反射裂缝:在旧有的水泥混凝土路面的接缝、裂缝处,其上部的新的沥青混凝土加铺层在使用的短时间内出现的对应的裂缝。
在进行柔性路面结构组合设计过程中,在半刚性基层上铺筑面层时,对等级较高的道路应适当加厚面层或铺设土工织物或采取其他措施以减轻反射裂缝。
桥梁上也存在反射裂缝,如群桩基础,部分桩基出问题,导致承台开裂,墩柱开裂。
主要原因:一方面在基层成型过程中,因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝,一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。
什么叫路面反射裂缝?
简要说:1,路基不稳定,有开裂,反射到沥青面层造成路面开裂
2,沥青面层铺设质量不过关,强度和稳定性不够,行车以后开裂
3,沥青面层配合比不合格或者沥青质量太差,经过冬夏温度变化后出现收缩开裂
路面反射裂缝?
旧混凝土路面补强时常在原有路面上加铺一层沥青罩面,当混凝土位移产生的拉应力超过沥青罩面层的抗拉强度时,罩面层就会开裂,这种裂缝即称为反射裂(reflection crack)。
一、反射裂缝的类型
对于半刚性基层沥青路面,反射裂缝指由于半刚性基层在温度梯度和湿度变化下产生收缩开裂,此种基层材料先开裂而后沿开裂基层向上方反射到沥青面层而形成的裂缝,或者在行车荷载作用下,裂缝沿已开裂半刚性基层向上扩展而形成的裂缝。很显然,反射裂缝的产生主要是刚性基层已先开裂,再经行车或温度、湿度变化而引起沥青面层裂缝。
沥青路面开裂的原因和形式是多种多样的,沥青路面的裂缝主要包括两种:一是荷载型裂缝,主要是由于行车荷载作用产生的;二是非荷载型裂缝,其主要类型是温度裂缝。它包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝两种。根据研究资料表明,半刚性路面的反射裂缝主要是非荷载型裂缝,由温度引起的。
二、反射裂缝的形成机理
通常情况下,把反射裂缝的形成过程分为两个阶段:一是反射裂缝的产生阶段;二是反射裂缝的扩展阶段。
1.反射裂缝的产生。
(1)温度型反射裂缝。温度型反射裂缝有两种,一种是在开裂基层(或老路)上铺厚沥青面层后,在冬季突然降温过程中,基层(或老路)的裂缝会由于温度收缩而继续拉开,它将给产生温度收缩的新铺沥青面层增加一个附加拉应力;两个拉应力叠加一旦超过沥青混合料抗拉强度,新沥青面层的表面在基层(或老路)裂缝的上方开裂,并逐渐向下延伸,直到与老路的裂缝相连,这样形成的裂缝通常称为低温收缩裂缝。另一种裂缝主要发生在昼夜温差比较大的地方。在开裂基层(或老路)上铺薄沥青面层的情况下,裂缝将从面层底面开始,面层底面一旦开裂,除在负温差下缝端有拉应力外,在正温差(升温造成的温差)下缝端产生的拉应力更大。由此产生的裂缝称之为温度疲劳裂缝。
(2)荷载型反射裂缝。当行车荷载经过接缝或裂缝时,在面层中产生的应力影响线可分为三个阶段:一是轴载位于接、裂缝一侧时,接、裂缝两侧产生较大的相对位移,在沥青面层中造成较大的剪切应力;二是轴载位于接、裂缝顶面时,两侧无相对位移或相对位移较小,沥青面层主要承受弯拉应力作用;三是轴载驶离接、裂缝时,在面层内产生与第一次方向相反的剪切应力。在整个过程中沥青面层受到两次剪切一次弯拉作用,其直接结果是引起反射裂缝的产生和扩展,荷载因素是引起反射裂缝的一个重要因素。
2.反射裂缝的扩展。
沥青面层的反射裂缝从其产生到整个路面破坏,中间要经历一个裂缝扩展阶段,即反射裂缝在罩面层厚度方向上的纵向扩展和其在表面的横向扩展。
(1)反射裂缝的纵向扩展。断裂力学认为,裂缝的扩展有三种位移模式:张开模式、剪切模式和撕开模式,其中,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。与张开模式相对应的温度型反射裂缝通常产生于薄层罩面层底部,而后向上逐渐扩展到罩面层顶面。当沥青罩面层或面层较厚且气温较低时,裂缝产生在罩面层或面层的顶面和底面,而后向罩面层或面层中间扩展,形成所谓对应裂缝。对于正荷载作用下的张开模式所对应的反射裂缝,一般产生于罩面层底面,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罩面层中向上扩展,其扩展路径在罩面层中是沿大约45°角的方向向上扩展。当车轮荷载(偏荷载)和温度应力共同作用于复合罩面结构时,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。
