害。
2、沥青路面半刚性基层特点半刚性基层指无机结合料稳定类基层,其结合料一般采用水泥、石灰、工业废渣等材料,具有承载力大、刚度大、压缩模量高、板体性能强、弯沉小等优点,但这种材料温缩、干缩变形大,易开裂,属于脆性材料。
由于半刚性基层材料温缩和干缩特性和本身的脆性,所以不可避免地会产生反射裂缝。
首先,当车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时,路面所受应力产生突变,并在路面裂缝处产生较大的应力集中,同时在温度应力的反复作用下,导致面层疲劳而产生反射裂缝;再者,由于界面上水的存在改变了层间接触条件,路基路面结构间不再连续,成为半连续甚至光滑接触模式,沥青层底在荷载作用下将出现超过极限拉应力状态,导致沥青面层开裂,承载力降低,产生车辙等病害。
半刚性基层路面的破坏一般从半刚性基层的缩裂开始,然后破坏由基层向面层及向路基延伸,最终发展为整个路面结构的破坏,因此这种路面破坏模式属于路面的结构性破坏,一旦损坏很难进行维修。
半刚性基层裂缝成因分析及防治措施半刚性基层作为沥青路面结构的主要承重层,在目前高速公路及高等级路面中普遍应用。
而半刚性基层的裂缝成为沥青路面早期破坏的主要原因,因此分析半刚性基层开裂原因及寻求有效防治措施十分必要。
标签:半刚性基层收缩裂缝成因分析防治措施半刚性基层具有结构强度高、稳定性好、刚度大、荷载分布均匀、水稳性可靠及施工成本低等优点,因此,广泛用于修建高等级路面的基层。
但半刚性基层沥青路面最大的缺陷之一,是随温度和湿度的变化容易产生收缩裂缝,然后自基层向上扩展到沥青表面形成反射裂缝。
反射裂缝是由于受拉疲劳、受拉屈服与剪切屈服单独或联合作用的结果。
在荷载作用特别是重车的反复作用下,使沥青结构层产生拉应力超过材料的疲劳强度,底面先裂并逐渐向上扩展到路表面,当行车通过时,基层裂缝两端之间产生竖向位移,在面层中引起面层剪切搓动和剪切疲劳破坏而导致开裂,随着大面积的使用,人们逐渐发现半刚性基层在强度形成过程中及运营期间容易产生干缩和温缩裂缝进而使沥青面层过早开裂,并引起路面早期破坏。
1 实例分析某路面工程,水稳碎石基层设计厚度20cm,设计强度3.0MPa(7d无侧限抗压强度),水泥计量4.0%,摊铺机摊铺,重型振动压路机+大吨位胶轮压路机组合碾压。
当天施工温度为16~20℃,采用薄膜养生;一周后施工透层和改性乳化沥青稀浆封层,封层厚5mm,做渗水试验,满足规范要求;二周后温度下降10℃,低温天气持续一个星期。
裂缝调查:1道/30米(封层施工前),1道/20米(封层施工两周后),所有裂缝均为横向裂缝。
相关参数如下表:■上述实例表明:水稳碎石基层在施工后一周内已出现了收缩裂缝,主要表现形式是基层顶面出现规则的横向裂缝;封层施工后,随着气温骤降,裂缝数量增多,并继续发展,已反射到封层上。
2 半刚性基层裂缝成因机理分析半刚性基层形成裂缝的直接原因是:材料收缩产生收缩应力,当收缩应力大于材料的抗拉强度时出现裂缝。
浅淡半刚性基层反射裂缝成因及玻纤格栅在防治中的应用作者:王勇王晓玲来源:《建筑与文化》2013年第02期【摘要】以半刚性材料做为基层的路面结构,因其板体性强,承载能力高的特点而得到广泛的应用。
