城市道路改造中的防开裂技术及其应用措施.pdf

总658期2023年第28期（10月 上）0 引言我国经济快速发展背景下，城镇化建设正在如火如荼开展，新城区建设的同时，部分老城区道路在运行一段时间后综合性能已经出现一定下降，需要进行翻新1-3。城市道路不仅对城市外观产生直观影响，同时还是城市交通基础设施的重要组成部分。当前经济进一步发展背景下，人们物质生活相对丰裕，对精神生活提出了更高要求，对于道路工程的要求也更加倾向于路基稳固、路面平顺、道路抗磨损等方面。为进一步提高路面工程整体质量，需要采取措施改善老旧城区道路整体运行状态，这也是当前老旧道路翻新改造工程快速发展的原因之一4-5。老旧城区翻新工程中常由于各种原因出现路面裂缝等问题，而在交通流量较大的区域开展道路翻新工程时，往往工期更短，同时施工空间也受到一定限制，导致路基的翻新工作面临诸多困难，影响最终的道路质量控制工作开展效果，导致实际开展老旧道路翻新工程时的路面裂缝问题常常难以有效控制6-8。本文结合老旧城区道路改造工程具体案例，分析了翻新工程中常见的裂缝产生原因，并应用抗裂贴、橡胶应力吸收层、软弱路基快速处理技术等多种防开裂措施对路基进行处理，同时采取抗车辙剂、抗剥落剂以及自黏性聚酯玻纤布等措施来提高沥青混合料的稳定性，进而有效控制老旧道路翻新改造工程中常见的裂缝问题。1 路面裂缝原因分析沥青路面受到来自路基和周围环境的影响，长期服役过程中路面可能出现裂缝等问题。裂缝的生成过程如果是由基层逐渐向上蔓延，则称为反射裂缝，而后由于温度变化、路面渗水、软土处理不当等原因导致裂缝进一步发展，最终表现为路面裂缝。本文案例中，裂缝的问题包含如下6个方面：1）案例中道路工程所在位置交通流量较大，常有重载车辆驶过路面，因而在高温状态下容易出现车辙，甚至引发裂缝问题。2）部分老旧道路在施工时就存在软弱地基问题，后续处理时如果不能妥善处理也会导致路面裂缝问题。3）由于道路基层建设距现在已有一定时间，因而可能出现反射裂缝等问题。搭接道路基层时由于车辆荷载、温度变化等因素，导致基层应力集中，形成反射裂缝。4）老旧道路和新道路之间所用材料不同，最终表现出的变形系数、刚度等参数也不尽相同，可能会导致反射裂缝。5）老旧道路已经服役一段时间，受到各种因素作用，部分材料已经出现老化，路基当中普遍存在一定程度的裂缝问题，而在路面渗水等问题的影响下，路基软化加剧，进而导致路面裂缝。6）由于需要在繁华街区开展施工，因而施工应当尽量降低对周围交通的影响，需要控制施工周期，通常需要当天施工，第二天就直接通车，这也对材料的各项性能提出了更高要求。2 裂缝机理道路裂缝的产生原因通常体现在剪切作用、受拉屈服以及疲劳损伤等方面。道路基层和道路面层之间温度敏感性不同，因而在温度条件变化剧烈的情况下，收稿日期：2023-03-09作者简介：梁金昌（1995），男（满族），河北承德人，助理工程师，从事道路工程建设相关工作。城市道路改造中的防开裂技术及其应用措施梁金昌（中建路桥集团有限公司，河北 石家庄 050000）摘要：为保证老旧道路改造工程的施工质量，从软弱路基快速处理、路面构造优化以及沥青材料性能改善等方面出发，提出了针对性的老旧道路翻新改造防开裂技术，并结合老旧城区道路翻新工程实践，探究路面裂缝等病害问题的具体控制策略，以达到开裂概率低、使用质量高及行车舒适性好的道路改造效果。关键词：沥青路面；防开裂技术；老旧城区；道路翻新；改造施工中图分类号：U418.8文献标识码：B82交通世界TRANSPOWORLD会使基层面层之间出现不同程度的胀缩情况，进而对面层产生推拉应力，长期作用下就会导致疲劳损伤。而在气温较低的情况下，也会由于基层面层之间出现不同程度的收缩，在翘曲变形的影响下导致面层受到较强的拉应力，这一应力大小超出材料屈服应变时就会造成受拉屈服。