(2)反射裂缝的横向扩展。裂缝发展过程是首先应在道路表面某些位置产生,然后再向两侧扩展。一般情况下,反射裂缝多出现在轮迹处。环境因素会加速反射裂缝的扩展。裂缝一旦出现,水分的浸入、氧化以及行车荷载的反复作用,常常加速反射裂缝向四周扩展。即使裂缝贯穿于整个路面宽度,也不会影响行车的舒适性。各地区的温度状况不同,各路段的交通条件和现有路面的结构状况也不相同,因而,反射裂缝的产生有可能主要是温度原因引起的,也有可能主要是荷载作用引起的,或者是温度和荷载共同作用所造成的。对于基层裂缝引起的反射裂缝而言,主要是由于温度引起的,行车荷载在其形成的后期起到促进作用,但较薄的沥青面层和较厚的沥青面层的反射裂缝产生的机理不同;对于旧水泥砼接缝上的沥青罩面层中出现的反射裂缝而言,主要是由于荷载原因引起的,行车荷载的施加速度远高于温度变化产生的面板伸缩位移的速度,特别是偏荷载作用。
三、防治对策及处理方法
目前,国内在防治反射裂缝方面主要从以下三大部分进行处理:一是改善沥青混凝土面层性能,如增加沥青层厚度、加筋罩面层、使用改性沥青等;二是设置应力/应变吸收薄膜夹层,如采用SAMI、土工织物、土工网格、粘结间断层等;三是对基层材料本身,选择抗冲刷性好,干缩系数和温缩系数小和抗拉强度高的半刚性材料。
1.适当增加面层厚度。
由机理分析,反射裂缝明显受沥青面层厚度的影响,厚度超过15cm的面层可以有效防止反射裂缝的扩展;还可以降低车辆荷载引起的剪应力。当然,过分的增大面层的厚度,会造成浪费,应适当的增大沥青面层的厚度,使得起到明显的防止裂缝的作用。
2.改善半刚性基层的温干缩性质。
造成半刚性基层沥青反射裂缝的一个重要原因是半刚性基层自身的开裂。为了减少自身的开裂,所以就要降低其温缩和干缩系数。
(1)尽量使用骨架密实结构矿料级配。
(2)由于细料比表面大,所以半刚性基层材料中细料越多,材料内部孔隙也就越多,从而在水作用下其收缩也就越大,所以要控制粒料中细料含量和塑性指数。通过0.075mm筛孔的细料含量控制在约5%~7%;细土的塑性指数应尽可能地小,不宜大于4。
(3)在满足要求的情况下,用最小水泥剂量。因为随着水泥用量增加,其收缩也随之增加。必要时,在水泥稳定料中使用减水剂。
3.在面层和基层之间设置应力应变削减中间层(SAMI)。
SAMI对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果,可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少(有人研究认为可减少到15%),可明显减弱裂缝尖端应力的奇异性,降低应力强度因子。SAMI可以分成以下几类:橡胶沥青中间层,预制纤维膜布,土工织物中间层,低稠度沥青混凝土中间层,开级配沥青混凝土底层。在选择和设计SAMI应注意以下几点:
(1)SAMI与面层、基层的粘结性能,这种粘结必须是均匀和永久的,否则会过早出现分层。
(2)SAMI的劲度:夹层的劲度与夹层的模量和厚度有关,如果夹层的劲度很低,那么在罩面层的底部引起很大的应变,从而导致罩面层的开裂。与此相反,如果夹层的劲度过高或者夹层特别薄,温度应力将100%的传递到罩面层中,起不到防止反射裂缝的效果。
(3)SAMI的韧度:如果SAMI的韧度太低,那么裂缝将很容易在SAMI中扩展,使得SAMI没有防治效果或者效果有限。
4.在面层和基层之间设置级配碎石。
减少反射裂缝的一个较有效措施是在半刚性基层与较薄沥青面层之间设置厚100mm~150mm的级配碎石中间层。级配碎石作为散粒结构,不传递拉应力、拉应变,能充分吸收其下层裂纹释放的应变能;级配碎石还有很好的隔离作用,可以大大改善半刚性基层的温度、湿度状况,从根本上消除和减轻半刚性基层的温缩和干缩,减少反射裂缝。
城镇道路面层水平变形反射裂缝预防措施有哪些?
