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        如何更有效防治道路裂縫的惡化


         國內有些瀝青路面在鋪裝后容易產生早期病害,很多情況下裂縫會占有很大的比例,大雨過后,裂縫數量就有驚人的增長,裂縫成為引起公路早期破壞的主要因素,最終裂縫所體現是道路基層的損壞及路面平整度的惡化。

          
          裂縫是最為常見的病害,出現裂縫的原因非常多,由其引起的對路基路面的破壞或導致的其它損失,目前還沒有科學的數據分析,這看似小問題而又不會立竿見影導致嚴重后果的裂縫病害(慢性病),通常不會引起業界的高度重視,加上傳統的貫性行為,即使不斷采用新材料、新技術、新工藝,但因實施時間滯后、對裂縫的認識不足、缺乏科學的工藝和必要的評價檢測手段,限制了必要處治手段的實施和技術的發揮效果。
          
          雖然不能把裂縫比喻為不治之癥,但防治不當而引發的對道路的破壞卻是致命的。本文對裂縫結構的受力分析及惡化分析,如何使用簡單、經濟、有效的完全封層裂縫防治技術,使裂縫能夠穩定,不再惡化,減輕或停止裂縫帶來的道路破壞,減少將來的大修費用,我們對裂縫處治的經驗,隨著對預防性養護的重視,希望給業界提供有益的幫助和參考。
          
          裂縫的結構及惡化分析
          
          一、裂縫的初始階段:單一裂縫
          
          新道路誕生了,伴隨著道路建設過程中諸多的缺陷因素會通過病害的出現表現出來了,這是先天性的不足,裂縫是其中的一個表現形式。我們通常所定義的、理解的、或在工程實踐中所指的裂縫就如圖1所示的單一裂縫,的確如此,從理論上的分析及裂縫的表觀現象來看,這是裂縫初始階段的表現形式。
          
          二、裂縫的實際結構:裂縫區域
          
          事實上,在工程實踐中所需處治的裂縫很少有如圖1所示的單一裂縫,基本上是如圖2所示的裂縫區域,即可見主裂縫的兩邊伴隨著微裂、孔隙、松散的滲水區域。
          
          若要完全消除裂縫病害,費用和可實施的條件將會是很難逾越的問題,解決裂縫病害很難有立即一步到位的措施。如何防治裂縫及其所產生的病害,工程應用中有很多選擇。首先要了解裂縫的破壞過程,才能更有針對性防治裂縫的惡化。
          
          圖2 裂縫區域示意圖
          
          三、裂縫區域的惡化是如何產生的?
          
          隨著雨水(下雪) 的增多和車輛荷載的增大,路面的各種病害增加,有些公路的裂縫數量呈現幾何級數的增長,同時,由裂縫引發的滲水、唧漿、沉陷、坑槽等病害更是無法避免。
          
          水通過主裂縫和其它孔隙、微裂滲水通道進入路基,(在荷載作用下),出現唧漿,弱化路基;(在荷載作用下),產生崩塌,裂縫區域產生更多的(微)裂縫;進入更多的水,(在荷載作用下),裂縫區域產生唧漿和沉陷;在積水和荷載作用下,面層脫落,產生坑槽,破壞路基。裂縫的發展是動態,是不斷的惡性循環過程。
          
          如何更有效防治裂縫的惡化
          
          裂縫的結構是動態的,這與橋梁伸縮縫結構很相似,裂縫寬度會隨氣溫等環境變化而產生變化,但裂縫兩邊角不像橋梁伸縮縫鋼鐵結構能承受輪載的沖擊,裂縫在輪載沖擊時容易產生崩塌,故需要在裂縫壁里有防止塌裂的支撐力。如果裂縫不進水的話,裂縫所帶來的破壞是有限的,即是說裂縫的惡化會很緩慢。一要防裂縫塌裂,二要防裂縫滲水,即防塌裂和防水要同時進行。
          
          一、正確理解有效的防水區域
          
          水是無孔不入的,必須把裂縫區域的所有滲水通道封閉,這包括主裂縫及其周圍的微裂,孔隙。在具體的工程實踐中,要把看得見的主裂縫用膠質材料進行封閉后,再把周圍的微裂縫、孔隙等可能的滲水通道用有滲透性和粘結性的材料進行封閉,形成防水層,達到完全封閉的效果即我們稱之為完全封層的技術工藝。
          
          二、使用無損傷的處治工藝
          
          裂縫區域是脆弱的,任何損傷勢必帶來裂縫更大更快的惡化,如圖6中裂縫里的石粒對裂縫壁起著重要的支撐作用,防止和減少裂縫在輪載沖擊時裂縫兩邊的塌裂(這如同鑲嵌牙齒一樣),故在主裂縫的封閉過程中,應防止機械外力對主裂縫的結構有任何的改變。使用無損傷的工藝對裂縫封閉的同時起著保護裂縫惡化的效果,對較寬的裂縫應撒上適當的石屑,產生擠嵌連結作用,即封閉裂縫的同時,把外力在裂縫上產生的集中沖擊力轉化為對裂縫壁的支撐力,達到防止裂縫崩塌的效果,
          
