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        半剛性基層瀝青路面抗裂施工技術(shù)分析

        2021-04-14 21:30:02秦云飛祁思文
        卷宗 2021年9期
        關(guān)鍵詞:剛性面層施工工藝

        秦云飛 祁思文

        (平頂山市佳洋路橋工程有限公司,河南 平頂山 467000)

        瀝青路面的綜合性能顯著,具有較好的抗滑性、耐磨性、持久性,能夠減震、降噪、提高行車的舒適性,其中,基層主要采用半剛性基層,能夠提高路面的荷載,滿足車輛的運(yùn)行要求,保障交通的順利通行,此種特殊的路面結(jié)構(gòu)在施工中應(yīng)用廣泛。但是,由于受技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、自然等因素的影響,瀝青路面會(huì)造成一定的損害,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些裂縫,影響了路面的質(zhì)量,縮短了使用壽命,必須引起高度重視。應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況,詳細(xì)研究相關(guān)的裂縫問(wèn)題,使用合適的抗裂技術(shù),做好各個(gè)環(huán)節(jié)的施工,并加強(qiáng)質(zhì)量控制,保證公路的最終質(zhì)量,促進(jìn)公路事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

        1 裂縫形成機(jī)理

        1)水泥穩(wěn)定碎石基層開裂機(jī)理。無(wú)機(jī)結(jié)合料、骨料、細(xì)集料和水是半剛性基層的組成材料,通過(guò)均勻拌和、碾壓可構(gòu)成板體結(jié)構(gòu)。因?yàn)榛旌狭献陨泶嬖谝欢ㄈ毕荩瑑?nèi)部材料若無(wú)法均勻分布,很可能在行車荷載和自然因素作用下出現(xiàn)受力不均現(xiàn)象,甚至產(chǎn)生疲勞應(yīng)力。一般情況下,微裂紋都是由應(yīng)力集中部位產(chǎn)生,在長(zhǎng)期使用過(guò)程中,受多種因素的影響,混合料內(nèi)部將會(huì)由更多新的裂紋不斷出現(xiàn),同時(shí),已經(jīng)產(chǎn)生的裂紋將進(jìn)一步發(fā)展,甚至形成貫穿整個(gè)基層厚度的裂縫,最終導(dǎo)致基層開裂。

        2)反射裂縫的產(chǎn)生機(jī)理。完成水泥穩(wěn)定碎石基層施工后,由于施工不當(dāng)或材料自身缺陷等等原因,將會(huì)導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層受力不均現(xiàn)象,從而產(chǎn)生裂縫。一般來(lái)講,半剛性基層內(nèi)不僅含有微觀裂縫,還存在宏觀裂縫。若在鋪筑瀝青面層前,半剛性基層已產(chǎn)生了很多宏觀裂縫,這種情況下,在汽車荷載作用下基層裂縫頂端和瀝青面層底部相結(jié)合的位置很容易產(chǎn)生應(yīng)力集中及消除現(xiàn)象,從而產(chǎn)生疲勞應(yīng)力。隨著應(yīng)力作用的不斷加深,瀝青面層內(nèi)部的微裂縫將迅速擴(kuò)展,最終形成貫穿瀝青面層的裂縫,即反射裂縫。

        3)瀝青面層裂縫的產(chǎn)生機(jī)理。由于混合料拌和不均勻等原因,在瀝青混凝土內(nèi)部很可能形成大量細(xì)小裂縫。在荷載和溫度等因素的長(zhǎng)期作用下,瀝青面層內(nèi)部的裂縫處將會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。同時(shí),在卸除外在荷載作用時(shí),則應(yīng)力集中現(xiàn)象將會(huì)消除。而新的荷載作用下,還會(huì)再次產(chǎn)生應(yīng)力集中,如此反復(fù)循環(huán),最終導(dǎo)致疲勞裂縫出現(xiàn),并逐漸擴(kuò)展,形成貫穿整個(gè)瀝青面層的裂縫。

        2 工程概況

        某公路工程為雙向四車道工程,隨著沿線經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,交通量越來(lái)越多,且重載超載現(xiàn)象嚴(yán)重。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn),該路段出現(xiàn)了大量病害問(wèn)題,包括車轍、裂縫、松散等。其中,裂縫問(wèn)題最為嚴(yán)重,經(jīng)檢測(cè)分析,多為基層裂縫。為此,本文提出了采用抗裂縫劑用于穩(wěn)定碎石基層防裂施工。為保證施工效果,本文以抗裂縫劑水泥穩(wěn)定碎石基層試驗(yàn)段和普通水泥穩(wěn)定碎石基層試驗(yàn)段進(jìn)行對(duì)比分析。

        3 半剛性基層瀝青路面抗裂施工技術(shù)要點(diǎn)

        1)拌和?;鶎邮┕ぶ邪韬褪亲钪饕囊坏拦ば?,水泥用量、含水量、級(jí)配等都是控制要點(diǎn)。拌和施工中,要時(shí)刻關(guān)注水泥含量,做好定時(shí)抽檢工作,若不符合規(guī)定要求,則須及時(shí)處理,避免出現(xiàn)混合料質(zhì)量不合格現(xiàn)象。

        2)運(yùn)輸。運(yùn)料前,先清理干凈運(yùn)料車廂,并將一層隔離劑均勻涂抹到車廂四周和底板。裝料時(shí),需前、中、后多次移動(dòng)裝料,避免材料離析。為避免混合料運(yùn)輸過(guò)程中溫度散失過(guò)快,或水分蒸發(fā)過(guò)快,需覆蓋苫布,做好保溫工作。攤鋪機(jī)和運(yùn)輸車之間保持一定安全距離,避免碰撞。

