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摘要:旧砼路面加铺沥青砼层,由于温度、车辆荷载的作用致使沥青砼加铺层沿着旧砼路面的接缝及施工缝处出现反射裂缝,影响路面结构使用寿命,根据国内为处理反射裂缝的经验及措施,结合吉尔吉斯斯坦南北第二条公路建设项目一期工程1标道路修复改造项目(以下简称:南北第二条公路一期1标项目),以加铺玻纤格栅网防治(或延缓)沥青砼铺装层的反射裂纹。
关键词:反射裂缝;玻纤格栅;沥青路面;防治;延缓
引言
20世纪90年代,国内修筑大量水泥混凝土路面,随着交通量的增长、重载车辆越来越多,当时修筑的砼路面公路已经逐步进入大修期,同时部分公路为了满足日益增长的交通需要已进行改扩建,在改扩建及大修过程中,为了满足行车的舒适性,延长混凝土路面的使用寿命,常用措施是在旧砼路面上加铺沥青砼层,但加铺沥青砼后易出现大量反射裂缝是旧路改造过程中的难点,反射裂缝出现之后,雨雪季节的雨水直将接渗入,破坏路基结构稳定性,缩短道路使用寿命,给当地的社会交通效益将造成严重的经济损失,因此,本文结合吉尔吉斯斯坦(南北第二条公路建设项目一期工程1标)道路修复改造项目施工过程中使用的防治反射裂缝措施,进行简要分析,为同类工程项目提供借鉴。
一、反射裂缝产生机理
大量实践证明,旧砼路面在加铺沥青砼后产生反射裂缝主要集中在旧砼路面层的伸缩缝、施工缝或裂缝附近,此区域不能很好传递动荷载的拉应力及剪切应力,当砼路面接缝处发生相对位移时,加铺层在接缝或裂缝上方的沥青砼将出现应力集中,引起受拉疲劳和剪切屈服,导致反射裂缝产生。旧砼路面层在接缝或裂缝附近的位移主要包括:环境温度变化引起的旧砼路面板水平伸缩,车辆动荷载作用时引起旧砼路面板边缘的竖向位移[1]。
1.1温差效应引起的反射裂缝
由于环境温度、湿度变化时使接缝处的沥青砼加铺层与老旧砼路面板产生收缩而引起的张开型反射裂缝。
由于工程所在地的昼夜温差导致温度在各结构层中不均匀分布,且不同材料具有不同的热膨胀系数,造成砼土板收缩、翘曲而导致加铺层产生反射裂缝[2]。南北第二条公路一期1标项目连接城区的15公里旧砼路面改造主要存在此种反射裂缝。
1.2车辆荷载作用下反射裂缝
由于道路车辆荷载作用下引起加铺层的剪切型反射裂缝。由于旧砼路面板中接缝或裂缝的存在,当车辆荷载经过接缝或裂缝时,接缝两侧的板端出现位移差,使接缝上方的沥青砼加铺层承受较大的剪切应力[3],当剪切应力超过沥青砼加铺层的抗剪强度时,沥青砼加铺层即出现开裂,在温度、湿度及车辆荷载的综合作用下,裂缝不断向上发展,最后反射至加铺层表面上形成反射裂缝。
二、反射裂缝危害
反射裂缝出现初期对路面的使用性能影响不大,但随着雨水或雪水渗入到裂缝两侧的路面结构层,特别是裂缝附近的路基含水量加大,甚至饱和时,致使路面结构的承载能力明显降低,在大量车辆荷载的反复作用下,产生冲刷和积泥现象,导致裂缝或接缝两侧路面面层碎裂,并出现较大的垂直相对位移[4],影响路面的使用性能,加速路面的破坏,缩短路面结构的使用寿命。
三、南北第二条公路一期1标项目道路改造中防治反射裂缝措施
3.1南北第二条公路概况
吉尔吉斯斯坦南北第二条公路建设项目为连接吉尔吉斯南部和北部的第二条主干道,南接吉尔吉斯斯坦共和国的贾拉拉巴德州,止于北部的纳伦州,全长433.68公里。本项目1标段连接贾拉拉巴德州,全长45公里,其中有15公里路面属于旧砼路面结构形式,修建于前苏联时期,经过长年累月的使用,再加上吉尔吉斯斯坦国家政府养护不到位,此段道路表面已经破损不堪,纵横向裂缝过多,致使项目修复改造难度大。
项目部根据国内以往处理反射裂缝的经验及措施,采取在旧砼路面段修补处理后加铺一层20mm-30mm细粒式沥青混凝土找平层,然后铺设玻纤格栅网,以加强新铺油面在原有旧砼路面裂缝处的抗剪切应力及张力,同时在后期的实践中,与没有对旧砼路面段进行任何处理的油面进行对比,总结出相关经验供后者进行参考。
3.2玻纤格栅防治反射裂缝
玻纤格栅是一种由玻璃纤维长丝经编织后再涂覆改性聚合物而成的新型土工物,具有很高的纵横向抗拉强度和耐腐蚀、耐高温、低延伸等特性。经表面处理之后,用于沥青混凝土路面工程,可有效地防止道路抗反射裂缝、龟裂、网裂等质量通病发生。实践证明,这种新型复合材料不仅质优价低,而且有利于延长道路的使用奉命。
玻纤格栅技术性能表
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3.3玻纤格栅铺设
3.3.1铺设之前准备
