水泥混凝土路面在长期使用过程中,由于温度、交通荷载、气候因素等诸多原因,不可避免的出现表面光滑、破损、断裂等各种病害。水泥混凝土路面病害加固补强的有效方法之一是在旧水泥混凝土路面上加铺一层沥青罩面层。以往常规做法是直接在旧水泥混凝土路面上加铺沥青罩面层,但由于旧水泥混凝土板在温缩与荷载作用下的变形,造成沥青罩面层在原接缝处反射开裂,从而引起沥青罩面层的破坏。
沥青罩面层的开裂主要是由于旧水泥混凝土板的水平及竖向位移产生的反射裂缝,水平位移主要是由于水泥混凝土板水平向温缩和热胀引起的,竖向位移主要是由于行车荷载作用引起的。当沥青罩面层计算较大拉应变及较大剪应变大于沥青罩面层允许拉应变与剪应变时,罩面层开裂,处理方法有增加罩面层厚度、设置粘结间断层、设置应变消散夹层和罩面层加筋。
设置抗裂贴应力消减夹层是防止旧水泥混凝土路面接缝上沥青罩面层反射裂缝的有效措施,加入抗裂贴后,沥青罩面层位于裂缝处的正应力有明显降低。
在实施过程中可根据旧路路况确定满铺或缝铺方案,当旧路面混凝土板无断裂现象时,应采取缝铺方案,否则采用满铺方案。
在一般车辆荷载作用下,公路三层结构的动稳定度基本取决于表层,而与中、下层关系不大。在目前广泛使用重交通道路沥青和规范规定的混合料骨料级配条件下,如果在面层下部或底面合理采用适合的防裂贴(抗裂贴),既可提高面层的抗裂、防渗性能,还可以对基层或路基承载能力的提高发挥作用,不仅能够相对节省造价和不增加施工难度,而且维修周期将有效延长,破损程度也将减轻。
根据以往实践经验为了减少或延缓新建道路基层(因干缩作用)或旧路面(各种拉应力作用)已有裂缝向上新铺面层反射,可以选用防裂贴,抗拉强度不小于8kN/m,耐温性宜在170℃以上。防裂贴或抗裂贴在面层下面实际所起的作用机理和效果是多方面的(不于反射裂缝)。
抗裂贴能自行愈合较小的穿刺破损,可自动填塞愈合较小的裂缝。抗撕裂强度高,耐久性优良,能有效阻止裂缝再扩张。能有效阻止和防止基层裂缝的发生和发展,能有效对放射性裂缝及分叉裂缝进行处理。工艺简单,不会对环境造成污染。经济效益明显,人工投入少、无设备投入,防水效果,由于其低温柔韧性好、黏结力大,贴接压实后形成无缝隙黏结层,使雨水不能进入基层裂缝。
抗裂贴作用机理分析
沥青路面基层抗裂贴的力学效应表明,高聚合物材料作为一个应力吸收膜,本身属于一种柔性、韧性、高弹材料可吸收基层裂缝向上发展的应变应力,从而延缓裂缝反射到路面结构部分的时间。抗裂贴还具有嵌锁咬合作用,能显着提高开裂断面抗剪切和传荷能力,间接地提高了基层强度和稳定性。沥青基的高材料具有良好的高低温特性,可使材料在高温时不显着变形和流动,低温时不会发生脆裂破坏,保持形状和作用机理不发生变化。
对施工环节把关,尤其对混合料摊铺、压实、接缝质量控制要一丝不苟。重视每道工序细节,细节决定成败。立面防水贴和抗裂贴的应用不仅是重视科技创新和大胆应用新材料的结果,也是养护施工精细化的具体体现。同时也是一种低碳、环保、绿色的施工方法,可明显降低养护费用、节约资源、节约能源、减少环境污染,有利于公路养护可持续发展。
本文提供的是一种抗裂贴及其施工方法,抗裂贴设置在新、旧公路结合处或是白改黑道路裂缝上,为倒梯形或倒三角形沟槽,沟槽内填筑沥青碎石或改性沥青碎石。抗裂贴可以有效吸收和消减应力,防止新、旧路面衔接部位因应力作用而产生的路面病害。
技术原理和创造性:抗裂贴作为一个纵向弹性模量过渡带,采用沥青碎石或改性沥青碎石处理新、旧结构层纵向结合部,沥青碎石结构层抗压缩能力较强,吸收消散两种路面结构的自身及受荷变形应力,防止新、旧结构层因受力变形不同而产生破坏应力,从而防止路面纵向开裂。由于沥青碎石具有柔性的特点,可以与弹性模量较小的旧路结构层整体结合协调受力;同时利用倒梯形或倒三角形沟槽的斜面和沥青碎石具有抗压缩能力较强的作用,能够与弹性模量不同的水泥稳定碎(砾)石、二灰碎石、级配碎石、沥青混凝土、水泥稳定垫层等路面结构层结合形成嵌挤斜面,吸收各方应力。另外,在抗裂贴与新的面层之间可使水平方向的应力通过抗裂贴扩展至更大范围,从而缓解接缝处的应力集中,起到吸收部分拉伸能量的作用,有效改善路面结构应力分布,同时,也减小了面层与基层间的结合力,从而使面层的拉应变也减小。该技术能解决旧路政扩建后的路面病害,有效提高路面使用性能,延长路面使用寿命,降低后期公路养护成本。