城镇道路面层水平变形反射裂缝预防措施:
1、采用全路幅一次摊铺,如分幅摊铺时,前后幅应紧跟,避免前摊铺幅混合料冷却后才摊铺后半幅,确保热接缝。
2、如无条件全路幅摊铺时,上、下层的施工纵缝应错开15cm以上。前后幅相接处为冷接缝时,应先将已施工压实完的边缘坍斜部分切除,切线须顺直,侧壁要垂直,清除碎料后,宜用热混合料敷贴接缝处,使其预热软化,然后铲除敷贴料,并对侧壁涂刷粘层沥青,再摊铺相临路幅。
摊铺时控制好松铺系数,使压实后的接缝结合紧密、平整。
3、沟槽回填土应分层填筑、压实,压实度需达到要求。如符合质量要求的回填土来源或压实有困难时,须作特殊处理,如采用黄砂、砾石砂或有自硬性的高钙粉煤灰或热焖钢渣等。
4、拓宽路段的基层厚度和材料须与老路面一致,或稍厚。土路基应密实、稳定。铺筑沥青面层前,老路面侧壁需涂刷粘层沥青。沥青面层应充分压实。新老路面接缝宜用热烙铁烫密。
反射裂缝的类型:
对于半刚性基层沥青路面,反射裂缝指由于半刚性基层在温度梯度和湿度变化下产生收缩开裂,此种基层材料先开裂而后沿开裂基层向上方反射到沥青面层而形成的裂缝,或者在行车荷载作用下,裂缝沿已开裂半刚性基层向上扩展而形成的裂缝。
很显然,反射裂缝的产生主要是刚性基层已先开裂,再经行车或温度、湿度变化而引起沥青面层裂缝。沥青路面开裂的原因和形式是多种多样的,沥青路面的裂缝主要包括两种:一是荷载型裂缝,主要是由于行车荷载作用产生的;二是非荷载型裂缝,其主要类型是温度裂缝。
怎么区分沥青路面缝隙是否是反射裂缝
1、沥青路面裂缝的分类
按裂缝的形状可分为纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝(龟裂)和不规则裂缝等四种型式。
(1)网状裂缝。相互交错的裂缝将路面分割成形似网状或龟纹状的锐角多边形小块,块的尺寸小于50cm×50cm.其最初形态是一条或几条平行的纵缝,随着荷载重复作用次数的增加,平行纵缝间出现了横向、斜向连接缝,形成多边的、锐角的、形似网状、龟裂状的裂缝形式。
(2)纵向裂缝。与道路中线大致平行的长直裂缝,有时伴有少量支缝。路基、基层沉降引起的纵缝,通常断断续续,绵延很长;施工搭接引起的纵缝。其形态特征是长且直;而结构承载力不足引起的纵缝多出现在路面边缘,由于路基湿软造成承载力不足,从而导致纵缝。
(3)横向裂缝。与道路中线近于垂直的裂缝,有时伴有少量支缝。横向裂缝多由路基、基层裂缝的反射或由路面低温收缩造成;最初多出现于路面两侧,逐渐发展形成贯通路幅的横缝。
(4)不规则裂缝。路面裂缝呈不规则形状,块的最长边长小于100cm,不规则裂缝主要由面层材料的收缩和温度的周期性变化所致。
2、沥青路面裂缝产生的原因
(1)设计因素。路面结构设计不合理或厚度不足,路面强度不能满足行车要求或者对路面设计年限内交通量年均增长率估计偏小,致使路面强度日趋不足,满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需要。