在铺设玻纤格栅网之前清理修整旧砼路面,撒布透层油,在旧砼路面上摊铺一层20mm-30mm细粒式沥青混凝土找平层,在找平层上撒布粘层油,采用专用洒布车喷洒,[5]粘层油每平方用量控制在0.4kg/㎡~0.6kg/㎡。粘层油撒布后,根据当时气温情况,南北第二条公路1标项目6月份的最高温度为35℃,粘层油撒布2小时后破乳,待乳化沥青破乳、水份蒸发完后,在细粒式沥青砼找平层上铺设玻纤格栅网。
3.3.2玻纤格栅铺设要求
1、铺设玻纤格栅时,应保持铺设平顺,拉紧,不得有翘起、褶皱、断丝,玻纤格栅的长度方向应沿路线的纵向方向铺设,纵向搭接长度为150-200mm,并沿摊铺方向,将下一段格栅压在正在摊铺格栅的下方;横向搭接宽度宜为50-100mm,横向铺设顺序应从横坡的高处往低处铺设,与沥青混合料碾压顺序相反,低处的格栅网搭接在高处的格栅网之上,在道路及裂缝发生90度转向处,可以剪断格栅并拉平,确保铺设平整,现场玻纤格栅铺设如图(3-1所示)
2、玻纤格栅每铺设完一幅后用胶轮压路机单向碾压1遍~2遍,即压路机前进时在玻纤格栅上碾压,后退时从旁边未铺玻纤格栅的路面退回,以压紧玻纤格栅网与铺设面的紧密贴合,防止起皱、拉力松弛。
3、为了防止沥青砼运输车辆及其他施工车辆的轮胎将玻纤格栅粘起来,及沥青混凝土摊铺机轨链打滑的现象,应在粘层油表面抛洒石屑,石屑用量为3m3/1000m2-5m3/1000m2。
3.4防治效果
为了验证铺设玻纤格栅对延缓防治反射裂缝的效果,项目部在进场第一年选定两段1公里旧砼路面破碎严重的试验路段,将其中1公里路段的旧砼路面修整后加铺一层20mm-30mm细粒式沥青混凝土找平层,撒布粘层油、铺设玻纤格栅后抛洒石屑,然后再摊铺9cm中粒式沥青砼下面层,另一段在没有铺设玻纤格栅网后就摊铺9cm沥青砼下面层,对两段路经过一年的正常使用进行定期观察,对裂缝数量及宽度大小进行统计,并根据裂缝的宽度大小分为0~0.5mm、0.5~1mm、1~2mm、以及2mm以上4个等级,根据数据显示,没有铺设玻纤格栅网的1公里路段路面裂缝主要集中0.5~1mm以及1~2mm两个级别范围内,大于2mm的裂缝处油面基本处于严重破损状态。对加铺了玻纤格栅网的1公里沥青混凝土路面经过1年的使用期,项目部对路面的反射裂缝数进行统计分类,与没有加铺玻纤格栅网的1公里沥青砼路面进行对比,裂缝总量已得到大幅降低,加铺玻纤格栅网后的中级裂缝出现比例大大降低,细微裂缝也减少很多,破损性的大裂缝已得到杜绝,详情如图(3-2)裂缝出现数对比图。在项目后续施工中,将余下的14公里旧砼路面经修整后,加铺一层20mm-30mm细粒式沥青混凝土找平层,全部加铺了一层玻纤格栅网,然后在玻纤格栅网上摊铺1层9cm的中粒式下面层与1层6cm的细粒式沥青砼上面层,经过交工后1年质保期的观察,反射裂纹得到很好的控制,玻纤格栅在本项目的旧砼路面改造中,延缓加铺沥青砼路面的反射裂缝得到成功的应用。
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图3-1 现场玻纤格栅铺设
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图3-2裂缝出现数对比图
4.总结
项目通过加铺玻纤格栅的施工工艺,能有效的延长沥青砼路面的使用寿命,玻纤格栅由于自身的性能,具有高抗拉强度,能够有效防治水平位移引起的裂缝,但是对因上下错台引起的竖向位移防治效果不明显,同时由于加铺玻纤格栅工艺简单易掌握,对控制项目成本有显著效果。
旧砼路面加铺沥青砼路面防治反射裂缝,是世界性难题,至今没有有效的处理办法,旧沥青砼路面由于长期的使用及物理性磨损,尤其在旧砼路面板缝处长期处于疲劳移动状态,已经失去沥青砼的延伸性能,经过在裂缝处铺设玻纤格栅,相当于对沥青砼进行加筋处理,可以提高路面结构的抗拉、抗剪及抗弯性能,提高沥青砼路面的抗裂能力和抗疲劳寿命,延缓沥青路面反射裂缝出现的时间,延长沥青砼路面的使用寿命。
参考文献
[1]郑路.程周论.“白+黑"路面反射裂缝的防治与处理[J].现代商贸工业.2009.12
[2]常魁和.高群.公路沥青路面养护新技术[M].北京:人民交通出版社.2001.5
[3]叶国铮.防治沥青混凝土路面反射裂缝的设计方法[J].中南公路工程,1998,23(1):33—38.
[4]赵培.浅谈水泥路面加铺沥青层[J].山西建筑.2009.12:35-36
[5]《公路沥青路面施工技术规范》JTJ032-94中华人民共和国交通部发布.1994.6.7