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裂缝类病害调查及成因分析-《沥青路面施工作业与养护决策》成果

时间:2023-09-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:高等级公路的半刚性基层路面上的裂缝若为各种形式的单根裂缝,可采用长度计算,称为裂缝度;对于路面上发生的龟裂和块裂,计算裂缝率。在翻修前,对以裂缝为主要病害的沥青路面的调查内容如下。块裂是一种近似矩形裂块的交错裂缝,是纵向、横向裂缝密度增大并连通的结果。块裂的尺寸为50 cm以上,面积为0.1~10 m2。对大修路段全线裂缝病害调查,在不同裂缝处挖坑或钻芯。

裂缝类病害调查及成因分析-《沥青路面施工作业与养护决策》成果

按照我国《公路路基路面现场测试规程》(JTG 3450—2019)的规定,可用人工检测方法或用量尺测试路面上各类破损的位置、长度或面积,描绘破损示意图,并且按照破损类型和破损严重程度,将调查的裂缝类破损分为龟裂、不规则裂缝、纵向裂缝及横向裂缝。对裂缝数量的描述,通常采用定性与定量相结合的方法,定性评价分为轻度、中等、严重三个等级,定量评价可用计算裂缝率和计算最大缝宽两种方法。每种裂缝按照破损的严重程度分为轻、中、重三级,调查指标为破损面积,最终换算成PCI(路面状况指数)进行评价。高等级公路的半刚性基层路面上的裂缝若为各种形式的单根裂缝,可采用长度计算,称为裂缝度;对于路面上发生的龟裂和块裂,计算裂缝率。单根裂缝对路面的影响,可将长度通过换算系数换算成面积,一般采用长度乘以0.3 m宽度进行换算。

在翻修前,对以裂缝为主要病害的沥青路面的调查内容如下。

(1)裂缝形式调查。

①调查路段全线病害的种类以及裂缝的形式,并详细记录桩号位置。②调查裂缝的密度(间距以及宽度)和裂缝边缘损坏程度,对不同裂缝程度进行分类,裂缝间距用于评价路面损坏程度,采用调查路段面积与裂缝长度的比值计算;裂缝密度用于评价给定长度的路面横向裂缝的发生程度,按每100 m长路面计算。边缘损坏程度用于评价裂缝缝边损坏情况,按缝边损坏长度与裂缝的长度的比值评价。

(2)裂缝病害成因调查。

当分析沥青路面裂缝病害成因时,需要观察裂缝的下贯情况、芯样的完整程度、层间黏结等状况。

①目测裂缝的分布特点、位置、间距宽度等,初步判断裂缝的形成原因。裂缝按照其与行车方向的关系,分为横向裂缝和纵向裂缝。横向裂缝是沥青路面最为多见的一种路面病害,多为温度裂缝、反射裂缝和沉降裂缝。温度裂缝大体垂直于路线方向,裂缝间距变化在数米至100 m之间。当路面宽度大于裂缝间距时,还将产生纵向温度裂缝,从而形成块状裂缝。反射裂缝是半刚性基层沥青路面的常见病害。一般而言,半刚性基层强度越高,干缩和温缩越严重,反射裂缝也越多,同时裂缝的发展除与半刚性材料质量相关之外,也与面层和基层的结合状况以及面层材料的性能有关。

纵向裂缝通常出现在行车道,有时也会出现在超车道或停车带上,而且通常以单条或多条平行的裂缝形式出现,有时伴有少量的支缝。纵向裂缝表现为沿路面行车方向分布的单根裂缝,裂缝方向与路面中心线大体平行,一般成熟的纵向裂缝都较长,可达50 m。路面纵向裂缝有自上而下的裂缝,也有自下而上的裂缝。纵向裂缝大多属于表面裂缝,多是由于路基不均匀沉降、压实不均匀等引起的。有些纵向裂缝会发生在施工离析的部位和两幅摊铺的交界处。(www.xing528.com)

自上而下的纵向裂缝,一般发生在沥青路面行车道两侧轮迹带边缘。这种裂缝在沥青路面车辙严重的路段很容易观察到,尤其在渠化交通汽车专用高速公路上更为明显。自下而上的疲劳裂缝是典型的路面结构性破坏,是我国沥青路面结构设计的主要损害模式。在行车荷载作用下,当沥青层底的拉应变大于极限拉应变时,沥青路面就将发生破坏。当基层发生破坏时,沥青层会显得承载力不足,从而产生疲劳损坏。在这种情况下,裂缝将从底部开始,向上扩展,最后导致沥青路面网裂而彻底破坏。

块裂是一种近似矩形裂块的交错裂缝,是纵向、横向裂缝密度增大并连通的结果。块裂的尺寸为50 cm以上,面积为0.1~10 m2。沉降裂缝一般表现为纵向裂缝,多出现在山区、丘陵区的高速公路,在半填半挖路段和高填方路段,碾压比较困难、不容易碾压均匀处,通车以后由于汽车荷载与雨水的作用造成路面不均匀沉降,由此产生裂缝。

②钻芯取样。观察芯样的完整情况和裂缝的下贯情况,分析裂缝是自上而下的荷载裂缝还是自下而上的反射裂缝,确定裂缝成因。对大修路段全线裂缝病害调查,在不同裂缝处挖坑或钻芯。在钻芯取样时,可钻取深度至基层,根据基层完整性、裂缝的扩展宽度及延伸方向,进一步了解裂缝开裂的原因。有关调查研究表明,我国半刚性基层沥青路面上产生自下而上的早期结构性破坏的网裂的原因有两种:一是基层未施工好,没有形成结构强度;二是基层强度太差,施工前已经严重开裂。钻芯至基层后可以根据基层芯样的完整性和下层裂缝的扩展宽度,判断是否是由于基层破碎开裂导致的自下而上的反射裂缝。

调查表明,在硬路肩侧以及中央分隔带两侧的裂缝形式有:表面发生开裂,其下未开裂;面层裂缝已经贯穿,基层未开裂。钻芯至基层后,可以根据基层的完整性和上层裂缝的扩展方向和宽度,判断是否是由于面层开裂导致的由上而下的荷载裂缝。

③观察基层芯样是否完整,分析其原因。基层如果开裂破碎,会降低沥青路面结构的承载力。一方面,破碎裂缝会反射至面层产生反射裂缝;另一方面,承载力低会导致面层出现大量荷载裂缝。

调查发现,有的沥青路面虽然面层黏结很好,但基层质量很差,层间接触也不好。在纵向裂缝处钻取的芯样显示,沥青面层与基层黏结比较好,但上基层与下基层脱开,且下基层的下部碎裂,未取出石灰土底基层。在严重纵缝路段表面完好处取芯,层间黏结比较好,但是基层竖向裂开,下部松散,未取出底基层。

④试验确定沥青面层与基层的结合情况,明确其原因。层间黏结情况不好的沥青路面更易发生裂缝病害。在裂缝比较多的路段,从没有损坏的路面钻芯发现,沥青层都黏结在一起,钻取的芯样完整,但层间脱开。由于面层和基层未设黏结层,使得面层与基层也有脱开现象。同时,发现在表面层和中间层设置防水黏结层以及基层顶面设黏结层的路面,裂缝数量显著减少。在温差较小的地区,半刚性路面的温度裂缝数量少于温差较大地区。

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