摘要:结合珠海市第三批主城区道路(十条道路)路面改造及美化工程的实践应用情况,对目前白加黑路面改造涉及的裂缝成因、裂缝级别、裂缝影响等问题进行阐述,分析反射裂缝对路面使用性能的影响,提出相关防治措施,为同类工程提供参考。
传统的旧水泥混凝土路面经常会出现断板、横纵裂缝等问题,路面实用性、美观性不高。在对水泥混凝土路面进行白加黑改造时,受水泥路面病害影响,沥青混凝土层会发生反射裂缝问题。为延长白加黑路面使用寿命,增强其功能性,相关单位需要深入分析白加黑路面病害问题成因,采取相应办法解决病害问题。
1、工程实践应用
珠海市第三批主城区道路(十条道路)路面改造及美化工程位于广东省珠海市香洲区,改造范围包括健民路、三台石路、金鸡路、岱山路、白云路、梅界路、蓝盾路、心华路、志威路及翠前路,改造道路全长16.83km,道路宽度24m~45m,双向四车道~六车道,道路等级城市主干路、次干路,主要路幅组成4m(人行道)+3.5m(非机动车道)+2m(侧绿化带)+12m(机动车道)+2m(中央绿化带)+12m(机动车道)+2m(侧绿化带)+3.5m(非机动车道)+4m(人行道)=45m,以及4m(人行道)+16m(机动车道)+4m(人行道)=24m。本工程改造的道路交通流量较大,其中健民路、三台石路及翠前路为城市南北向的主要通道,金鸡路为东西向主要通道,并且发挥景观轴线的作用。随着城市建设的不断发展和机动车保有量的逐年增加,现状水泥路面经过多年使用,产生了一系列诸如裂缝、断板、坑槽、凹陷等病害,影响行车舒适及城市景观效果,甚至造成安全隐患。因此,对现状道路进行路面白加黑改造及景观提升,使其发挥重要交通功能、保障行车安全,提升珠海市整体景观形象,是十分必要的。结合本工程实际情况,对反射裂缝相关分析如下。
2、反射裂缝问题概述
2.1 裂缝成因分类
目前,白加黑路面存在的反射裂缝问题主要分为以下两种:其一,受温度因素影响形成的裂缝问题。外界环境温度过低,路面基层板会发生收缩变形的问题,导致沥青层内部产生了较大的拉应力[1]。外界环境温度过高,基层板受热膨胀形变,导致沥青层内部产生了较大的压应力。长久受两种应力的影响,沥青层会产生裂缝问题。其二,受荷载因素影响形成的裂缝问题。荷载的影响可分为以下三种:1)只存在于裂缝某侧的荷载,会导致沥青面层出现较大的剪切应力,加速裂缝两侧的位移。2)均匀存在于裂缝两侧的荷载,对裂缝的影响较小,但会使沥青面层内部产生弯拉应力。3)当荷载慢慢离开后,由于消除荷载,路面会产生与承受荷载时相反的剪应力,导致裂缝问题加剧。
2.2 裂缝级别分类
裂缝级别分为一级裂缝、二级裂缝和三级裂缝。一级裂缝常体现为断板裂缝,主要是受到温度因素、受力不均匀因素的影响而形成的。二级裂缝常体现为网状裂缝,主要是受基层强度因素的影响,在较大范围内形成持续破碎、断裂的病害问题。三级裂缝主要指的是原水泥路面中存在的纵、横缝,受温度因素的影响导致沥青混凝土面层出现横纵缝问题。
2.3 路面面板常见病害
水泥混凝土路面一般通车3年~5年后,路面板块就进入病害多发期,路面面板使用期常见的病害主要有面板开裂、积泥、错台、啃边、板边、板角及坑洞形成、面板破碎等,影响通行安全性、舒适性。
3、防治反射裂缝的技术分析
3.1 加强施工质量控制
施工前准备工作是否充分、施工流程控制工作是否合理会对白加黑路面的质量产生影响,对此,施工单位应加强对施工关键点的控制工作,避免沥青层受基层路面影响,出现反射裂缝问题。要确保旧混凝土表面与基层相调平,充分清除掉病害严重路段的坏板,并对其重新浇筑。要注意选择合适的混凝土浇筑材料[2]。对旧水泥混凝土面板进行凿毛处理,铣刨完后应保持路面清洁,不得有尘土、杂物或油污。对存在脱空问题的路段进行加固处理,合理调配水、水泥、粉煤灰的混合比例,并酌情添加减水剂。严格遵循白加黑路面的设计方案,确保沥青混合料满足设计方案的具体要求。针对路段内存在较轻裂缝问题,可使用专业的设备对裂缝进行处理,清除裂缝中存在的杂质,并对其进行灌缝处理。同时,加强施工检验。采用钻芯检验技术提取施工后的路面样本,检查其强度,确保施工质量能够满足相关要求,避免因施工质量不达标导致裂缝问题发生。
3.2 改善加铺层结构
3.2.1 选择合适的加铺层材料
普通混凝土的抗冲击、抗拉、抗裂能力较低,不具备良好的延展性和韧性。在超载、高温情况的侵蚀下,普通混凝土路面很容易发生质量问题,进而发展成反射裂缝问题。使用钢纤维混凝土、钢丝网混凝土材料作为加铺层材料,能够有效改善路面的受破坏程度。通常情况下,钢丝网混凝土、钢纤维混凝土产生的初裂荷载远远超过了普通混凝土的荷载极限。将其应用到白加黑路面的改造施工当中,能够极大程度的避免路面产生裂缝问题。一旦路面基体产生裂缝问题时,钢纤维混凝土有其本身的特性,能够对路面荷载进行重新分配,延缓路面的受破坏速度,延长路面的使用寿命。
3.2.2 针对具体情况设计加铺厚度
