2、影響路面裂縫的主要因素及其對應(yīng)措施
影響瀝青路面裂縫輕重程度的主要因素包括:瀝青和瀝青混合料的性質(zhì),基層材料的性質(zhì),結(jié)構(gòu)類型與組成情況,氣候條件(特別是冬季氣溫及其變化),交通量和車輛類型以及施工因素等。就水泥穩(wěn)定碎石瀝青路面而言,基層材料組成以及施工水平尤為重要。設(shè)計(jì)合理、施工良好的水泥穩(wěn)定碎石基層不易在早期出現(xiàn)荷載型裂縫。
自20世紀(jì)30年代以來,國內(nèi)外在防止半剛性基層路面的裂縫方面先后采取了很多措施??沽研阅芎头懒汛胧┑难芯靠煞譃?大類:第一類為面層本身抗裂性能和防裂措施的研究,第二類是半剛性基層防裂性能和防裂措施的研究,第三類是面、基層之間作用原理及抗裂性能的研究。目前我國在防治反射裂縫方面主要也分為3大部分:一是改善瀝青混凝土面層性能,如增加瀝青層厚度、加筋罩面層、使用改性瀝青等;二是設(shè)置應(yīng)力/應(yīng)變消減中間層,如采用SAMI、土工織物、土工格柵、粘接間斷層、級配碎石中間層等;三是針對基層材料本身,選擇抗沖刷性好、干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)小和抗拉強(qiáng)度高的半剛性材料。
盡管已嘗試了許多預(yù)防措施,但是迄今為止還沒有找到能防止瀝青混凝土面層產(chǎn)生對應(yīng)裂縫或反射裂縫的有效措施。雖然以上各種措施都在實(shí)踐中得到了應(yīng)用,但目前各類措施的防裂效果在定性、定量上很不一致,這一方面表明對各種措施還缺乏進(jìn)行系統(tǒng)評價(jià)的方法,另一方面也表明目前各種措施的防裂效果都還十分有限。原因可能在于各類措施的防裂效果都與其自身的性能有一定關(guān)系,只有滿足一定的要求才能有效地防治反射裂縫。
概括說來,各種措施的防反射裂縫機(jī)理不外乎是增強(qiáng)材料自身的性能和減少外界因素的影響。具體就是增強(qiáng)材料的變化能力,提高其強(qiáng)度特性,消除應(yīng)力集中(荷載應(yīng)力集中和溫度應(yīng)力集中)以及防水。而一項(xiàng)優(yōu)異的技術(shù)措施則不僅應(yīng)該是在理論上和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有效,同時(shí)也應(yīng)該考慮到施工方便、經(jīng)濟(jì)合理等因素。
3、水泥穩(wěn)
穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的控制近年來,為改善瀝青路面的使用性能,對瀝青面層進(jìn)行了大量研究,采用了許多新技術(shù),如改性瀝青、SMA路面等。然而路面結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體,單純提高面層材料的性能難于發(fā)揮其應(yīng)達(dá)到的效果,作為主要承重層,基層材料的性質(zhì)和整體質(zhì)量對瀝青路面的使用性質(zhì)和使用壽命有十分重要的影響。因此,優(yōu)質(zhì)基層不僅有利于反射裂縫的控制,而且還改善了整體性能,是合理而實(shí)用的技術(shù)途徑。
作為優(yōu)質(zhì)基層,水泥穩(wěn)定碎石最大的問題就是如何降低收縮裂縫。減少基層裂縫的產(chǎn)生可從4方面著手:
?。?)降低基層材料的收縮系數(shù),提高基層材料的抗拉強(qiáng)度;
(2)采用補(bǔ)償收縮措施,如摻加膨脹劑;
?。?)采用限制收縮措施,如摻加纖維、土工織物等;
(4)改善約束條件,如預(yù)鋸縫、造成許多微細(xì)裂縫以及讓基層先開裂等。作為膨脹性的化學(xué)物質(zhì),由于其實(shí)際效果受環(huán)境條件的影響,在復(fù)雜多變的路面自然條件下可能難以采用,而摻加各種加筋材料則增加施工難度、提高工程造價(jià)。降低約束則應(yīng)施工實(shí)際效果出發(fā),例如預(yù)鋸縫。由于在荷載和環(huán)境因素作用下基層預(yù)切縫縫隙處的瀝青面層產(chǎn)生應(yīng)力集中,因此必須對該縫預(yù)加處理。而處理措施如何在面層施工中以及在行車荷載下保持穩(wěn)定效果卻難以控制。因此,筆者認(rèn)為從材料組成設(shè)計(jì)、施工以及養(yǎng)護(hù)措施入手最為切實(shí)可行。