但由于半刚性材料温缩和干缩特性,在受温度及荷载的双重作用下极易产生反射裂缝,破坏路面平整性,影响通行能力。
本文从分析反射裂缝成因入手,列举裂缝常用防治措施,简述玻纤格栅在防治中的主要优势及日常施工工艺,对减少路面的早期损坏,降低养护维修成本,延长路面使用寿命具有重要意义。
【关键词】半刚性基层反射裂缝玻纤1、半刚性基层反射裂缝的形成机理半刚性基层材料属于水硬性材料,基层的强度和刚度随内部长时间持续的水化反应而增强,对温度和湿度的变化较为敏感,干缩、温缩特性明显。
随着基层干缩、温缩的产生,其下卧层与该层之间的磨阻作用抑制其收缩,从而在该层内部产生拉应力,当应力超过基层抗拉强度时基层发生断裂。
半刚性基层开裂后,由于裂缝不能很好的传递拉应力和剪应力,使基层失去了抵抗应力作用。
当基层长期受温度影响和重复的交通荷载作用发生水平移动或竖向移动时,在沥青面层中会引起裂缝尖端应力集中,超出沥青混凝土的劈裂强度,从而由下层基层向上层沥青面层产生反射裂缝。
根据现场取芯的调查结果可知,在半刚性基层沥青路面裂缝中,有约50%的裂缝属于半刚性基层开裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝。
2、半刚性基层反射裂缝日常防治方法的优缺点分析在实际应用及工程实践方面,防治半刚性基层沥青路面反射裂缝,国内外采用的工程技术措施,概括起来有如下几种:2.1 优化半刚性材料配合比通过调整结合料用量与比例,增加粗骨料含量并严格设计级配,尽可能的减小其温缩和干缩系数,增加半刚性基层材料的抗裂性能。
实验证明,仅靠改善配合比无法从根本上消除因半刚性材料的开裂而导致的路面反射裂缝。
2.2 增加沥青面层的厚度为了减少反射裂缝,国际上在采用半刚性材料基层时,通常将沥青面层增加至15~25cm。
浅谈半刚性基层反射裂缝的成因及防控[摘要] 沥青混凝土路面半刚性基层反射裂缝的产生原因主要是车辆荷载和温度变化。
半刚性基层产生裂缝后在荷载和温度作用下进一步向上发展,使面层开裂形成反射裂缝。
通过设计和施工各环节的控制,可以有效减少和控制反射裂缝产生和发展。
[关键词] 沥青混凝土面层半刚性基层反射裂缝防治引言自上个世纪八十年代以来,我国70%以上高等级道路均采用半刚性基层的沥青混凝土路面。
山东省滨州市无棣县的县乡主干道也顺应了这一发展趋势,从1996年开始,90%以上的路面采用此种结构。
这种路面结构具有强度高、造价较低等优点,作为高等级路面的优选结构,但从使用情况看,这种路面结构却普遍存在着裂缝较多的缺点,造成了不同程度的路面病害,降低了道路的使用质量和耐久性。
由于我国沥青混凝土路面半刚性基层的应用历史还相对较短,对反射裂缝的产生机理和发展规律的研究需要不断深入、积累更多的经验,以有效控制反射裂缝的产生和发展。
本文即根据多年来工程设计和施工经验.对沥青混凝土路面水泥稳定粒料基层常见反射裂缝的成因加以分析,并提出相应的防治措施。
1反射裂缝及其分类半刚性基层具有强度高、刚度大、水稳性好等特点,但在温度变化作用下和干燥过程中会产生较大的收缩变形。
路面施工过程中,半刚性基层会不可避免地产生裂缝,只是不够明显。
然而,在开放交通后,此裂缝在温度和荷载等因素的综合作用下,会进一步向面层扩展,使面层相对应地自下而上形成裂缝,即反射裂缝。
