大连理工大学专科毕业设计
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网络教育学院 专 科 生 毕 业 大 作 业
题 目:半刚性沥青路面裂缝的成因及处理方法 学习中心: 山西公路系统奥鹏学习中心 层 次: 高中起点专科 专 业: 土木工程(道桥方向) 年 级: 2009 年 秋 季 学 号: 091306204027 学 生: 薛 新 峰 指导教师: 屈 威 完成日期: 2011 年 7 月 14 日 半刚性沥青路面裂缝成因及处理方法
-2- 内 容 摘 要 随着我国公路建设的发展,半刚性沥青混凝土路面由于具有表面平整、行车舒适、耐磨、噪音小、施工周期短、养护维修简捷等特点,而被越来越多地应用到高等级公路建设中,但由于受路面结构、气候、地形、地质条件、行车荷载等多种因素的影响。 沥青混凝土路面的裂缝形成的原因很多,主要从半刚性沥青路面裂缝的危害性、裂缝形成原因的分析,指出半刚性基层沥青路面中基层和面层的温度收缩裂缝是半刚性基层沥青路面裂缝产生的主要因素,并根据裂缝形成机理提出了相应的防治措施及处理方法。
关键词:
半刚性基层; 裂缝;成因 ;处理方法
半刚性沥青路面裂缝成因及处理方法
-3- 目 录 内容摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 目 录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 引 言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.半刚性沥青路面裂缝的危害性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.沥青混凝土路面裂缝的类型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.1荷载疲劳裂缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.2非荷载型裂缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3沥青混凝土路面裂缝主要形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.1横向裂缝现象„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.2纵向裂缝现象„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.3网状裂缝现象„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.4反射裂缝现象„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4裂缝产生的主要因素„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5半刚性基层沥青路面裂缝的成因分析„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5.1横向裂缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5.2纵向裂缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5.3网状裂缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5.4反射裂缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6半刚性基层沥青路面裂缝的预防措施„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6.1设计方面„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6.2施工质量方面„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6.3路面维护„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6.4横向裂缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6.5纵向裂缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6.6网状裂缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6.7反射裂缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7半刚性基层沥青路面裂缝的处理措施„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7.1灌密封胶„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 半刚性沥青路面裂缝成因及处理方法 -4- 7.2施工工艺„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7.3粘结牢固„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7.4灌缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7.5撒料养护„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8沥青路面裂缝养护管理对策„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8.1加大“四新”技术的推广应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8.2加大关键技术的研究„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8.3加大裂缝处置专业技术人才的培养„„„„„„„„„„„„„„„„ 8.4加大社会化裂缝养护管理力度„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9结束语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参 考 文 献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 半刚性沥青路面裂缝成因及处理方法
