鉴于目前二灰碎石基层设计采用《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-93)存在着干缩裂缝较多,施工中石屑用量过大、来源困难、造价过高等问题,我所对一些发生基层裂缝的沥青路面进行了现场取样调查,并对沪嘉高速公路、济青高速公路进行
了实地调查。同时,我们根据江苏实际情况采用多种配合比及集料进行配合比设计和无侧限抗压强度试验。现将我们对二灰碎石配合比设计的初步研究结果介绍如下,与大家共同探讨。
1 横向裂缝是高等级公路沥青路面的主要缺陷之一
沥青路面裂缝尤其是横向裂缝,近年来已成为沥青路面的主要病害之一。不论其面层是国产沥青还是进口沥青,都会不同程度地出现横向裂缝。沪嘉高速公路1988年竣工通车后,1992年横向裂缝达300多条,1993年每隔12~20m一条,1994年每隔12~
15m一条,全线已有1000余条横向裂缝,莘松高速公路1990年12月峻工通车,经过三年的通车使用,也出现了横向裂缝,200条,其共同特点是所有裂缝有些横向裂缝间距在12~15m之间,1994年裂缝约有都是上宽下窄,横向裂缝大都贯穿路面全宽。济青高速公路1993年底通车,在济南段(Ⅰ标段)也有横向裂缝。以上A5源困难、造价过高等问题,我所对一些发生基层裂缝的沥青路面进行了现场取样调查,并对沪嘉高速公路、济青高速公路进行
了实地调查。同时,我们根据江苏实际情况采用多种配合比及集料进行配合比设计和无侧限抗压强度试验。现将我们对二灰碎石配合比设计的初步研究结果介绍如下,与大家共同探讨。
1 横向裂缝是高等级公路沥青路面的主要缺陷之一
沥青路面裂缝尤其是横向裂缝,近年来已成为沥青路面的主要病害之一。不论其面层是国产沥青还是进口沥青,都会不同程度地出现横向裂缝。沪嘉高速公路1988年竣工通车后,1992年横向裂缝达300多条,1993年每隔12~20m一条,1994年每隔12~
15m一条,全线已有1000余条横向裂缝,莘松高速公路1990年12月峻工通车,经过三年的通车使用,也出现了横向裂缝,200条,其共同特点是所有裂缝有些横向裂缝间距在12~15m之间,1994年裂缝约有都是上宽下窄,横向裂缝大都贯穿路面全宽。济青高速公路1993年底通车,在济南段(Ⅰ标段)也有横向裂缝。以上公路路面结构见沪宁高速公路所做的试验路也出现了横向裂缝。这些裂缝的最终结果导致路面雨雪水不断下渗 ,行车后造成路面唧泥,最终导致路面损坏。
国外的观点是,半刚性基层在铺筑沥青路层之前或之后必然要产生裂缝,并造成反射裂缝,需经常采用加厚沥青面层来减轻反射裂缝。美、加、英、法、日、澳等国不少学者认为,要求沥青路面不裂是不可能的。由此可见,横向裂缝已成为沥青路面
的主要问题之一,其发生是不可避免的,但尽可能减少并推迟其发生的时间则是可能的。
通过我们的初步研究分析来看,除施工质量外,二灰碎石中集料级配偏细是造成二灰碎石裂缝的重要原因。
2 现有路面裂缝情况及原因分析
从我们对一个试验段沥青路面裂缝调查情况来看,裂缝大多为横向贯通裂缝,也有个别地方有纵向裂缝,大约5~10m一道,在全段分布,表面裂缝间隙大小不等,在0.1~2mm之间,且不论路堤高低均有裂缝存在,这就排除了沉降对裂缝产生的影响。
在对钻孔所得芯样来看,无论二灰碎石厚度多少(20~33cm)其裂缝均从上到下全部贯通,且裂缝宽度较大,在1~2mm左右。大粒径集料在芯样中呈悬浮状,无嵌挤,属悬浮式二灰碎石。该试验段二灰碎石组成设计为石灰:粉煤灰:粒料-8:17:75,混合料中
集料的颗粒组成采用交通部《公路路面基层施工规范》(JTJ034-85)规定(见表2)。
监理及施工报告表明,二灰碎石基层、二灰土底基层和构中沥青面层的裂缝是由半刚性基层引起
的反射裂缝。壳牌沥青路面设计方法在概括各国的观点和使用经验时指出,水泥稳定基层上沥青路面的厚度取决于允许产生裂缝的程度,常在15~25cm之间变化。在第43届世界道路会议半刚性路面的综合报告中关于裂缝的论述仍是反射裂缝的概念。
国外在高等级公路上采用半刚性基层材料主要是水泥处治材料,它包括贫混凝土和水泥稳定粒料土,也有采用石灰粉煤灰集料或石灰、水泥、粉煤灰集料做沥青路面基层的,但规模要小得多。而我国沪嘉、西临、沪宁、莘松等高速公路都采用了含粉
煤灰集料的半刚性基层沥青路面,因此反射裂缝是半刚性基层的一个主要特征。
从机理分析,半刚性基层材料的缩裂分为因温度变化而造成的温缩与因含水量变化而造成的干缩两种。水是影响此类材料温缩的主要因素,特别是在非饱水状态时影响较大。试验结果表明,当温度在0°~10°C时,在最佳含水量附近总出现最大的温缩
系数。干缩的基本原理是由于水的蒸发而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间作用、材料矿物晶体或凝胶体间水的作用、碳化收缩作用等引起的整体宏观体积变化,结合料的矿物成分和分散度影响最大,集料可使干缩降低。可见初期养生不良或含增
加对水的作用减少,龄期增加、强度提高水量太大必将导致很大干缩,特别是二灰碎石机7d后干缩才趋于稳定。