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隔离层在防反射裂缝中的作用分析

作者:未知

  摘要:随着城市不断的发展和城市化水平的提高,国家大力建设各级道路网,以满足公路上交通量与车辆荷载过大的现状。由此路面结构破坏程度随之加深,破损路面需进行修复工作。路面修复过程中采用旧水泥混凝土路面加铺沥青方式,在旧水泥混凝土路面与新面层加铺隔离层用以减缓反射裂缝。据此主要分析在旧路面修复工作中隔离层对反射裂缝的防治作用。
  关键词:隔离层;反射裂缝;水泥混凝土路面
  中图分类号:TB文献标识码:Adoi:10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.10.083
  1前言
  城市道路作为城市主要经济发展通道,为我国经济建设的迅速发展做出重要贡獻。在城市交通量日益剧增下,道路的损坏严重制约着城市的发展。水泥混凝土道路的修复工作必须持续、有效,并采用隔离层铺设于水泥混凝土路面和沥青路面之间减缓反射裂缝产生的影响。
  2旧水泥混凝土路面修补施工
  2.1旧水泥混凝路面修补方法
  (1)微表处理。
  城镇道路进行维护时,原路面的强度满足要求、路面基本无损坏且原有路面结构能满足使用要求,可采用微表处理即可恢复路面的功能。城镇道路的维护可采用微表处理技术,此技术有延长道路使用期年限,成本低、工期较短等优点。
  (2)旧路加铺沥青混合料面层处理。
  首先对水泥混凝土路面层与基层间的空隙,作填充处理。旧水泥混凝土路面层局部破损的剔除,并修补完好。旧水泥混凝土路面层的胀缝、缩缝、裂缝应清理干净,并采取防反射裂缝措施,然后将沥青路面作为基层加铺沥青混合料面层进行处理并符合设计要求。
  2.2反射裂缝产生机理
  旧水泥混凝土路面加铺沥青混合料,沥青混合料温度较高,旧水泥混凝土板受温度变化影响引起的收缩易产生面层水平变形,并产生反射裂缝。旧水泥混凝土基层与沥青混合料面层之间存在接缝,在环境变化和行车荷载的作用下,水泥混凝土路面沿着接缝处产生伸缩变形,当沥青混凝土路面的伸缩变形与其不一致时,就会产生膨胀开裂,反射裂缝的机理也就是如此。为此,在旧水泥混凝土路面加铺沥青混合料时必须做好防治及减缓反射裂缝的处理措施。在沥青混凝土加铺层与旧水泥混凝土路面之间设置应力消减层或加铺隔离层,可以有效的延缓和抑制反射裂缝。
  根据反射裂缝产生的机理,可以从旧路面的结构和材料两方面进行考虑。旧路面损坏后,应先进行旧路面的凿除、剔除和清理,从结构上进行处理,然后再进行加铺沥青混凝土。旧水泥混凝土路面在加铺沥青混合料后形成的新路面,作为一种特殊的路面结构其受车载重力和车辙水平推力与单一路面的应变特性及弹性层状体系有较大的差别。旧水泥混凝土路面与沥青混合料之间存在接触裂缝,导致新路面作为基层的整体强度有所降低。道路行车连续不断的通过板体时,沥青混凝土加铺层与两侧相邻混凝土板块产生竖向位移,并出现较大的剪力,同时产生荷载型反射裂缝。
  加铺路面受环境因素较为严重,路面暴露于大气中,受周期性气温变化影响,受温度应力,沥青混合料加铺层与旧水泥混凝土面板受热膨胀,加剧沥青混凝土加铺层与接缝对应处的拉应力,导致路面开裂。因此,可以增加沥青混凝土加铺层厚度防止裂缝。目前国际上已有四种比较成熟的路面厚度设计及计算,有ARE 设计方法、AASHTO 罩面设计方法、美国工程兵团和联邦航空局(FAA) 法及美国沥青协会(AI) 法。通过这四种计算方法的计算可以得出旧水泥混凝土路面加铺沥青混合料的大概厚度。但这增加沥青厚度造价较高,一般不采取。一般采用增设隔离层,以保证旧水泥混凝土与沥青混合料之间的粘结及共同作用。
  3隔离层的应用
  按照车辆行驶规律,车辆在旧水泥混凝土加铺沥青路面上行驶,受接缝处的不平整和不规则坑槽影响,产生剧烈振动,于是造成车辆对路面的反作用力,反作用力增大了旧水泥混凝土基层与沥青混合料路面的摩擦力,容易造成路面疲劳裂缝。根据这一现象,在旧水泥混凝土路面与沥青混合料路面增加一层隔离层,以缓解车辆行车对基层和路面的破坏力。隔离层不仅可以减振和缓冲的效果,同时可以延缓反射裂缝的影响。
