(河北省高速公路張承承德管理處,河北 承德 067000)
當前,路面裂縫是瀝青混凝土路面最為常見的病害。路面裂縫不僅影響路面美觀,還威脅行車安全,導致路面出現(xiàn)結構性破壞問題,大幅度降低其使用壽命。隨著交通運輸?shù)陌l(fā)展,傳統(tǒng)的裂縫灌封方法已無法滿足需求?;诖?,本文研究分析了公路路面裂縫灌封施工技術并得出結論,以期優(yōu)化裂縫灌封技術。
裂縫開槽的目的在于提供充足空間給開裂中的裂縫,以降低灌封填筑的材料所受的應力,從而降低荷載對其損害的程度。當前的裂縫灌封可分為開槽和無槽兩種類型,而根據(jù)開槽后是否注滿填封材料,又可劃分為有、無貼封式和凹封式。
針對上述幾種開槽方式,本文研究了春冬失效、3年失效2種工況,所得結果如下:
1.與不開槽的裂縫灌封方式相比,開槽的結構形式失效率較低,效果較好。原因在于開槽過程中,能夠有效去除裂縫口處的老化材料,以增強封漿材料跟裂縫的粘結效果。此外,裂縫在開槽后能夠滲透更多的封漿材料,起到很好的保護作用。
2.淺槽無貼封式灌縫適宜在冬季環(huán)境下使用。由于填封材料在冬季時有較大的溫度應力,開槽程度越寬所填入的材料越寬,此時填縫材料所具有的應力消解性能越強,因此,在冬季時,淺槽無貼封式灌縫方法失效率最低。
3.方槽貼封式灌縫適用于春季環(huán)境。填入開槽的材料能夠有效保護裂縫,裂縫上方的材料也有利于提高裂縫的封閉效果,有效防止水滲透。
4.在冬季環(huán)境下,失效率最高的方法為無槽貼封式填封裂縫。
連續(xù)3年工況試驗結果表明,方槽貼封式灌縫使用壽命最長,其次是淺槽無貼封式灌縫,其余幾種結構類型的失效率均在20%以上。綜上分析可知,開槽填封能夠有效地提高填封材料的使用性能,在該種方式下填封能夠有效提高裂縫壽命;對于水平位移較明顯的裂縫,宜采用較大寬深的槽形結構。
未進行清理以及環(huán)境較為潮濕的裂縫與填封材料之間黏貼性能較差,填封材料容易出現(xiàn)脫落問題,目前行業(yè)內常采用吹掃法進行處理。對比裂縫所處環(huán)境可知,在干燥環(huán)境下,填封修補裂縫的壽命有望延長2~4倍,且在較低溫度環(huán)境下填封施工,裂縫壽命相對較長。
在不開槽的情況下,灌縫能夠有效節(jié)省灌縫膠的用量,從而降低成本,但在開槽后,灌縫能夠更好地填充裂縫。本文研究了是否開槽2種工況,在開槽灌縫的環(huán)境下,采用馬來森開槽機灌縫時,僅有5%的缺損率,采用小型開槽機灌縫時,則有45%的缺損率;在不開槽的環(huán)境下,灌縫則有100%的缺損率。從結果可知,采用開槽灌縫的方式較好。
為分析開槽深度和寬度對灌縫效果的影響,本文采用小型灌縫機以0.8cm的寬度和0.5cm的深度開槽;采用馬來森開槽機以1.2cm的寬度和2.0cm的深度開槽;采用科來福開槽機以2cm的寬度和1.4cm的深度開槽。
在裂縫寬度不同時,開槽要求也不同。根據(jù)以往的工程經驗可知,一般情況下,從4月份開始,裂縫寬度會逐漸縮小,并趨于最小值。在4月份對某4年路齡的路段進行觀測可知,其裂縫寬度為6mm、裂縫間距為35m左右,在夏季時,該路段裂縫寬度為1mm左右,存在5mm左右的運動量,而這種運動量在冬季時,則提升至13mm左右,屬于活動型裂縫,對于活動型裂縫而言,必須開槽灌封。通過分析裂縫運動量可知,4月裂縫寬度介于中間值,因此為處理灌縫的最佳月份,且開槽時造成的損傷最小。基于裂縫運動量,初步確定開槽寬度為1.1~1.9cm,能夠有效避免裂縫收縮對灌縫膠產生的擠壓力以及拉應力。根據(jù)現(xiàn)場試驗結果可知,當開槽寬度為2cm、深度介于1.1~1.3cm之間(寬深比約等于2:1)和開槽寬度為1.2cm、深度為2cm(寬深比約等于1:2)時,所取得的灌縫效果較好。
在春季和冬季灌縫后的效果如表1所示。
表1.效果對比表
基于現(xiàn)場灌縫效果及上表數(shù)據(jù)可知:
1.在不開槽的情況下灌縫,后期車輛行駛時容易帶走膠體,留存率較低,將會出現(xiàn)較為嚴重的跑料現(xiàn)象;
2.考慮裂縫拉伸的影響,在冬季時,開槽寬度應為1.1~2cm,開槽深度應為1.3~2cm。若開槽深寬度不足,灌縫材料容易在收縮作用下變得較薄弱。加之車輛荷載的反復作用,開槽骨料可能會變得松散,失去作用。若采用厚度較大的表面材料灌縫,表面刮板在涂抹時的材料多處于表面,將會導致底部的實際材料較少,同樣難以滿足材料拉力的要求,出現(xiàn)較為嚴重的跑料現(xiàn)象。
3.灌縫膠的性能對灌縫質量影響較大,在灌縫時采用成套設備和穩(wěn)定性能較高的灌縫膠,所取得的灌縫質量較好。
4.裂縫的兩側壁是灌縫膠的主要粘附位置,需徹底清理。在開始灌縫施工前,應采用空壓機將雜物清除干凈,并刷涂裂縫,以保障干燥的施工環(huán)境。
5.由于溫度對灌縫膠粘結力的影響較大,因此在實際施工時,應嚴格將灌膠材料的儲存溫度控制在5~30°C之間,且其出料溫度應在灌縫膠所需溫度之上。在施工溫度滿足要求而灌縫膠的溫度較低、粘稠性較高時,將會大幅度降低其穿越裂縫的性能,且密封性較差?;诂F(xiàn)場調研可知,因溫度影響而導致脫落的材料有著較厚的邊緣部分,并且材料多重疊在一起。導致該種現(xiàn)象的原因多是灌縫膠溫度較低、流動性較差、凝固時間較短。若灌縫膠的溫度較高,將會損失粘結力。灌封膠在允許溫度范圍內施工,則能夠充分發(fā)揮各項性能,密封效果最佳。
基于上述對公路路面裂縫灌封施工技術的分析,本文主要得出如下結論,相比不開槽直接填封的方式,開槽灌封裂縫的效果更好;標準槽貼封式灌縫效果最佳,其寬深比應合理選取,宜將開槽寬度控制在1.2~2.0cm以內,開槽深度控制在1.1~1.8cm以內。灌縫膠的質量對灌縫質量影響較大,在施工時,應選擇成套的灌縫設備以及性能較為穩(wěn)定的灌縫膠;灌縫施工宜在5~15℃的環(huán)境下進行,即春季4月是最佳灌縫時期。