半刚性基层沥青路面反射裂缝形成的原因很多,就其对裂缝影响程度来看,主要有沥青面层原材及混合料的特性和质量、基层材料的性质和状况、施工情况、气候条件(尤其是温度变化)、荷载类型和作用频率,根据形成的不同原因,可将反射裂缝分为两大类:一种是由温度和干缩引起的称为温度型反射裂缝;再就是由荷载作用引起的称为荷载型反射裂缝。
2反射裂缝的成因与发展反射裂缝的产生一般分为两个阶段,一是半刚性基层裂缝的产生阶段,二是沥青面层裂缝的产生和发展阶段.2. 1半刚性基层裂缝的产生半刚性基层裂缝一般由半刚性板体收缩开裂而形成,主要受以下几个方面的影响:(1)基层材料的干缩性和温缩性;(2)基层拉伸强度;(3)基层刚度和应力松弛性质;(4)基层与下层间的摩擦力,即下层的约束作用。
浅析半刚性基层的沥青路面反射裂缝形成原因与防治
摘要:路面裂缝不仅影响路面美观﹑减低平整度,而且会削弱路面的整体平整度。
特别是路面开裂后水份通过裂缝渗到路面基层﹑低基层甚至土层,削弱基层﹑土层的强度,从而加剧路面的破坏,缩短路面的使用寿命。
文章主要针对半刚性基层的沥青路面反射裂缝形成与防治进行了分析与探讨。
关键词:半刚性路面,反射裂缝,防治
一、反射裂缝的形成原因
对于半刚性基层沥青路面,反射裂缝指由于半刚性基层在温度梯度和湿度变化下产生收缩开裂,此种基层材料先开裂而后沿开裂基层向上方反射到沥青面层而形成的裂缝,或者在行车荷载作用下,裂缝沿已开裂半刚性基层向上扩展而形成的裂缝。
很显然,反射裂缝的产生主要是刚性基层已先开裂,再经行车或温度、湿度变化而引起沥青面层裂缝。
1.反射裂缝产生的主要类型与原因
(1)温度型反射裂缝。
温度型反射裂缝有两种,一种是在开裂基层(或老路)上铺厚沥青面层后,在冬季突然降温过程中,基层(或老路)的裂缝会由于温度收缩而继续拉开,它将给产生温度收缩的新铺沥青面层增加一个附加拉应力;两个拉应力叠加一旦超过沥青混合料抗拉强度,新沥青面层的表面在基层(或老路)裂缝的上方开裂,并逐渐向下延伸,直到与老路的裂缝相连,这样形成的裂缝通常称为低温收缩裂缝。
另一种裂缝主要发生在昼夜温差比较大的地方。
在开裂基层(或老路)上铺薄沥青。
浅谈半刚性基层沥青路面的反射裂缝的成因和防治措施发布时间:2021-06-28T04:09:38.131Z 来源:《防护工程》2021年6期作者:宋益[导读] 半刚性基层的沥青路面是现阶段我国高等级公路所采用的最广泛的路面形式。
该种路面结构形式中会不可避免的产生反射裂缝。
本文通过对反射裂缝的成因进行分析,提出一系列防治措施,可为该种路面结构设计提供借鉴。
宋益重庆交通大学土木工程学院重庆 400047摘要:半刚性基层的沥青路面是现阶段我国高等级公路所采用的最广泛的路面形式。
该种路面结构形式中会不可避免的产生反射裂缝。
本文通过对反射裂缝的成因进行分析,提出一系列防治措施,可为该种路面结构设计提供借鉴。
关键词:半刚性基层沥青路面;反射裂缝;防治措施1 引言近年来,我国经济不断发展腾飞,不断实现我国走向现代化的阶段性目标。
而且高速公路作为一个国家走向现代化的重要标志,大力发展高速公路是实现现代化的重要手段。