          防治裂縫惡化的工程實踐
          
          一、河惠高速簡介
          
          河惠高速于2001年開通運營。大部分屬于山區高速,道路特點是高填方路段較多,因此由路基不均勻沉降和水穩基層收縮開裂等原因引起的反射裂縫病害就較為突出。
          
          河惠高速在雨天過后,雨水通過路面裂縫和路面孔隙滲透路面結構層甚至路基,使路面產生唧漿、塌陷、坑槽。滲水唧漿問題對于路基和路面結構整體強度的損害是相當嚴重的,及時地對裂縫進行防水封堵就顯得很重要了。
          
          二、魁道壓縫帶和CAP技術簡介
          
          (一)魁道壓縫帶的技術特點和施工要求
          
          1. 無損傷的裂縫處理技術:魁道壓縫帶對脆弱的裂縫區域不再產生破壞,魁道壓縫帶與裂縫區域形成緊密的連接體,加強了裂縫的強度,提高了裂縫處路面抗松散、抗崩邊、抗崩縫和進一步發展成坑槽的能力,遏制裂縫進一步發展成坑槽。尤其是其較大的伸縮變形能力,使其較瀝青類封縫材料有著適應裂縫隨溫度變化的能力,不至于因裂縫隨溫度變化重新張開等優點。
          
          2. 簡單快捷,隨時隨地:魁道壓縫帶操作簡單,無需設備,裂縫粘貼完畢,即可通車。隨時隨地,有縫就補,無須等到路面有大量裂縫時才進行處理,即時防止裂縫對道路產生的進一步破壞。
          
          3. 適用性強:魁道壓縫帶可同時用于水泥、鋼板、瀝青路面、小坑槽、水井蓋的各種裂縫包括反射裂縫的處理,亦可用于封層罩面等施工前的裂縫處理。壓縫帶可隨裂縫走向隨意拐彎,不受急轉彎裂縫的限制,能100%的沿著裂縫封縫,保障封縫質量??缐嚎p帶適應溫差大的區域。在路面高溫時,魁道壓縫帶不會被擠出和給車輪碾走,污染路面;在低溫時,魁道壓縫帶區域不會形成凹陷,產生積水結冰,杜絕水從縫隙進入裂縫??缐嚎p帶施工過程無噪聲和飛揚的塵土。
          
          4. 施工要點:
          
          *清潔縫邊路面的灰塵、臟物;
          
          *根據縫寬確定裁取壓縫帶寬度,準備好壓縫帶;
          
          *用噴火槍將壓縫帶加熱,沿裂縫位置將壓縫帶緊貼于縫口,加熱的溫度以其表面變得油滑就可以粘貼了。
          
          (二)魁道CAP瀝青還原劑的技術性能和施工要求
          
          1. 魁道CAP:是一種含活化物的冷混合還原劑,對老化的瀝青路面、橋面進行滲透和粘接,激活老化膠質和恢復其原有性能,提高原有瀝青的抗剝落能力,形成新的保護封層,延長道路使用壽命。
          
          2. 魁道CAP瀝青還原劑主要防治的病害:防治瀝青混凝土壓實度不足、不均勻、混合料離析、鋪裝時溫差大等引起的水破壞;防治麻面、剝落、松散、滲水、微裂縫、瀝青老化、早期唧漿等引起的路面破壞。CAP使瀝青張力增強,降低溫感,預防微裂縫的產生。
          
          3. 魁道CAP瀝青還原劑適用的路況條件:從目前的使用效果看,路面反射裂縫開始冒出、路面完整性好、存在表面細料剝落、麻面、局部松散、滲水、微裂縫、瀝青老化、早期唧漿等早期病害、抗滑性能較好的半剛性基層瀝青路面上作為預防性養護措施是合適的。
          
          4. CAP施工:小面積涂刷,大面積噴灑。
          
          5. 施工要求:1,在施工前將表面的塵土和其他雜質清洗干凈并將其吹干;2,路面保持干燥和表面溫度為5°C以上時才可以組織施工,雨天或雨后不宜施工;3,對裂縫、坑槽、松散等預處理后再噴刷CAP效果更好
          
          三、魁道壓縫帶和CAP(完全封層)的施工應用
          
          2005年3月開始,作為快速、高效、封水性能持久、成本相對較低的防止路面水損的魁道壓縫帶和魁道CAP瀝青還原劑陸續在河惠高速公路K55~K79裂縫病害較為嚴重的路段(見表1,表2所示)進行預防性養護實驗和推廣使用,作為目前常用的預防性措施之一,路面養護的實際技術和經濟效果明顯,其性價比有其獨到的優勢。
          
          1. 2005年魁道壓縫帶和CAP(完全封層)的施工應用
          
          表1 2005年3月魁道完全封層施工的位置和數量
          
          冷補灌縫膠
          
          (2) 裂縫觀察分析如下:
          
          魁道壓縫帶不僅完美嵌入裂縫內,而且所有裂縫區域無松散、無微裂、無崩邊、無脫粒,即使是較嚴重的反射裂縫,亦能夠起到完全封水及杜絕唧漿現象,裂縫區域的病害破壞沒有再發展,完全封層處理瀝青裂縫可以說是十分完美(如圖7)。4. 2006年12月(雨后)路面巡查
          