(2)施工因素。由于基层混合料的离析或碾压不密实及机械组合不合理,造成基层上部1cm-2cm细粒上浮,形成强度较弱的薄层。在行车荷载作用下,易产生龟裂。另一方面由于施工控制不好,无机结合料没有拌和均匀,在底部存有素土夹层,导致沥青面层产生块状裂缝。另外,对于水泥稳定类的半刚性基层,若水泥用量过大,基层的强度就高,刚性就大。基层材料与下层材料的模量比就会增加,从而增大基层底面由行车荷载而引起的拉应力,容易使基层在行车荷载的作用下开裂。同时,材料的抗拉强度较高,裂缝的间距就大,其宽度也大,容易将沥青面层拉裂,形成反射裂缝。
(3)结构因素。沥青结合料的温度稳定性差,延性低,不适应当地气候条件和行车作用,极易造成沥青路面裂缝。另外,由于沥青混合搅拌不均或者温度过高,也是造成沥青路面裂缝的因素之一。
(4)天气因素。雨水等水的损害加剧了裂缝的产生。水分渗到路面空隙和裂缝中,在外力作用下,导致沥青与集料之间粘结力降低并逐渐丧失粘结力。因为水分的不断侵入,在汽车车轮动态荷载的反复作用下,进入路面空隙裂缝中的水分又不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环,水分逐渐渗入到沥青与集料的界面上。沥青膜从面料表面脱落,沥青混合料掉粒、松散,形成网状裂缝并不断扩大。
3、沥青路面裂缝问题的防范措施
施工质量控制不严,早期破损问题出现。所以沥青路面施工必须按全面质量管理的要求,建立健全有效的质量保证体系,实行目标管理、工序管理,明确责任,对施工全过程每道工序的质量要进行严格的检查、控制、评定,以保证其达到质量标准,具体要抓好以下几个方面:
(1)路面结构设计应做好交通量调查和预测工作,使路面结构组合与总体强度满足设计使用期限内交通荷载要求。土基层必须选用水稳定性良好的有粗粒料的石灰、水泥稳定类材料。沥青面层各层应满足最小施工厚度的要求,保证上下层的良好连接,并从设计施工养护上采取措施,有效的排除雨后结构层内积水。原材料质量和混合料质量严格按要求进行选定、拌制和施工。沟槽回填土应分层填筑、压实,压实度需达到要求。如符合质量要求的回填土来源或压实有困难时,须作特殊处理。
(2)拓宽路段的基层厚度和材料须与老路面一致,或稍厚。土路基应密实、稳定。铺筑沥青面层前。对下层需认真检查,请除杂物灰尘,处理好软弱层及病害,保证下卧层稳定,并在老路面侧壁涂刷0.3kg/m-0.6kg/m。粘层沥青。铺筑的沥青面层应充分压实。新老路面接缝宜用热烙铁烫密。
(3)充分压实路面横向接缝。碾压时,压路机在已压实的横幅上横向碾压,钢轮伸入新铺层1.6cm左右,每压一遍向新铺层移动15cm-20cm,直到压路机全部在新铺层为止,再改为纵向碾压。对分段施工的基层,在碾压时,应预留3cm-5m混合料暂缓碾压,待下段混合料摊铺后一起碾压,以利于衔接。对于分层碾压的基层,上下层的接头应错开3cm-5m,以减少出现裂缝。桥涵两侧填土充分压实或进行加固处理;沉降严重地段,事前应进行软土地基处理和合理的路基施工组织。
(4)合理组织施工,路面摊铺作业应连续进行,减少冷接缝。采用全路幅一次摊铺,如分幅摊铺时,采用两个摊铺机,前后间距15cm-20m同时摊铺,避免前摊铺幅混合料冷却后才摊铺相邻半幅,确保热接缝。
(5)合理选配基层混合料的配比,严格控制粗细料数量,并及早铺筑上面层或下封层以利于减少干缩缝。基层混合料应在接近最佳含水量的状态下碾压,要防止碾压时含水量过大或过小,导致压实度、强度不足。
