沥青路面裂缝养护

沥青路面裂缝养护技术作者：王晨学号：11201090189沥青路面裂缝养护技术1摘要随着我国高速公路的迅猛发展，如何保持沥青路面的良好使用性能，延长其使用寿命越发显得重要，养护维修技术正日益成为人们关注的一个热点。国外高速公路预防性养护经验表明，早期预防性养护和后期修复性养护相结合的养护方法对提高道路系统功能及改善养护费用效益有很大作用。本文将对沥青路面裂缝这一病害从预防性养护和修复性养护两个角度进行论述，具体地将会从裂缝类型，养护材料，养护工艺，预防性养护最佳时间作介绍说明。关键词：裂缝材料施工工艺，预防性最佳养护时间沥青路面裂缝养护技术21.裂缝的分类1.1按几何形状分类1.龟裂。形状呈一连串小多边形或小网格状，其短边长度一般不大于4cm，如龟背裂纹，故俗称龟裂。龟裂是在行车荷载的反复作用下，导致沥青路面材料疲劳而形成的一种裂缝。2.块裂。形状呈不规则的多边形或网格状，形状和尺寸有别于龟裂，通常短边长度大于40cm，长边长度小于300cm，且棱角较为明显。块裂通常是由于沥青混凝土采用了大量低针入度沥青和亲水性集料或沥青发生老化失去弹性，在交通荷载作用下形成的。3.纵向裂缝。沿沥青路面行车方向分布的单根裂缝，有时伴有少量支裂缝。4.横向裂缝。与路面行车方向近于垂直分布的单根裂缝，有时伴有少量支裂缝。5.滑移裂缝。在车辆制动时、转弯或加速时产生的水平力作用下，沥青路面的表面沿行车方向形成月状的裂缝，称为滑移裂缝或U形裂缝。1.2按形成原因分类1.载荷型裂缝。在行车荷载作用下，沥青路面基层底部都产生拉应力。当拉应力大于基层的抗拉强度时，基层底部就会开裂。在行车荷载的反复作用下，基层底部的裂缝就会逐渐扩展到沥青路面的面层，使面层开裂。载荷裂缝在形状上主要表现为沿轮迹方向的纵向裂缝、滑移裂缝和龟裂。2.温度裂缝。由于沥青路面的面层温度变化而产生的裂缝称为温度裂缝，包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。温度裂缝在形状上主要表现为横向裂缝和块状裂缝，有时也表现为纵向裂缝。3.反射裂缝。由于下铺层的裂缝向上传递而导致沥青路面面层产生与下铺层相似的裂缝，一般多发生在加铺层上。另外，在半刚性沥青路面上，半刚性基层的温缩裂缝或干缩裂缝，不断向面层扩展形成的裂缝也称为反射裂缝。4.沉降裂缝。由于填土固结或路基不均匀沉陷所引起的纵向裂缝和横向裂缝。沥青路面裂缝养护技术31.3按裂缝宽度分类从养护工艺的角度来看，裂缝可按其裂缝宽度分为微裂缝或发裂（2mm以下）、微小裂缝（2～6mm）、小裂缝（6～12.7mm）、中裂缝（12.7～25mm）、大裂缝（25mm以上）。2．沥青路面裂缝预防性养护2.1预防性养护定义预防性养护是指带有保护路面、防治病害进一步扩展，和以减缓路面使用性能的恶化速率以及延长路面使用寿命为目的的养护作业。通常用于没有发生损害、或只有轻微缺陷与病害迹象的路面。预防性养护没有路面补强功能，仅仅适用于路面表层的修复，而不能解决结构上已经存在的问题。预防性养护可以减少路面寿命周期的成本，节约养护维修资金，是一种费用——效益良好的养护措施。2.2裂缝类预防性养护技术的决策在沥青路面使用初期，对于出现在路面表面的细小裂缝按其裂缝宽度进行分级，在适当时机采取相应的预防性养护措施，延缓它的进一步发展。现行的《公路沥青路面养护技术规范》和《高速公路养护质量检评方法》中都把裂缝宽度5mm作为裂缝程度轻重的分界。本文把裂缝宽度小于等于5mm作为预防性养护的研究对象，对于裂缝宽度为6～12.7mm的小裂缝因尚未造成路面结构性破坏故也将其纳入预防性养护的范畴，并且与荷载有关的疲劳裂缝，已经超出了预防性养护处理的范围，故不适合做预防性养护。对于路面上仅存在单条的纵向或少量横向裂缝（多数为温缩裂缝），一般在发现裂缝后就应该及时处理，灌（填）缝要注意季节变化，冬季路面温度低，材料受冷容易收缩，此时的裂缝达到最大宽度。