          2006年12月11日至13日連續3天的中小雨,使得路面的各種病害暴露出來。通過這次雨后巡查,我們可以更清晰、更直觀、更全面地考察魁道壓縫帶和CAP養護效果。其結果如下:
          
          (1) 2005年施工的路段
          
          表1段(K55+000~K55+300和K55+800~K56+100):無裂縫無唧漿出現。
          
          使用魁道完全封層處理裂縫后,原裂縫區域沒有再發現病害。裂縫用魁道壓縫帶封縫后,再噴灑了CAP,主裂縫和細裂縫分別被魁道壓縫帶及CAP封堵,雨水侵入路面(路基)的機會大大減少,路面基層水損害減弱,使得裂縫區域不會產生崩邊、脫粒而導致滲水現象。
          
          四、裂縫病害處治分析及建議
          
          廣東是多雨水地區,特別多強臺風和長降雨。雨水會通過裂縫進入路面基層,在高速行使的車輪荷載以及動水壓力等綜合因素作用下,裂縫病害就會發展擴大,裂縫病害給路面所造成的破壞是巨大的。對如下裂縫增長的分析,我們可以更清楚地了解到預防性養護的重要性和緊迫性。
          
          1. 裂縫快速增長
          
          2005年3月,在未進行道路預防性養護前,河惠一期高速路面路況大致相同,主要以裂縫病害為主,但仍不嚴重。我們將2005年3月施工調查時裂縫病害最嚴重的一公里(右幅K55~K56)與2006年11月施工調查的一公里(右幅K77~K78)對比時,我們發現裂縫病害的長度較之兩年前增長了超過8倍。
          
          2. 裂縫引發的其它病害
          
          河惠一期多是高填土路段,路基不夠穩定,在水的破壞下,在2005年發現的小、輕微裂縫迅速發展成2006年可見的嚴重的、連續的網狀裂縫帶。特別在輪跡帶上更容易產生連續的沉陷及長縱裂縫網。在長降雨水后,產生的唧泥、沉陷破壞特別嚴重,05年沒有發現的唧漿、沉陷和坑槽現象,在06年很快大面積產生嚴重坑槽、沉陷等病害。裂縫區域不再平整,右幅K75~K78多處路段宛如“搓板路”,以致于造成路況的惡化。
          
          3. 裂縫處治必須及時
          
          早期的裂縫病害如不及時給予處理,裂縫迅速發展并擴大,將成幾何級般增長。盡早處理路面裂縫病害,提倡預防性養護,“防范于未然”,是養護工作的關鍵。
          
          顯然,裂縫的發展是動態的,要防止裂縫滲水而引起病害的惡化,要做好裂縫處治工作的及時性,隨時隨地,有縫就補,把裂縫病害封堵在萌芽狀態,防微杜漸。病害越早處理,投入的資金也越少。
          
          4. 裂縫處治必須有效果
          
          采取科學、有效果的裂縫處治技術,為防止因裂縫引起的沉陷唧漿及基層惡化,主裂縫和裂縫區域的細裂縫都要同時得到封閉防水,強調整個裂縫區域處治。河惠高速一期的裂縫病害曾使用過多種處治方法,但都沒有完全封閉裂縫,效果不大??缐嚎p帶+CAP(1+1>2的效果)完全封層技術,即魁道壓縫帶處理主裂縫和CAP處理微小裂縫、松散、崩裂,兩種材料優勢互補,可以整體解決裂縫區域病害問題,是一種科學有效防止裂縫區域滲水的無損傷裂縫處理技術。
          
          5. 裂縫處治施工質量
          

          首先,起用技術過硬和責任心強的施工員,建立強有力的監管及質量保證體系;其次,“地毯式”檢查及處治,細微裂縫也要徹底封堵。
          
          結論
          
          預防性養護的目的是防止路面的早期破損,實現和增加路面的使用壽命。從表觀狀況說,預防性養護是減小和推遲裂縫、唧漿等病害的產生,以最簡單的方法、最低的成本、對交通影響最小的方式,在一定的時間段內讓道路資產得到保值。
          
          多年的預防性養護的實踐中得出,使用再生養護產品、微表處、薄層罩面之前,對裂縫等病害的預處理是必須的,這一環節缺失的話,其它活動是會大打折扣??缐嚎p帶+CAP技術方案處理后的路段效果最好――施工兩年內無唧漿、無裂縫;即使經過長時間強雨水,路面也無新裂縫產生;較嚴重的反射裂縫區域亦無松散、無微裂、無崩邊、無脫粒,能夠起到完全封水及杜絕唧漿現象;裂縫區域的病害破壞沒有再發展,延長了道路使用壽命??喇a品施工工藝簡單,性價比明顯優于其他工藝,魁道完全封層技術不失為防止路面水損害的簡單、經濟、有效的預防性養護手段,應該在道路預防性養護和矯正性養護中大力推廣應用。
           時間:2022-01-23


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