不同类型防反射裂缝措施的现场应用效果与分析

2023-10-23 20:50:14 字數 4863 閱讀 5845

依托广东汕梅高速公路水泥混凝土路面沥青加铺工程,进行了各种防反射裂缝措施的试验路施工,并对其应用效果进行监测和分析。

关键词

沥青加铺 | 防反射裂缝 | 应用效果。

如何防治反射裂缝是刚柔复合路面结构需要解决的主要问题之一。为了研究刚柔复合路面结构不同防反射裂缝措施的实际应用效果,依托汕梅高速公路水泥混凝土路面沥青加铺工程,对各防反射裂缝措施进行了试验路施工,并对其应用效果进行监测和分析。

1、玻纤格栅

国内研究成果表明:在水泥路面加铺工程中使用玻纤格栅,可增强沥青混合料的整体抗拉强度,有效地改善路面结构应力分布,抵抗和延缓由于水泥路面裂缝或接缝引起的沥青混凝土路面反射裂缝的发生,从而提高刚柔复合路面结构的使用寿命。玻纤格栅对于抵抗温度型和弯拉型反射裂缝的能力较强,但其抵抗剪切型反射裂缝能力相对较差,所以当水泥板块存在板底脱空、板角弯沉或弯沉差较大时,玻纤格栅防裂作用将大打折扣。目前,玻纤格栅在我省水泥混凝土路面沥青加铺工程中的应用最广,汕梅高速公路水泥混凝土路面沥青加铺工程中部分路段在水泥路面接缝处铺设玻纤格栅(见图1)。

汕梅高速旧路面断板率较高,平整度不高,板底脱空现象较多,重载车多,超载十分严重。运营一年后,上坡路段出现了一些反射裂缝病害(图2)。为了解接缝或裂缝处实际弯沉量和弯沉差与反射裂缝之间的关系,选取有代表性的路段,并采用图3的布点方法,检测板角弯沉值,计算相邻板弯沉差。对于没有裂缝的路段,以距其最近的一条裂缝为参照,按5m间距确定板缝位置。检测结果如表1所示。

分析表1中数据可以发现,存在反射裂缝的路段,板角弯沉一般大于10(0.01mm)或板角弯沉差大于6(0.01mm)。由此可见,控制接缝或裂缝处板角弯沉量和弯沉差,对于防治反射裂缝至关重要。测板角弯沉值是比较常用的一种水泥板底脱空识别方法,在进行旧水泥路面加铺层设计,尤其是施工作业时,应重视对板角弯沉的检测,努力做到逐板检测,采用板角弯沉值和弯沉差双指标进行控制,并宜根据实施情况适当提高板底脱空识别标准,提高脱空板的识别率。

2、裂缝缓解层

大粒径透水性沥青混凝土裂缝缓解层为单一粒径骨架嵌挤型沥青混凝土混合料,空隙率较大。大粒径透水性沥青混合料由于空隙率较大、沥青含量低,根据断裂力学分析,混合料中没有孔隙或空隙非常小时无论是对称荷载还是非对称荷载作用,裂缝尖端应力状态都有很大的奇异性,当存在较大空隙时将极大地消减了裂缝尖端的应力集中,这就说明在裂缝扩展过程中,大空隙的存在能阻碍其进一步地发展。为了评价大粒径透水性沥青混合料裂缝缓解层的抗反射裂缝效果,选取梅龙高速公路汕头方向k114+300~k114+450作为试验段,将原加铺结构7cmgac-20改为10cmatpb-30+7cmgac-20。

广东省水泥混凝土路面沥青加铺工程中对大粒径透水性沥青混合料的施工经验较少。本试验段裂缝缓解层只有一层7cmgac-20沥青混凝土面层,因此要求裂缝缓解层atpb-30具有较好的高温稳定性能。根据规范的atpb-30确定试验路的级配组成,进行了4个目标配合比试验,具体见表2。采用埃索70号沥青,室内试验结果见表3。根据试验结果可见,由于不掺加石屑,四个目标配合比均不能采集马歇尔试验和车辙试验数据。

为了提高大粒径透水性沥青混凝土的高温性能,从两个方面进行了改进:(1)在保证空隙率的前提下(要求不小于15%),适当增加细集料含量;(2)采用pg82-10改性沥青。试验路的生产配合比见表4。

采用不同的沥青含量进行马歇尔试验,结果见表5。由表5可见,不同沥青用量的马歇尔试验的各项指标均满足规范要求。试验路沥青用量定为3.0%,进行车辙试验,动稳定度ds>6000次/mm。