半刚性基层路面由于其一众优点被广泛应用于我国高等级公路的路面结构设计中,其中沥青路面是由于其表面平整、易于连续施工且养护维修方便等特点被广泛应用为我国高等级公路的面层结构。
但是这两种结构组合形成的路面结构容易产生一种自基层往上延伸的“连锁裂缝”——反射裂缝。
其产生的基本原因为半刚性基层在运营过程容易产生收缩裂缝,由此破坏了基层的传力性和层间的连续性。
2 反射裂缝的类型及产生原因反射裂缝从其裂缝扩展路径上可分为反射裂缝和对应裂缝两种。
其中,对应缝隙是沥青路面结构由于基层(或老路面)开裂促成较厚的沥青面层(或罩面层)由顶面到底面产生的裂缝。
从反射裂缝形成原因上又将其分为两类:即荷载型反射裂缝和非荷载型反射裂缝。
其中非荷载型反射裂缝又包括温度裂缝、干缩裂缝、材料不合格或者沥青面层过薄所产生的裂缝等。
荷载型反射裂缝:荷载型反射裂缝是在车辆荷载作用下形成的,参考相关文献[1-3],荷载对反射裂缝的作用的整个过程分为了三个阶段:当车轮荷载在经过基层裂缝所对应的面层区域时,整个由荷载对面层的应力影响线可由图看出:①当车轮荷载还未经过裂缝,只是在其一侧时,此时在沥青面层中会产生比较大的剪应力;②当车轮荷载正处于裂缝顶面正对的顶面时,沥青面层中产生的弯拉应力是主要的应力。
浅谈半刚性基层反射裂缝的成因及防控
[摘要] 沥青混凝土路面半刚性基层反射裂缝的产生原因主要是车辆荷载和温度变化。
半刚性基层产生裂缝后在荷载和温度作用下进一步向上发展,使面层开裂形成反射裂缝。
通过设计和施工各环节的控制,可以有效减少和控制反射裂缝产生和发展。
[关键词] 沥青混凝土面层半刚性基层反射裂缝防治
引言
自上个世纪八十年代以来,我国70%以上高等级道路均采用半刚性基层的沥青混凝土路面。
山东省滨州市无棣县的县乡主干道也顺应了这一发展趋势,从1996年开始,90%以上的路面采用此种结构。
这种路面结构具有强度高、造价较低等优点,作为高等级路面的优选结构,但从使用情况看,这种路面结构却普遍存在着裂缝较多的缺点,造成了不同程度的路面病害,降低了道路的使用质量和耐久性。
由于我国沥青混凝土路面半刚性基层的应用历史还相对较短,对反射裂缝的产生机理和发展规律的研究需要不断深入、积累更多的经验,以有效控制反射裂缝的产生和发展。
本文即根据多年来工程设计和施工经验.对沥青混凝土路面水泥稳定粒料基层常见反射裂缝的成因加以分析,并提出相应的防治措施。
1反射裂缝及其分类
半刚性基层具有强度高、刚度大、水稳性好等特点,但在温度变化作用下和干燥过程中会产生较大的收缩变形。
路面施工过程中,半刚性基层会不可避免地产生裂缝,只是不够明显。
然而,在开放交通后,此裂缝在温度和荷载等因素的综合作用下,会进一步向面层扩展,使面层相对应地自下而上形成裂缝,即反射裂缝。
半刚性基层沥青路面反射裂缝形成的原因很多,就其对裂缝影响程度来看,主要有沥青面层原材及混合料的特性和质量、基层材料的性质和状况、施工情况、气候条件(尤其是温度变化)、荷载类型和作用频率,根据形成的不同原因,可将反射裂缝分为两大类:一种是由温度和干缩引起的称为温度型反射裂缝;再就是由荷载作用引起的称为荷载型反射裂缝。
2反射裂缝的成因与发展
反射裂缝的产生一般分为两个阶段,一是半刚性基层裂缝的产生阶段,二是沥青面层裂缝的产生和发展阶段.