在此基础上，如果地基出现不均匀沉降，或者短时间内车辆荷载较大等问题，将会进一步导致应力集中甚至出现微裂缝，最终产生剪切破坏。3 城市道路改造防开裂技术应用案例工程位于中心城区的主干道路，交通流量较高，需要在夜间进行作业，施工后短时间内就需要恢复通车，因而需要一种新型路面结构体系，在解决路面裂缝问题的同时确保能够尽快投入交通应用。3.1 基层老旧道路的路基存在软弱路基问题，因而可以使用快干混凝土快速处理软理路基问题，避免渗水和不均匀沉降等问题，使部分开裂隐患得到控制。3.2 高分子抗裂贴3.2.1 高分子抗裂贴功能抗裂贴是一种滚卷式阻裂防水隔膜，是由1.5 mm或2 mm厚的聚合物防水膜涂在抗皱抗重载型聚丙烯材料上，经严格工艺碾压复合在一起。铺设高温沥青混合料时，应确保抗裂贴最顶面一层的高强织物不由于温度影响而引起变形，保证沥青混合料结构层能够形成局部高强沥青混合料结构层。上涂层的高聚物在受热熔化后会通过织物中的缝隙孔径渗出，并与沥青混合料产生良好黏结。下涂层的基面坑洼则会由熔化高聚物进行填充，同时强化了基面和材料的黏结效果，确保成型的复合夹层具备优良的防开裂性能和防渗性能。在对路基完成基础处理后，在其上铺设抗裂贴可以进一步提高路面抗拉强度，并通过形成防渗层起到抗渗作用，进而在隔断应力传递的同时，降低裂缝问题发生概率。3.2.2 抗裂贴工艺在本案例项目中应用抗裂贴时，首先需对施工环境进行清理，避免路面存在灰尘或杂物，而后对软弱路基和路基裂缝等进行基础处理后找平，最后铺设高分子抗裂贴并进行滚压处理。3.3 橡胶应力吸收层案例工程中存在沥青层应力集中问题，可以通过在沥青混凝土下方设置橡胶应力吸收层来对应力进行吸收，同时橡胶应力吸收层具有优异的可塑性，因而能够对裂缝延伸进行有效控制，避免裂缝发展至路面，整体提升沥青路面的使用品质。橡胶应力吸收层的铺设示意图如图1。图1 橡胶应力吸收层的设置示意橡胶应力吸收层具有一定黏结作用，同时能够防止水损坏问题，遏制裂缝生成，具有良好的应用效果。3.3.1 抗反射裂缝橡胶沥青应力吸收层会通过碎石和橡胶沥青的黏结，形成裂缝反射结构层，厚度在1 cm左右，如果水稳层产生裂缝或路面产生裂缝，则裂缝蔓延至裂缝反射结构层时，应力将不会进一步传递，进而达到抑制裂缝的效果。3.3.2 抗水损坏橡胶应力吸收层中含有一定的沥青组分，应用后会在路面上形成一层沥青薄膜以起到防渗的效果。而在路面铺设沥青混合料时，橡胶沥青应力吸收层当中的沥青组分会在温度作用下二次熔化，熔化的沥青料会在压实过程中填充进面层混合料的底部裂缝当中，阻止了水分滞留，进一步强化了防水效果。3.3.3 黏结作用橡胶沥青的黏性良好，在工程中能够和路面产生良好的黏结作用。具体应用时，应力吸收层的材料不同，获得的效果也有所不同。其中，由土工织物形成的应力吸收层施工相对简便，但难以起到防反射裂缝的效果。由碎石基层形成的应力吸收层则能够有效解决反射裂缝问题，但与此同时其连续性也相对较差，同时价格较高。而橡胶沥青应力吸收层相较于前两种材料，应用效果最佳。橡胶沥青的洒布量在一定程度上影响路面的剪切强度，现将相应试验数据如表1所示。表1 不同橡胶沥青撒布量条件下的剪切强度橡胶沥青洒布量/（kg/m2）剪切强度/（kN/m2）1.50.8820.912.21.012.51.042.70.8930.85由表1可知，橡胶沥青洒布量从2.22.5 kg/m2范围内取值时，材料的剪切强度达到峰值，结合工程实际经验得出，洒布量维持在 2.3 kg/m2时具有最优的施工83总658期2023年第28期（10月 上）效果。3.4 自黏型聚酯玻纤布自黏性聚酯玻纤布能够有效地适应沥青施工过程中形成的高温环境，由于其材料为非织造玻纤和聚酯，在实际应用时还能够形成防水层来避免道路破坏问题。同时，黏性聚酯玻纤布具有较强的抗拉强度，而其延伸率则相对较低，借助这一特性，将其在路面工程中应用时能够有效避免反射裂缝等问题，提升道路的使用质量。