有人在總結(jié)了大量研究成果后認(rèn)為應(yīng)從以下4方面減少裂縫:
?。?)控制集料中細(xì)料的含量和塑性指數(shù),以減少水穩(wěn)集料中的粘土含量;
?。?)在保證滿足強(qiáng)度要求的前提下,盡可能減小穩(wěn)定劑摻量;
?。?)控制施工碾壓時(shí)的含水量,含水量每增加1%對基層干縮應(yīng)變的影響相當(dāng)于水泥劑量2—3倍;
?。?)減少半剛性基層的暴曬時(shí)間,養(yǎng)生結(jié)束后(也可以在養(yǎng)生期間),立即鋪筑罩面。確實(shí),水泥穩(wěn)定碎石基層收縮的內(nèi)因主要是組分中的水泥與水,外因則是環(huán)境的溫濕度變化。因此,以上幾點(diǎn)是最為重要的。
水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的防治措施,具體來說,主要包括以下幾方面:
?。?)材料組成設(shè)計(jì)首先是原材料的優(yōu)選。選用合適的水泥,一般來說,C3A含量大、細(xì)度較細(xì)、石膏含量不足及S03含量小的水泥收縮較大。選用含泥量小、結(jié)構(gòu)致密、吸水率小、彈性模量較大的骨料。在普通骨料范圍內(nèi),砂巖骨料的收縮最大,石灰?guī)r和石英巖的干縮都較小。摻用質(zhì)量好、顆粒細(xì)的粉煤灰。加入新型外加劑,如能減少混凝土收縮率的外加劑——減縮劑?;炷翜p縮劑的化學(xué)組成主要為聚醚或聚醚類衍生物,它幾乎不存在水泥適應(yīng)性問題,且與其它外加劑有良好的相容性。
其次是良好的配合比設(shè)計(jì)。通過級配的合理調(diào)整,盡可能采用骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu),減少水泥含量,降低單方用水量,增加粗骨料的相對含量。
?。?)施工控制實(shí)踐證明,水泥穩(wěn)定碎石基層開裂的幾率和程度,顯著受現(xiàn)場施工控制的影響,在一定程度上也是施工組織管理、施工工藝水平的反映。只有在良好的施工前提下,減縮措施的效果才能得到反映。施工控制的主要內(nèi)容是加強(qiáng)集料的組織管理,保證集料級配與實(shí)驗(yàn)室配合比相符、水泥劑量準(zhǔn)確,保持基層材料強(qiáng)度的均勻性,控制碾壓層的厚度和含水量,提高基層的壓實(shí)度和整體穩(wěn)定性,并注意合理的養(yǎng)生。
實(shí)際上,許多收縮裂縫是由于不注意養(yǎng)生造成的。水分蒸發(fā)過大,或者時(shí)干時(shí)濕,甚至長時(shí)間暴曬。水泥穩(wěn)定碎石在強(qiáng)度形成過程中,需要消耗水分,尤其是在強(qiáng)度形成初期,養(yǎng)護(hù)不良則收縮性大,同時(shí)材料自身的抗拉強(qiáng)度低,極易形成裂縫。因此,在鋪筑瀝青混凝土下面層前,要隨時(shí)做好基層的養(yǎng)護(hù)工作。
4、結(jié)語
路面裂縫影響路面美觀、消弱整體穩(wěn)定性和平整度,并且由于水分的滲透,降低基層與土基的承載力,從而加劇路面破壞,縮短使用壽命。要根據(jù)具體情況,采用不同的措施防治半剛性基層裂縫。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、厚度計(jì)算和工藝設(shè)計(jì)多方面綜合考慮。
采用水泥穩(wěn)定碎石基層符合我國的半剛性路面“強(qiáng)基薄面”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并且應(yīng)用范圍廣泛。要徹底消除半剛性基層裂縫可能相當(dāng)困難,但從基層材料本身出發(fā),采用新材料、新工藝來探討減少反射裂縫的措施或許更為有效,技術(shù)也更合理,經(jīng)濟(jì)上更能被接受。