2. 1半刚性基层裂缝的产生
半刚性基层裂缝一般由半刚性板体收缩开裂而形成,主要受以下几个方面的影响:(1)基层材料的干缩性和温缩性;(2)基层拉伸强度;(3)基层刚度和应力松弛性
质;(4)基层与下层间的摩擦力,即下层的约束作用。
半刚性基层是路面的主要承重层,必须具有良好的整体性和荷载扩散能力,这就要求基层与上下层间必须具有一定的约束力。
当基层板体干缩和温缩时,由于下层约束力的存在,板体中将产生应力。
在道路前进方向,基层可以看作向前后延伸的足够长的板体,收缩时在板体内产生径向应力,当这一应力大于基层板体的抗拉应力时,板体就会断裂,产坐横向裂缝,将板体分为两部分;随着收缩变形的增大,在半幅长度的板体中,由层间摩擦力引起的应力也随之增大,应力超过板体抗拉强度时,产生第二道裂缝;依次类推,逐渐产生多道裂缝,直至收缩应力小于板体抗拉应力。
2. 2沥青面层裂缝的产生与发展
现在所采用的路面结构均属强基薄面型的,半刚性基层上的面层一般较薄。
一般情况下,当基层发生温缩时,基层裂缝进一步扩大,将给也在发生温缩的沥青面层增加一个附加应力,当这一应力大于沥青混合料的抗拉应力时,基层裂缝上方的面层将从底部产生开裂;在温差的影响下,下缝端产生更大的拉应力,使裂缝继续向上扩展形成反射裂缝。
另外,当车辆荷载经过基层裂缝时使沥青面层受到正反两次剪切和一次弯拉作用,车辆荷载反复作用的结果,造成反射裂缝的产生和扩展。
因此,荷载因索也是引起反射裂缝的一个重要因素。
在高速公路上,荷载对反射裂缝的影响尤其明显,具体反映在正常行驶车道上的反射裂缝明显多于超车道。
反射裂缝一旦出现,气候、环境及荷载的作用更加明显,水分侵人基层.使之软化,在反复的荷载作用下产生唧泥现象,最后导致面层的破坏。
3反射裂缝的防治
反射裂缝的产生有可能是温度或荷载因素造成的,也有可能是两种因素综合作用的结果。
通过设计控制,合理选择结构层厚度,降低荷载因素的影响;通过设计和施工各阶段的控制,减少温缩和干缩的影响;通过综合防治,最大限度地减少反射裂缝的产生和发展,延长半刚性沥青混凝士路面的使用寿命。
3. 1设计阶段
(l)路面结构层厚度应接交通量和道路等级来确定,机动车道和非机动年道分别计算;(2)选用符合“重交通道路石油沥青技术要求”的沥青或改性沥青,以减少半刚性基层路面的低温缩裂;(3)在半刚性基层和沥青面层间铺设土工合成材料,以阻止基层裂缝向面层扩展;(4)面层厚度尽量取大值,主车道最好不小于15㎝。
3.2施工阶段
(1)控制水泥稳定粒料的配比,尽量减小细料的含量,在保证满足强度要求的前提下,将水泥剂量控制住5.5%以下。
(2)严格控制水泥稳定粒料碾压时的含水量,以减小干缩的影响。
(3)半刚性基层养生期及铺筑面层前,避免曝晒,及时铺筑面层。
(4)沥青混凝土配比设计中,适当加大沥青用量,减小混合料空隙率,以延缓裂缝
的扩展。
(5)控制碾压程序,使新青混凝土压实度满足设计和规范要求。
4结束语
综上所述,选择合理的路面结构厚度和收缩性较小的路面材料,采用先进的施工工艺,严格控制各环节,就能有效地减少和控制半刚性基层沥青混凝士路面反射裂缝的产生和发展。
合理的路面结构厚度,可以通过设计来解决;施工控制是人为的,也容易做到;而如何选捧收缩性较小的水稳材料,减小半刚性基层的收缩性能,提高沥青混凝土面层的抗裂性能,改善沥青及沥青混凝土的路用品质,才是我们以后需要重点研究解决的课题。