-5- 引 言 目前在我国高等级公路建设中,半刚性基层沥青路面是路面结构的主流模式。半刚性基层沥青路面具有强度高、平整度优良和抗疲劳良好的性能等特点。一般来说,半刚性基层材料具有较高的抗压强度和抗压回弹模量值,但是,半刚性基层沥青路面裂缝的严重性也逐渐引起了人们的重视。基层中的裂缝就在温度场和荷载场的单独或共同作用下向路面反射形成反射裂缝 ,对道路的危害极大,特别在冬季和春季,因时有雨、雪水渗入,在行车荷载的作用下,使本来就处于裂缝状态的路面病害更加趋于严重,最终导致破坏。在我国已完成的高等级公路中,95%的里程采用了半刚性路面。但是在半刚性路面在我国大量投入使用的过程中,出现的比较严重的路面裂缝问题。路面开裂后水分通过裂缝渗到路面基层、底基层甚至土基,削弱基层、土基的强度,使路面强度大大降低并产生冲刷和唧泥现象,使裂缝加宽,裂缝两侧的沥青路面破碎,从而加剧路面的破坏,缩短路面的使用寿命。因此必须充分重视半刚性沥青路面裂缝的产生及其影响,深入研究其形成机理并采取合理的防治措施进行预防和延缓裂缝的产生,以使半刚性基层沥青路面结构的优势得到充分发挥,从而进一步推动我国高等级公路的发展。 半刚性沥青路面裂缝成因及处理方法
-6- 1 半刚性基层沥青路面的裂缝的危害性 半刚性基层沥青路面的裂缝的危害性主要表现在以下几个方面: 1.1 会使路面系统防水性降低。裂缝为雨水进入路面结构提供了通道,水分通过裂缝浸入到路面基层、底基层,水进入路面基层后可能顺着基层裂缝继续下渗,甚至进入对湿度敏感的路基土中,软化土基,危害及整个路基路面结构; 1.2 易引起沥青面层较快地出现龟裂、网裂等。通过裂缝进入路面结构内部的水大部分由于缺乏适当的排水通道而滞留于面层与基层间,在大量行车荷载反复作用下产生极大的动水压力而冲刷基层造成卿浆,使裂缝加宽; 1.3 路面结构板体边缘的变形会在路面结构内(尤其基层)产生很大的应力和变形,在行车荷载作用下将缩短这些结构层的寿命; 1.4 在车辆、水分、霜冻等因素的综合作用下,磨耗层常会沿裂缝发生骨料或小块沥青的剥落。
2 沥青混凝土路面裂缝类型
2.1 荷载疲劳裂缝:公路在行车荷载的反复作用下,半刚性基层底部产生
拉应力,当拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度时,半刚性基层的底部就会很快开裂,进而影响到沥青面层。 2.2 非荷载型裂缝:主要是路面基层温缩、干缩引起的裂缝。通过横向裂
缝、纵向裂缝、网裂和基层反射裂缝等形式表现出来。这种类型的裂缝是由于施工工艺不当或用了不合格的材料产生的。 2.2.1 低温裂缝:当气温大幅度下降时,沥青材料逐渐发硬并开始收缩。
此时沥青混合料的应力松弛比不上温度应力的增长。混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受约束的,面层产生的收缩拉应力一旦超过沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变,沥青面层就会开裂。 2.2.2 温度疲劳裂缝:这种裂缝主要发生在日温差较大的地区,由于温度
反复升降导致沥青面层温度疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应力变小。加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松弛性能降低,最终达到极限抗拉强度,使路面产半刚性沥青路面裂缝成因及处理方法 -7- 生开裂。 2.2.3 发射裂缝:寒冷地区在结合得好的沥青面层下,开裂的半刚性基层
的水平位移,使得直接在裂缝上的面层内产生的拉应力或拉应变。由于在较低温度下沥青面层通常较硬,它能产生小的拉应力或拉应变。因此容易被拉裂。 2.2.4 设计施工原因引起的裂缝:①新建公路中由于碾压工艺不合理或
违规施工,出现填土压实或两侧密实度不均匀,使路基产生不均匀沉陷形成裂缝。②改建公路中,新路与老路相接处没有进行处理或处理不符合技术规范要求,造成路基不均匀的沉陷导致纵向裂缝。③路基被雨水长期浸泡或填料含水量偏大,在冻胀作用下产生裂缝。④沥青混合料摊铺时由于接缝处理不当造成路面早期渗水或压实度达不到要求,在行车作用下形成裂缝。⑤沥青混合料摊铺时由于施工配合比不合理或混合料离析造成路面渗水,在长时间行车状态下,形成龟裂。 3 沥青混凝土路面裂缝主要形式
半刚性沥青路面的开裂表现形式是多种多样的,主要有横向、纵向、网状和反射裂缝。 3.1横向裂缝现象为:裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长有的贯
穿整个路幅,有的贯穿部分路幅,裂缝弯弯曲曲、有枝有叉。横向裂缝中的唧浆导致裂缝两侧凹陷,桥头跳车处的路面横向裂缝,在路面积水的作用下加速跳车发展的速度,同时会对路基造成冲刷。 3.2纵向裂缝现象为:裂缝走向基本与行车方向平行,裂缝长度和宽度不
一。一般都发生在高填方的路基上。纵向裂缝容易形成沿行车方向呈台阶状,影响行车舒适性。 3.3网状裂缝现象为:裂缝纵横交错,将面层分隔成若干多边形的小块,
一般缝宽1mm以上,缝距40cm以下。网状裂缝导致公路沥青路面松散或坑槽,严重影响公路沥青路面的综合服务水平。 3.4反射裂缝现象为:基层产生裂缝后,在温度和行车荷载作用下,裂缝
将逐渐反射到沥青表面,路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。对于半刚性基层以横向裂缝居多,对于柔性路面上加罩的沥青结构层,裂缝形式不一,主要取决于下卧层。 4 裂缝产生的主要因素有以下几种:
4.1 沥青性能差,低温抗变形能力过低。没有达到本地区施工气候要求或者没有达到相关技术标准。沥青混合料质量差,拌合时间过长,拌合温度过高或在