数据表明,反射裂缝防治效果与白加黑路面沥青面层的铺设厚度有关。国内外的相关施工资料显示,要避免土路面基层反射裂缝对道路路面产生影响,需要酌情对沥青面层的厚度进行增加[3]。珠海市第三批主城区道路(十条道路)路面改造及美化工程机动车道加铺结构采用2层沥青混凝土加铺层,具体为细粒式SBS改性沥青混凝土厚4cm(AC-13C)、中粒式沥青混凝土厚6cm,加铺厚度10cm。非机动车道加铺结构采用1层沥青混凝土加铺层,具体为细粒式SBS改性沥青混凝土厚4cm(AC-13C)。调平层根据不同调平层厚度分别采用不同的调平层结构,具体为:当高差H≤7cm时,调平层采用中粒式沥青混凝土(AC-20C);当12cm≥高差H>7cm时,调平层采用沥青稳定碎石(ATB-25);当25cm≥高差H>12cm时,调平层采用C40混凝土;当高差H>25cm时,调平层采用4.0MPa水泥稳定碎石(压实度≥98%)。本工程道路使用状况良好,道路不均匀沉降较少,调平层主要为中粒式沥青混凝土(AC-20C)。
3.2.3 布设应力吸收层
布设应力吸收层,能够最大程度的改善沥青层内产生的应力集中问题。该方法应用了高弹性聚合材料,有效改善了温度因素、荷载因素对沥青面层的影响。在高弹性聚合材料的支持下,应力能够向水平方向、竖直方向消散,避免混凝土板出现表面下渗问题,从而对白加黑路面起到保护作用。在应力吸收层的作用下,沥青面层的应力被充分发散,刚性基层裂缝问题得到了有效控制。这是由于应力吸收层延缓了裂缝产生的时间,提高了沥青面层的柔韧性。这时,在发生裂缝问题时,应力吸收层能够阻止裂缝问题向上延伸,避免了白加黑路面产生较大的裂缝问题。
3.2.4 布置防反夹层
布置防反夹层能够起到吸收拉应力的作用,对于提高白加黑路面的荷载能力有着积极的影响。防反夹层的施工对施工材料的要求较高。通常情况下,使用玻璃纤维格栅、聚酯无纺织物等材料能够改善沥青层的性能,比如防水性能、抗形变性能、抗开裂性能等等。此外,还可将路面加筋网应用到防反夹层的布设施工当中。充分发挥钢丝网的抗压优势和低应变优势,借助钢丝网延缓裂缝传播速度,提高路面抗反射裂缝能力,延长路面的有效使用时长。珠海市第三批主城区道路(十条道路)路面改造及美化工程采用水泥路面面层满铺聚酯长丝土工布,以缓解反射裂缝的发生。
3.2.5 使用条带铺设技术
在路面产生明显的裂缝问题后,使用条带铺设技术,能够延缓反射裂缝的扩散。目前,被广泛应用于反射裂缝治理中的条带铺设技术主要有以下两种:其一,自黏式抗裂贴技术。该技术使用了聚丙烯材料,经过复杂操作后,将其与聚合物防水膜复合在一起。将其应用到旧水泥混凝土板与沥青面层的裂缝当中,对裂缝进行黏结,避免水泥混凝土板产生的裂缝反射到沥青面层。其二,高弹性应力吸收带技术。该技术使用了热塑性的黏结材料[4]。施工人员将黏结材料渗透入裂缝深处,可以对竖直方向裂开的旧水泥混凝土板进行粘黏,以改善基层裂缝问题,防止其反射到路面。
3.2.6 使用碎石化处理技术
利用碎石化处理技术对原有水泥路面进行破碎处理,在破碎路面的基础上对原有基层进行重新施工,以此提高路基层的质量,避免其发生裂缝问题。施工过程中,需要用到专业的破碎设备,对原有水泥路基进行破碎处理,将其破碎为柔性结构。参照原水泥路的强度,对其进行洒水处理、洒石屑处理,加铺沥青混凝土。使用碎石化处理技术对白加黑路面进行处理,能够从根本上降低裂缝发生的概率[5]。严格控制原水泥路及破碎层的颗粒尺寸,是碎石化处理技术的一项施工重点。在对原水泥路基层进行破碎处理时,需要调整破碎机的震动频率、施工速度,以控制颗粒粒径的大小。珠海市第三批主城区道路(十条道路)路面改造及美化工程在破除旧路面后,还通过对新旧混凝土面板植筋传力杆和拉杆,加强新旧路面的衔接,增强传荷能力,减少反射裂缝的产生。
4、结语
白加黑路面改造需要根据不同等级、不同类别的反射裂缝问题,选择不同手段改善道路病害,提高白加黑路面的质量。不仅需要加强对施工过程、施工质量的监管,还需要大力推行多样化的反射裂缝防治技术,通过设置防反夹层、应力吸收层等改善白加黑路面加铺层的结构,避免裂缝问题出现,影响路面质量。珠海市第三批主城区道路(十条道路)路面改造及美化工程经实际调研分析路面病害病因,结合本地气候水文地质情况及类似工程相关经验,制定了裂缝处治、结构层补强、白加黑罩面等针对性处治方案,有效的控制了道路反射裂缝问题,取得了较良好的效果。
参考文献:
[1]陈炎金.旧水泥混凝土路面加铺沥青时反射裂缝的分析与防治[J].砖瓦,2020(12):157-158.
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[3]章炼武浅谈“白加黑”的路面结构设计及防治反射裂缝措施[J].四川水泥,2020(12):263-264.
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文章来源:黄金明.白加黑路面改造反射裂缝防治技术研究[J].山西建筑,2021,47(22):134-135+144.
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