3.5 混合料性能优化1）温拌剂。案例工程开展于秋冬时节，这一季节周围环境温度相对较低，由于施工在夜间开展，温度更低，因而需要确保材料温度，避免影响最终施工质量。在实践中，应用热拌技术时需要严格控制材料温度，确保混合料温度能够有效满足摊铺温度要求，同时运输过程中应做好保温处理，确保材料运送至施工现场时，温度能够维持在120150，最高不得大于160，对低温环境下的沥青摊铺质量提出了较高要求。而通过使用温拌料，拌和环节的温度则可以适当降低约40，而在现场摊铺与碾压环节，施工温度还可降低 30，大幅降低了寒冷季节的温度控制要求，方便了现场施工，不仅明显减少了施工中的温室气体排放，有效降低了能量消耗，提高了文明施工程度，而且能延缓沥青老化，保证沥青混合料的使用效果，提高路面成型质量，同时有利于尽快开放交通，缩短工期、降低交通影响。2）抗剥落剂。抗剥落剂的分子结构当中存在活性基因，因此能够与骨料发生吸附反应，增强两种材料之间的黏结作用，这也是抗剥落剂能够强化沥青混合料抗水性能的原因所在。应用抗剥落剂能够避免渗水问题导致的裂缝扩展，实现防开裂的目的。3）抗车辙剂。应用抗车辙剂能够恢复路面变形，增加路面黏性，且具有加筋效应，能进一步强化沥青混合料的防开裂性和稳定性。在沥青混合料中掺入抗车辙剂后，可以有效抑制高温和水损害效应，降低路面软化、起裂的概率。对于不同的添加剂掺量与沥青混合料类别，所能实现的沥青路面使用性能指标效果也存在差异，具体的影响关系如表2所示。表2 不同添加剂掺量条件下的各沥青混合料关键指标沥青材料类别AC-13CAC-20CAC-13C（改性）AC-20C（改性）抗剥落剂（%）0.340.340.980.98温拌剂（%）0.70.70.70.7抗车辙剂（%）0.40.4最佳油石比（%）4.93.94.93.9马歇尔稳定度/kN9.9611.5310.649.74流值/mm2.912.492.562.694 结束语老旧城区道路改造工程当中，路面裂缝问题是常见且容易对工程质量产生负面影响的主要因素之一。为有效控制路面裂缝，施工时应采取适合的工艺，选择符合工程需求的道路结构和混合料，应用新型防裂缝路面结构及防开裂技术，解决道路质量病害问题，缩短工期，提升工程整体质量，延长服役年限。1）通过应用橡胶应力吸收层、自黏性聚酯玻纤布以及抗裂贴等方式，对路面结构进行优化改进，有效解决了应力集中问题，避免了裂缝的出现与发展，延长了路面的使用寿命。2）通过应用抗剥落剂、温拌剂以及抗车辙剂等掺加剂，实现对混合料性能的改良调整，有效降低了低温季节施工所需的拌和与摊铺温度，利于现场质量控制，同时延缓了沥青老化问题，提高了混合料的防开裂能力和稳定性。参考文献：1 童申家，廖方方，王乾.紫外光作用下沥青路面的老化与车辙关系分析J.广西大学学报（自然科学版），2017，42（4）：1490-1495.2 张苛，张争奇，罗要飞.基于圆柱形芯样的沥青路面现场抗车辙性能评价标准J.硅酸盐通报，2018，37（6）：1951-1959.3 魏婷婷，郭志坚，李文凯.温拌沥青混合料薄层罩面路用性能研究J.公路与汽运，2022（3）：51-55，59.4 陈星，晏元湘，邓朝，等.抗反射裂缝技术在三峡坝区主干道改造中的应用J.中外公路，2012，32（6）：100-102.5 杜玉良，陆跃飞，薛明.聚酯玻纤布的工程性质J.公路交通科技（应用技术版），2010，6（7）：42-45.6 王书雄.浅谈道路改造工程中产生反射裂缝原因与防治措施J.建筑工程技术与设计，2016（21）：1315.7 赵志明.城市既有道路改造过程中路面纵向裂缝的产生原因与防治措施J.中国高新技术企业，2009（15）：195-196.8 王敏，张东长，窦彦磊.“白改黑”工程中常用反射裂缝防治材料效果分析研究J.公路交通技术，2010（4）：38-42.84