        3)攤鋪。攤鋪施工前,先清理干凈下承層頂面,并做拉毛處理。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況,控制攤鋪系數(shù)在1.30~1.35,現(xiàn)場(chǎng)攤鋪應(yīng)具有連續(xù)性,不得中斷,若遇特殊情況,中斷時(shí)間超過(guò)2h,須設(shè)橫向接縫,從而保證施工質(zhì)量。

        4)碾壓。攤鋪過(guò)程中,緊跟攤鋪機(jī)后,采用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行2~3遍靜壓,隨后采用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行2~4遍強(qiáng)振,并通過(guò)膠輪壓路機(jī)進(jìn)行2~3遍碾壓。最后采用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行2~3遍碾壓,消除明顯輪跡。在整個(gè)碾壓過(guò)程中,要實(shí)時(shí)做好壓實(shí)度測(cè)量工作,保證壓實(shí)度達(dá)到98%以上。

        4 半剛性基層瀝青路面抗裂施工檢測(cè)分析

        本文以抗裂縫劑連續(xù)施工技術(shù)和常規(guī)技術(shù)施工的瀝青路面進(jìn)行對(duì)比分析,試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容包括含水量、壓實(shí)度、抗壓強(qiáng)度、層間粘結(jié)強(qiáng)度、裂縫對(duì)比等,以此驗(yàn)證抗裂縫劑連續(xù)施工技術(shù)的可行性。

        1)基層含水量和壓實(shí)度檢測(cè)?;鶎訑備?、碾壓的最終目的是將含水量控制在合理范圍內(nèi),從而減少和控制干縮裂縫產(chǎn)生。待完成碾壓施工后,應(yīng)及時(shí)檢測(cè)水泥穩(wěn)定碎石基層的含水量。經(jīng)檢測(cè)可知,道路抗裂縫劑基層連續(xù)施工工藝的含水量范圍為5.9%~6.2%,相比最佳含水量6.1%,可滿足±0.2%的允許范圍,說(shuō)明采用抗裂縫劑后,基層含水量滿足規(guī)定要求。通過(guò)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果可知,道路抗裂縫劑基層連續(xù)施工工藝的壓實(shí)度平均值為98.6%,常規(guī)技術(shù)施工工藝壓實(shí)度平均值為96.7%,相比設(shè)計(jì)要求≥98%,道路抗裂縫劑基層連續(xù)施工工藝可滿足規(guī)范要求,施工效果良好。

        2)基層抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。針對(duì)試驗(yàn)段水泥穩(wěn)定碎石基層在齡期7 d時(shí)進(jìn)行取樣檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果為添加抗裂劑路段的抗壓強(qiáng)度平均值為8.93MPa,未添加抗裂劑的路段抗壓強(qiáng)度平均值為8.63MPa。由此可見,無(wú)論是否添加抗裂劑均可達(dá)到達(dá)到抗壓強(qiáng)度規(guī)范要求,但相比之下,添加抗裂劑路段的抗壓強(qiáng)度相對(duì)較高,說(shuō)明道路抗裂縫劑基層連續(xù)施工工藝可進(jìn)一步提升路面的耐久性和使用壽命。

        3)基、面層間粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)。工后1年對(duì)2個(gè)試驗(yàn)段鉆芯取樣進(jìn)行層間粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)分析。檢測(cè)結(jié)果為添加抗裂劑路段,層間抗剪強(qiáng)度平均值為0.81MPa,外觀表現(xiàn)為“整體、密實(shí)、相嵌”;未添加抗裂劑路段,層間抗剪強(qiáng)度平均值為0.58MPa,外觀表現(xiàn)為“層間裂紋、面層裂縫”。由此可見,相比常規(guī)施工工藝,摻加抗裂劑半剛性基層連續(xù)施工工藝層間抗剪強(qiáng)度更高,多出了0.23MPa,增加了39.7%。同時(shí),觀測(cè)2個(gè)試驗(yàn)段芯樣的外觀,常規(guī)施工工藝芯樣出現(xiàn)了裂縫現(xiàn)象,而摻加抗裂劑半剛性基層連續(xù)施工工藝外觀效果良好,表面緊致,芯樣完整。由此說(shuō)明,摻加抗裂劑半剛性基層連續(xù)施工工藝可有效提升基、面層間粘結(jié)強(qiáng)度。

        4)裂縫檢測(cè)。工后4年,對(duì)2段試驗(yàn)段進(jìn)行裂縫情況檢測(cè),經(jīng)檢測(cè)可知,常規(guī)施工工藝路段裂縫數(shù)量為60~100條/km,摻加抗裂劑半剛性基層連續(xù)施工工藝路段裂縫較少,僅為7~15條/公里,裂縫數(shù)量大幅下降,且路面光滑、平整度良好。表明使用摻加抗裂劑半剛性基層連續(xù)施工工藝后,可大大降低裂縫數(shù)量,具有良好的抗裂性能。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,近年來(lái),我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,瀝青路面成為高等級(jí)公路最常用的一種路面形式。在汽車荷載和溫度等因素反復(fù)作用下,瀝青路面往往會(huì)產(chǎn)生大量病害,特別是半剛性基層瀝青路面裂縫問(wèn)題最為突出。為了有效控制裂縫,必須了解其產(chǎn)生機(jī)理,根據(jù)不同裂縫類型采取具有針對(duì)性的處治措施。

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