水泥混凝土路面改造中的反射裂缝成因和预防措施

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1、水泥混凝土路面改造中的反射裂缝成因和预防措施水泥混凝土路面改造中的反射裂缝成因和预防措施蓝毅波(诸暨市规划设计院)摘要:本文简要介绍了反射裂缝的形成原因,并在此基础上对沥青面层反射裂缝防治提出了一些建议,供大家参考.关键词:水泥混凝土路面沥青面层反射裂缝预防措施0引言随着国民经济的增长以及近十多年来国家加大对交通基础设施的投入,我国公路总量迅速增长.截至2005年年底,全国公路总里程达到193.O5万km.水泥路面具有造价较低,刚度大,强度高,使用耐久和日常养护工作量小等优点,自20世纪7O年代中期,中国许多干线公路,城市道路及厂矿道路相继采用了水

2、泥混凝土路面结构,水泥路面大约占总里程数的60%左右.但是近年来,一些早期建设的水泥混凝土路面产生了许多早期破坏现象,要求在其上加铺沥青混凝土路面,以改善其使用性能.由于沥青加铺层能有效地改善旧水泥路面的使用性能,同时充分利用旧水泥路面,造价低,施工方便,且对交通,环境影响小,因此在国内外旧水泥路面改造工程中应用最多.但加铺的沥青混凝土常出现反射裂缝(反射裂缝是指下层混凝土板的接缝或裂缝,由于温度和湿度的不断变化与车辆荷载的反复作用,在加铺层的相应位置上产生裂缝),进而导致面层的开裂和剥落,表面水下渗,造成路面损坏.本文探讨了水泥混凝土路面改造中反

3、射裂缝的形成机理,并在此基础上讨论了反射裂缝的防治措施.1沥青加铺层反射裂缝形成机理1.1反射裂缝定义所谓反射裂缝,是指路面基层先于面层产生裂缝,并将基层裂缝反射到面层.原有水泥混凝土路面的裂缝和初始缺陷在温湿循环应力和荷载重复应力的共同作用下,在沥青加铺层底部产生应力集中,首先导致加铺层底部开裂,随后逐步由加铺层底部向上扩展,最终使裂缝贯穿整个面层,形成反射裂缝.1.2反射裂缝分类根据形成的不同原因,可将反射裂缝分为两大类:荷载型反射裂缝和非荷载型反射裂缝.非荷载型反射裂缝又包括温度收缩裂缝,干燥收缩裂缝,三相结构初始缺陷,路基不均匀沉降引起的基

4、层(原有水泥混凝土路面)开裂.通常将由温度和干缩引起的反射裂缝统称为温度型反射裂缝.1.3反射裂缝形成原因1.3.1由于接缝,裂缝的存在,旧水泥混凝土路面作为基层的整体强度降低,而且在外力作用下,沥青加铺层处于三维应力状态.车辆通过不连续的板体时,因为接缝,裂缝两侧相邻板块产生竖向反射裂缝位移差,沥青加铺层在相应位置出现较大的剪切应力,这种剪切应力是沥青加铺层产生反射裂缝的主要原因.通常把这种裂缝称为荷载型反射裂缝.1.3_2因路面暴露在大气中,受气温周期性变化的影响,沥青加铺层和旧水泥混凝土面板发生缩胀,产生温度应力.由于旧水泥混凝土路面的应力在

5、接缝处不连续,因此沥青加铺层同时承受其本身以及旧路面所产生的温度应力,特别是在冬季气温较低时,沥青加铺层在接缝,裂缝处,因为拉应力过大而开裂,形成温度型反射裂缝.1.4反射裂缝的扩展模式根据断裂力学理论,裂缝扩展主要有张开型,撕开型,拉断型三种类型.在道路结构中,不同的荷载以及荷载的不同作用方式会导致不同的开裂模式.温度应力对反射裂缝影响的模式为张开模式,行车荷载对反射裂缝影响的主要模式为张开模式和剪切模式.当车轮驶经裂缝的正上方时,以张开模式来引起反射裂缝.在裂缝之前和之后的位置,主要以剪切模式影响反射裂缝.撕开模式在罩面层中不常出现.与张开型模

6、式相对应的温度型反射裂缝通常产生于薄层面层底部,而后向上逐渐扩展到罩面层顶面.当罩面层为沥青面层或面层较厚且气温较低时,裂缝产生在面层的项面和底面,而后向面层中间扩展,形成所谓的对应裂缝.对于正荷载作用下的张开模式所对应的反射裂缝,一般产生于面层底面,在周期性荷载的作用下垂直向上扩展.在偏荷载作用时,反射裂缝以剪切模式在面层中向上扩展,其扩展路径在罩面层中是沿大工程技术薏约45.角的方向向上扩展.当车轮荷载(荷载)和温度应力共同作用于复合面结构时,裂缝的扩展界于偏荷载和温度应力单独作用时裂缝扩展路径之间,比偏荷载作用时的裂缝扩展路径更垂直一些.行车

7、荷载与温度荷载耦合作用对温缩裂缝具有一定的影响,在这两种荷载的共同作用下裂缝扩展模式为复合型裂缝扩展.2反射裂缝的预防措施2.1消除原有水泥混凝土路面的缺陷2.1.1要对原有水泥混凝土路面缺陷(病害)进行全面的调查,对出现的路面病害,部分结构承载力不足等要分析其形成的原因,做到对症下药.一般说来,在调查过程中要对旧水泥路的病害分段进行统计,采用探地雷达,弯沉仪等对混凝土板的脱空和其结构层的均匀情况,路面承载能力进行检测评价.2.1.2针对不同种类的病害采取相应的措施进行处理.对边角破碎损坏较深和较宽的路面,先用切割机切除损坏部分,然后浇筑同标号混凝

8、土;对破损较浅,较窄的,凿除5cm以上,然后用细石拌制的混凝土混合料填平;对发生错台或板块网状开裂,在充分考虑路基质量的同