为了评价试验段压实度和厚度控制状况,于现场钻取芯样4个,现场取样芯样的空隙率介于15.5%~16.0%之间,压实度均大于98%。为了评价试验段渗水情况,现场随机选取并进行渗水试验,由于渗水速度太快,无法得到准确的渗水试验结果。用水车对试验路进行降水,水流很快通过硬路肩排出(图4~图6)。通车运营近一年后,试验路未见车辙和反射裂缝病害。

3、hzzd-4防反射裂缝措施

汕梅高速公路梅州方向k115+500~k117+500实施了hzzd-4防反射裂缝措施。从现场情况来看,应用效果较好,目前未见反射裂缝病害。然而该防反射裂缝措施实施仅半年,长期使用性能还有待继续监测。施工过程如下(图7)

1)跨缝切割10cm宽、1cm深的槽。

2)使用专用材料将该槽填满。

3)在接缝材料上撒布粗砂。

4、聚酯玻纤布

聚酯玻纤布在广东应用较少,技术成熟,施工方便,进度快,但需做好防水措施和避免运料车辆碾压;与混凝土板粘结好,经剪切试验,沥青加铺层与混凝土板抗剪强度在0.8mpa左右。该防反射裂缝措施在汕梅高速公路应用了300m,试验路实施了18个月,目前未见反射裂缝病害。施工过程如下(图8)

1)跨结构缝设置2m宽聚酯玻纤布。

2)用热改性沥青进行粘结。

5、结语

汕梅高速公路先期工程防反射裂缝措施主要采用玻纤格栅,并进行了聚酯玻纤布、hzzd-4、沥青沥青碎石裂缝缓解层试验路施工。由于汕梅高速公路水泥路面路况较差,先期工程实施玻纤格栅后,其防反射裂缝效果不佳。通车运营1年后,聚酯玻纤布、hzzd-4和裂缝缓解层试验路未见反射裂缝病害。经过综合考虑,汕梅高速公路后续工程全线采用聚酯玻纤布,对路况很差的路段采用裂缝缓解层。

全文完。首发于《广东公路交通》2023年第2期。作者简介:李峰(1976.12-),男,广东梅县人,硕士,高级工程师,主要从事公路养护技术与路面施工方面的研究。

落锤式弯沉仪(fallingweightdeflectormeter,简称fwd)与传统的贝克曼梁测量弯沉相比,落锤式弯沉具有使用方便、快速、节省人力、模拟实际情况施加动态荷载,适于长距离、连续测定的特点。美国联邦公路局经过分析对比,确认fwd是较好的路面承载能力动载评定设备,并选定fwd作为实施shrp计划时路面强度评定的重要设备。液压控制的机械锁定装置。

产品特点

易于设置测试参数:可以在测试之前对弯沉落锤次数、提锤高度和冲击荷载进行设定,这是由内置的荷载高度关系而进行转换的。

显示弯沉曲线和载荷曲线:数据采集软件可以实时显示当前每次落锤的弯沉和荷载曲线;后期可以采用数据处理软件查看有效落锤的荷载和弯沉时程曲线。

拖车底盘

拖车式落锤弯沉仪的承载拖车采用德国进口底盘,结构坚固稳定。

采用惯性机械制动系统和橡胶扭杆单独悬挂系统,制动灵敏可靠、行驶平稳。

单轴设计,减小转弯半径,掉头转弯更便捷。

采用球形挂钩与牵引车相连,简捷可靠。

弯沉传感器及测试梁

tp-fwd全自动落锤式弯沉仪可为客户提供测试梁多点式(标准9点)和单点式测量选择。

弯沉传感器采用进口高精度**检波器(geophone),与其它进口弯沉仪一致

弯沉传感器数量1~15个(可选)

车载式弯沉检测设备

由于tp-fwd车载式落锤式弯沉仪采用模块化设计,所以系统可适应安装于多种车载底盘(皮卡车、面包车、商务车等), 在保证系统可靠性前提下,更能大限度满足客户对车载车辆的需求。

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拖车式落锤式弯沉仪的承载拖车采用德国进口底盘,结构坚固稳定。

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数据采集软件

中英操作软件,界面友好,用于建立数据保存文件、关闭数据保存文件、测试参数设置、距离标定、查看或修改传感器参数,易于设置参数和数序,显示弯沉曲线和载荷曲线。

数据分析软件

tp-fwd落锤式弯沉为用户提供全中文的数据处理软件,方便用户对检测数据进行整理和分析,出具检测报告。

主要功能

采集数据的自动导入、导出功能。

数据的归一化处理。

单点分布的统计、计算代表弯沉。

计算贝克曼梁转换系数。

接缝传荷评价、板体脱空评价、模量反算。

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