夏季路面温度高，材料受热容易膨胀，裂缝宽度较小，再加上夏季多雨，所以填缝的最佳时机应在气温较低的季节（温度在7℃～18℃），如安排在春季和秋季；多数情况下灌缝在一年任何时间内都可以进行，但比较好的灌缝季节是偏凉的季节（2℃～13℃）。根据工程中实际应用效果较好的灌（填）缝方法，针对这类裂缝可采用下列养护方案：对于交通量小的低等级公路可采用乳化沥青、溶剂型改性沥青、ERA-C再生剂的浓沥青路面裂缝养护技术4缩液灌（填）缝，以节省养护费用；但对告诉公路、一级公路则必须采用性能较好的进口密封胶材料进行处置，具体施工工艺下节介绍。对于裂缝宽度3mm、密度较大的众多微小裂缝而言，如果采取逐条灌缝或填缝的方法则不现实，而且工作量大，填灌缝效果也不明显。此时，为了减少水分通过微小裂缝渗入路面内部引起结构性破坏而在路面采取的养护措施有雾封层、稀浆封层、微表处、同步碎石封层、薄面罩层，再结合交通量、道路等级来决定处置措施。年平均交通量AADT1000的低等级公路沥青路面，对于纵向、横向裂缝，主要解决的措施是封缝，如果有轻微网裂出现也可以考虑采用雾封层技术；对于AADT介于1000～5000之间的一般等级沥青路面，纵横向宽度不大的话可以采用封缝（灌封）的方法，若裂缝宽度虽不大，但密度较大，并伴有轻微网裂，应采用稀浆封层技术进行处置；对于AADT5000的高等级沥青公路，裂缝数量少时可以应用上面对于单条裂缝的处置方法，对于裂缝众多，程度严重时可以采用微表处封层或者同步碎石封层、薄层罩面技术。用决策树的形式表示裂缝类预防性养护的决策思路图如图2.1所示。对应于各种预防性养护方法的施工工艺下节介绍2.3裂缝类预防性养护的方法、材料及施工工艺在论述裂缝预防性养护施工工艺前，我们必须明确一个细节问题：填缝与灌缝的区别。一般来说，填缝是一种预防性养护，灌缝措施可以是预防性的也可以是日常养护或者是修复性养护，这取决于公路管理机构处治裂缝的方法。本文中，采取将灌缝养护的方法纳入到预防性养护之中。2.3.1溶剂型常温改性沥青材料灌缝[1]溶剂型改性沥青，就是在普通沥青中加入SBR等改性剂而成的，常温下具有流动性，施工时不需加热，具有良好的低温稳定性和渗透性。具体方法是将溶剂型改性沥青盛入改装过的煤气罐（不超过其体积的2/3）中，气泵加压至4Mpa，向裂缝中灌入，一般灌缝2～3遍，撒细纱抹平，即可开放交通。2.3.2灌缝胶处理裂缝[1]灌封胶（又称密封胶）绝大多数是从国外引进的，如美国科莱福公司的密封胶产品。根据材料组成和性质可将灌封胶分为两类：一类为沥青改性类，另一类为化工胶类。比较常用的是选用多种高分子聚合物等成分加工而成的沥青沥青路面裂缝养护技术5图2.1对应裂缝预防性养护的决策树[2]橡胶类灌缝胶，其具有粘结能力强、弹性好、拉伸量大、不溶于水、不渗水、高温时不流淌、低温时不脆断和耐久性能好等性能，技术性能指标控制可参考美国ASTMD6690—01规范要求，见表2.1沥青路面裂缝养护技术6表2.1美国密封胶技术性能指标[8]试验项目试验方法技术要求Ⅰ型Ⅱ型针入度，25℃，0.01mm,最大ASTMD53299090弹性恢复，25℃，%，最小ASTMD5329-60流动度，60℃，mm，最大ASTMD532953沥青兼容性ASTMD5329通过通过粘结拉伸试验，-18℃ASTMD5329-18℃拉伸50%5循环通过-29℃拉50%3循环通过灌缝胶处理裂缝方法的工艺概括为：半幅封闭交通→施工放样→裂缝开槽→清槽→加热灌缝胶→灌缝→贴缝→失黏→养护修缮→清理现场→开放交通。由于增加了开槽清槽步骤，使得缝面更加规整，增加了与灌缝材料的粘结性能，灌缝胶处理裂缝的效果好，因而应用广泛。2.3.3雾封层处理裂缝雾封层技术主要用来处理沥青路面渗水问题，当沥青路面产生较密集的细微裂纹时，可将乳化沥青、改性乳化沥青以雾状喷洒在沥青路面上，填充裂纹缝隙，以增强路面的防水性。雾状封层所用的材料主要是乳化沥青和水，也可在乳化剂中添加一定量的添加剂。雾状封层使用的乳化沥青可为阳离子型也可为阴离子型，最常用的乳化沥青类型CSS-1h或SS-1h，雾状封层所使用的水应为饮用水。