4、沥青路面裂缝病害的治理措施
(1)缝宽小于2mm时,随着气温的上升,裂缝可以愈合者,可不作处理。2mm-5mm的裂缝可用开槽机沿裂缝进行扩缝,缝宽约2cm,缝深1.5mm-2cm,并将缝中杂物清除干净,然后用改性沥青灌缝;大于5mm的裂缝可用改性沥青(如SBS改性沥青)灌缝。灌缝前,须先清除缝内、缝边碎垃圾,并保持缝内干燥,灌缝后,表面撒一层粗砂或3mm-5mm石屑。
(2)如夹有软弱层或不稳定结构层时,应将其铲除;如因结构层积水引起网裂时,铲除面层后,需加设排水设施将路面渗透水排除至路外。然后再铺筑新混合料。新晨范文网
(3)如基层强度满足要求,网状裂缝因沥青面层厚度不足时,可采用先铣刨网裂的面层后再加铺新料来处理。加铺厚度按现行设计规范计算确定;如在路面上加罩,为减轻反射裂缝,可采取各种“预防”措施进行处理。
(4)由于路基不稳定,导致路面网裂时,可采用石灰或水泥处理路基,或注浆加固处理,深度根据具体情况确定,一般为20cm-40cm。消石灰用量5%-10%,或水泥用量4%-6%。待土路基处理稳定后,再重做基层、面层。
(5)由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时,可根据情况,分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。水稳定性好。收缩性小的半刚性材料是首选基层。基层加强后,再铺筑沥青面层。
路面裂缝产生原因及防治措施
1、裂缝产生的原因
(1)冷缩裂缝 水泥稳定碎石由于混合料中有5%左右的水泥,所以具有热胀冷缩的性质,在混合料硬化初期,水泥水化放出较多的热量,但散热比较慢,因此其内部温度较高,使内部体积膨胀。免费论文网。而外部如遇气温急剧降低则冷却收缩,内胀外缩相互制约,产生较大的应力。一旦应力超过其极限抗弯拉强度,将产生冷缩裂缝。
(2)干缩裂缝 水泥稳定碎石在干燥空气中硬化时,随着水分的减少,体积将收缩变形,每隔一段距离便会产生均匀的干缩裂缝。水泥稳定碎石产生干缩裂缝的原因与其水泥、水和碎石集料都有很大的关系。一方面混合料在凝结硬化过程中,水泥与水起水化反应,消耗大量的水分。水泥含量越高,则消耗的水分越多。另一方面,碎石集料表面也要吸附水,集料中的细料成分越多,表面吸附的水分就越多。再者, 基层施工过程中,含水量越大,蒸发散失的水分就越多。免费论文网。因此就越易产生干缩裂缝。 (3)路基不均匀沉降产生裂缝 如果水泥稳定碎石基层产生纵向裂缝,多是由于局部土基及底基层压实度达不到规范要求引起,在重车的作用下产生的反射裂缝,有时显弧状分布,且表面形成一定的高度差。
(4)纵缝 水泥稳定碎石基层在施工过程中如果控制不好,极易产生纵缝。其原因应归结为局部土基压实度或基层压实度没有达到规范要求。同时在道路基层7天养护期满后,如果管理维护不到位,也会产生纵缝。再者由于基层较厚,一般采用分层碾压作业,第一层摊铺碾压成型时,其厚度较薄,一般在15cm左右,尽管养护期满,但其承载能力较低,铺筑上层时运输车辆经过也会产生纵缝。因此双基层连铺也是一种保护基层的有效措施。免费论文网。 (5)网状裂缝 网状裂缝也叫“龟裂”,它是由于局部弯沉太大,在外力作用下产生结构性破坏的裂缝,它是一种破坏性较大的裂缝,如遇下雨,则渗水,在外力作用下引起翻浆。初期时仅为网状细裂纹,随着时间的推移,裂纹处基层内部的水分继续蒸发,裂纹逐渐发展成为发散形裂缝。在外力作用下,基层呈塌陷状。