  路面防治隔离层有玻纤网、橡胶板、土工格栅、土工织物等土工合成材料。在不同的道路等级、不同的车流量及不同的区域使用不同种类的隔离层可以有效的保护路面。
  通过对几种隔离层材料的减振缓冲性能进行对比分析。可以得出其减缓冲击力的规律。对比分析法采用分别在室内和室外的振动测试。在室内试验中,主要对不同隔离层材料下的水泥混凝土板进行冲击试验,并记录其在不同条件下的振动波形,利用数字化信息模式导出至电脑终端。室外试验则记录的是不同隔离层在不同车辆荷载和不同车速情况下对水泥混凝土板的冲击作用所产生的振动波形。然后对比分析,得出在不同隔离层条件下,旧水泥混凝土板对冲击力的振动衰减的规律。结果得出,铺设玻纤网、橡胶板、土工格栅、土工织物等土工合成材料后,在车速变化、车辆荷载等情况下的冲击作用下,水泥混凝土板振动幅度有明显下降,隔离层对冲击力有一定的缓冲作用。很多工程实践以及研究结果也表明,采用一定厚度的土工布或者土工织物作为隔离层可以有效减缓车辆荷载对水泥混凝土的振动影响,并吸收面层收到的冲击力,同时还可以过滤排水,防止接触缝隙的扩大,起到防治作用。
  在路面裂缝防治中,隔离层种类包括玻纤网、橡胶板、土工格栅、土工织物等土工合成材料。在旧水泥混凝土路面与或新建道路沥青面层底部增设隔离层,可有效减少路面面层的反射裂缝。用于裂缝防治的隔离层的技术要求必须符合规范要求,如抗拉强度、最大负荷延伸率、网孔尺寸、单位面积质量等。土工织物的优点在于成本低、易获取、易保存、耐久性好,同时工织物应能耐 170℃(改性沥青出厂温度)以上的高温。
  4土工布对反射裂缝的作用
  旧水泥混凝土路面修复加铺沥青混合料时,利用土工合成材料对路面进行防治,主要技术标准包括旧路的外观评定及弯沉值的测定,然后确定旧路处理方式和各层加铺技术方案。加铺前保证旧路面清洁与平整,土工合成材料铺设后必须进行张拉、搭接及固定,然后需洒布粘层油,并按设计规范要求铺筑新沥青混合料面层。   本文以土工合成材料为隔离层的代表,浅析加铺土工合成材料防反射裂缝的用。采用土工合成材料作为隔离层,对反射裂缝的防治特点主要体现在以下几点。
  第一,从路面裂缝的形成及发展剖析,路面受水平冲击力和车辆荷载竖向力导致路面疲劳开裂,在此阶段路面結构底层的拉力可视为控制应力,而裂缝产生后,路面受到的冲击力沿着新产生的裂缝自由面逐渐消失,然后导致裂缝扩张更大。而刚度加大的土工合成材料可以抵挡底部的应力,同时由其内嵌作用得到路面结构层整体性的提高,以缓解疲劳裂缝的延伸。
  第二,在路面结构层中,土工膜可以作为柔性应力的吸收层,通过其自身的变形可以吸收裂缝端头处的集中冲击力,以防止裂缝的延伸。
  第三,土工合成材料在高温度下的沥青下形成不透水层,有效的防治水分对旧水泥混凝土与沥青混合料接缝处软化而扩大反射裂缝。
  第四,将土工合成材料铺设于两种不同的材料之间或者同材料不同颗粒级配、粒径处及土体与地上建筑物之间进行隔离,当路面受到外部压力或水平力时,上层材料与下层材料不会直接互相磨损,而使通过土工合成材料进行传力,可以防止局部的材料流失和混杂,即保护了材料的整体性及稳定性,同时起到减缓反射裂缝的作用。
  第五,用土工合成材料作为水泥混凝土路面的隔离层,最主要的功能是降低新路面面层与旧路面的不合度、减少摩擦阻力以及消减面层下表面在施工过程中产生的薄弱过渡层,以防止水泥混凝土路面过早出现早期板体脱空或断板现象。
  5结语
  道路隔离层的广泛利用,可提高道路使用年限及行车安全。将土工合成材料设置于道路面层与基层之间,能起到防护、过滤、排水等功能。经过各项工程应用得出,加铺土工合成材料隔离层较加铺厚沥青混合料经济、简便、使用快捷,因此,选用土工合成材料隔离层可有效的防治反射裂缝。
  参考文献
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