雾封层施工工艺是采用沥青喷洒车按照设计用量在路面上均匀地喷洒稀释乳化沥青，待乳化沥青破乳后即可开放交通，为了保证行车安全，开放交通初期行车速度应限制在40km/h以内。2.3.4乳化沥青稀浆封层处理裂缝[2]稀浆封层是将乳化沥青、集料等原料按一定比例拌合成糊状稀浆混合料，并将其均匀摊铺于路面上的一种预防性养护技术。摊铺后经过乳液与骨料裹覆、破乳、分离、析水、蒸发和固化等过程形成密实、坚固、耐磨的表面封层结构。此种沥青路面预防性养护技术主要有以下作用：防水作用；防滑作用；填充作用；耐磨作用；恢复路面外观形象。沥青路面裂缝养护技术7我们可以将稀浆封层的结构按照稀浆混合料中骨料的最大粒径及级配进行分类，我国稀浆封层的骨料级配，根据实践总结，采用ISSA（国际稀浆协会）的细封层、一般封层、粗封层三种骨料级配为适宜。细封层由于骨料粒径很小，稀浆混合料具有很高的渗透性。沥青优良较多，有很高的黏附力和膨胀与收缩能力。这种封层可用于治愈路面的裂缝，但不适用于冰冻或冻融交替地区；一般封层是应用最为广泛的一种，它既含有足够的细料和乳液，可渗透缝隙中治愈裂缝，又有粗骨料构成支撑，保证耐磨抗滑，但这种封层不宜用于温差很大地区路面的单层铺设；粗封层适用于交通量大或温差大的地区，可在砾石基层上或旧有街道上做双层铺设，即在上面做一层粗封层以后再加铺细封层。各种封层的骨料级配及材料用量见表2.2表2.2ISSA规定的稀浆封层骨料级配及材料用量[2]筛号筛孔直径细封层一般封层粗封层inumISSA第Ⅰ型ISSA第Ⅱ型ISSA第Ⅲ型过筛百分率1/20.5001270001001001003/80.375952010010085～1004号0.187476010070～9060～878号0.0937238010045～7540～6016号0.0469119065～9028～5028～4530号0.023459540～6019～3419～3450号0.011729725～4215～2514～25100号0.005914915～307～188～17200号0.002967410～205～154～8续表筛号筛孔直径细封层一般封层粗封层inumISSA第Ⅰ型ISSA第Ⅱ型ISSA第Ⅲ型过筛百分率经过养护的最大厚度：inmm0.1253.21/4～5/166.4～83/8～7/169.5～11干粒径：ib/ydKg/m26～102.2～5.410～155.4～8.115～258.1～13.6沥青路面裂缝养护技术8沥青（占骨料重量）%10～167.5～13.56.5～12对于稀浆封层的粗细集料，及乳液质量也有相关要求，其中，粗细集料的质量要符合表2.3，矿料级配要符合表2.4表2.3稀浆封层粗细集料质量要求[2]材料名称项目稀浆封层试验方法备注粗集料石料压碎值不大于（%）28T0315洛杉矶磨耗损失不大于（%）30T0317石料磨光值不大于（BPN）-T0321坚固性不大于（%）12T0314针片状含量不大于（%）18T0312细集料坚固性不大于（%）-T03400.3mm部分矿料砂当量不大于（%）50T0334合成矿料中4.75mm部分表2.4矿料级配表[2]孔径（mm）通过百分率（%）细封层一般封层粗封层9.51001001004.7510090～10070～902.3690～10065～9045～701.1865～9045～7028～500.640～6030～5019～340.325～4218～3012～250.1515～3010～217～180.07510～205～155～15乳液的质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》中BC-1规定。稀浆封层所用水不得含有有害的可溶性盐、能引起化学反应的物质或其他污染物，一般可采用饮用水。施工工艺：放样画线→装料（将符合要求的矿料、乳化沥青、填料、水等分别装入稀浆封层机的相应料箱）→摊铺→碾压（一般情况下刚破乳的沥青微粒，成膜