2、 裂缝预防
(1)原材料控制 水泥:为保证水泥稳定碎石基层施工时有足够的时间运输、摊铺和压实,应对水泥的终凝时间做好限制,一般在6~10h。夏季施工时,气温较高,表面层的凝结硬化速度较快,水泥终凝时间应尽可能达到10h;春秋季施工时水分蒸发较慢,终凝时间可缩短至6h。水泥标号不能太高,最好不要超过32.5R,采用普通硅酸盐水泥。剂量控制范围为5% 左右。因为水泥剂量太低,强度难以满足要求;而剂量过高时,混合料的收缩系数增大,裂缝增加。故水泥剂量一定要经过试验配合比、生产配合比并结合现场调试合适之后确定。
石料:石料的粗细直接影响水泥稳定碎石基层的强度、平整度和裂缝的产生。水泥稳定碎石的粒料越粗,强度越高,稳定性越好,预防温缩、干缩裂缝的能力越强。但粒料过于粗糙,则粒料间的粘接力不足,一旦车辆上路,表面层极易跑散,使得基层的平整度难以达到验收标准要求。如果粒料偏细,基层强度难以合格。而且石粉含量偏多时,水泥稳定碎石的收缩性增大,裂缝也就越多。
(2)施工控制 压实度:水泥稳定碎石混合料压实度的控制是保证强度达到标准要求的重要手段之一。由于基层材料来源的生产企业规模相对较小,机械化程度不高,石料加工质量普遍不够稳定,存在粒径不均匀现象,骨料时而偏粗,时而偏细。因此水泥稳定碎石混合料的最大干密度呈变化状态。在压实度的检验中,如果采用同一干密度指标作为标准,很容易出现压实度不合格或超过100%的现象。因此施工中采用灌砂法进行压实度检验时,应对集料筛分,以确定粗骨料的含量,分别选用不同的密度标准。
含水量:水泥稳定碎石是水泥与集料的水化凝结硬化的产物。含水量的控制影响到压实度的保证和裂缝的产生。考虑到混合料在运输、碾压过程中还有水分散失,尤其夏季施工时水分蒸发快,施工过程中对水的含量应控制在比最佳含水量大1% 左右。含水量过小时,基层表层松散,碾压容易起皮,难以压实;含水量过大碾压时粘轮,表面起拱,而且基层成型后水分散失愈多,形成的裂缝愈多。所以施工过程中含水量要控制适宜。
施工接缝:基层在施工过程中留有接缝是难以避免的。但接缝处往往是应力的集中区,在温度应力、基层收缩应力和交通荷载的反复作用下,容易诱发为裂缝,从而导致沥青面层产生反射裂缝。
(3)养护控制 水泥稳定碎石基层碾压成型后应及时覆盖洒水养护。由于水分参与了水泥的水化反应,水分的散失将影响其正常的反应,从而影响凝结硬化后形成的强度,特别是夏季施工,气温较高,基层表面的水分蒸发更快,极易产生均匀的裂纹。养护的方法可以采用草帘覆盖,保证基层不直接暴露在外。
(4)车辆通行影响 水泥稳定基层是半刚性路面结构,在铺筑面层前,严禁车辆通行,过早通行会使水稳基层的结构强度受到破坏,产生不规则的细小裂缝。基层施工完毕后,为保证水泥稳定碎石结构不继续失水,减少干缩裂缝产生,最好在一星期后即喷洒透油层或进行下封层施工,尽早铺筑沥青面层。
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