沥青路面裂缝如何修补(沥青路面裂缝密封的挑战和解决方案)

Posted 2023-05-31

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沥青路面裂缝如何修补(沥青路面裂缝密封的挑战和解决方案)

研究表明，裂缝密封可将路面使用寿命延长一到九年

致谢：非常感谢路易斯安那州交通研究中心（LTRC）及微信公众号中筑技术的技术支持。

图1.裂缝密封应用

沥青表面开裂混凝土是在路面使用寿命中发展的主要破坏机制。通常，表面裂纹主要是由交通负荷和温度变化引起的。公认的是，通过裂缝渗入的水可能会加速路面的老化，从而导致严重的问题，例如湿气损坏，路基破坏和坑洞。用来控制表面裂缝的最常见的处理方法之一是裂缝密封，这被归类为预防性维护方法。如图1所示，裂缝密封是一种表面处理技术，其中将热浇注的沥青基材料应用于横向和/或纵向裂缝。近年来，裂缝密封在美国引起了广泛关注。在路易斯安那州截至2016年，70％的地区使用裂缝密封进行路面养护，每个地区的年均支出约为91,000美元。尽管这是一个相对较大的支出，但裂缝密封应用的最佳时机仍基于现场经验。此外，裂缝密封对水分破坏的影响尚不清楚，尤其是在地下水位较高的情况下。

最近开始进行研究研究以评估裂缝密封的现场性能。根据这些项目的结果，阿拉斯加和乔治亚州等州的路面使用寿命延长了一到两年，而俄亥俄州和堪萨斯州等州的路面使用寿命则延长了三到五年。另一方面，伊利诺伊州和明尼苏达州等其他州的路面使用寿命延长了6至8年。裂缝密封益处的这些广泛变化与以下施工方法的差异有关：裂缝密封之前的铺装条件（即预处理铺装条件），交通量，气候条件等。因此，重要的是要充分地确保裂缝密封的现场性能评估和量化。

为了应对这一挑战，作者分析了几种裂缝密封的沥青路面，发现裂缝密封将路面的使用寿命延长了1到9年，平均为5.6年，具体取决于每日的交通水平和预处理的路面状况（见图2）。。通常，预处理铺装条件是使用从0到100的数值索引来量化的，其中100是最佳条件。因此，作者开发了一个简单的回归模型，该模型基于平均日行车量和预处理的路面状况等级，估计了由于裂缝密封导致的路面使用寿命的延长。对于特定的裂缝密封候选项目，了解现有的路面状况等级和平均每日行车量，。

裂缝密封的另一个常见挑战是采用这种处理的最佳时机。美国大多数代理商发现，很难确定何时在现有人行道上施加裂缝密封才具有成本效益。众所周知，如果过早地在路面上施加裂缝密封，几乎没有任何益处，因为原始路面几乎所有剩余的性能都没有使用。同样，当在沥青路面使用寿命即将结束时实施裂缝密封太晚时，由于路面已经处于恶化的高级阶段，因此预期对改善路面性能的影响很小[8]。因此，大多数国家机构倾向于基于目视检查和过去的经验来进行裂缝密封，而没有定量地考虑现有路面的状况等级。e。预处理路面状况等级。因此，重要的是评估裂纹密封的成本效益，以便能够确定该处理的最佳应用时机。

为了应对这一挑战，作者使用共同的经济措施评估了几个裂缝密封项目的成本效益。分析了不同裂缝密封项目的计算经济措施，以确定裂缝密封的最佳时机。基于此分析，作者得出结论，应在路面状况等级大于89（相对状况良好的路面）的沥青路面上完全避免裂缝密封，因为在这种情况下，由于所有其他性能，裂缝密封对沥青路面的影响可忽略不计的原始人行道仍未使用。此外，作者得出的结论是，裂缝密封的最佳时机是当路面状况等级从100降至81至85之间的任何状况时（见图3）。

除了先前的挑战外，在路易斯安那州，裂缝密封的使用受到限制，因为早期的研究表明，这种维护措施的性能会受到地下水位高的条件的影响[9]。根据这些研究，裂缝密封可以防止水由于蒸发而从裂缝向上逸出。水分的夹带加速了沥青路面中水分的破坏。然而，在地下水位较高的人行道上使用包括防渗密封在内的任何不渗透处理都可能导致相同的问题。在得克萨斯州，研究项目表明，表面密封可以防止向上移动通过人行道的水蒸发，因此加速了沥青人行道的水分破坏[10]。在科罗拉多州和内布拉斯加州也有类似的发现，因为他们注意到碎屑密封圈下方积水[11]，导致沥青路面的水分损坏。为此，应评估和量化可能影响裂缝密封潜力而导致沥青路面湿气损坏的因素，以确保施加裂缝密封而无需担心任何潜在的湿气损坏。

作者在路易斯安那州交通与发展部（LaDOTD）的帮助下选择并分析了路易斯安那州的一个测试区域。在裂缝密封之前和之后，对该测试部分进行了两次现场访问。在这两次现场访问中，作者均使用探地雷达扫描了整个测试区域，该雷达能够检测人行道下方的地下水分，如图4所示。其他在现场访问期间收集到的数据还包括地面的排水特征。沥青路面，裂缝严重程度，裂缝强度，路面层厚度，路面层类型等。作者使用收集的数据并通过广泛的实验室测试和有限元建模，得出以下关键结论：

如果原始路面是相对不可渗透的（水渗透率小于2x10-6 m / s），则可以在任何雨水强度和任何地下水位深度下应用裂缝密封，而不会因水分夹带而导致沥青路面的水分损坏。
延长的干燥时间后应施加裂缝密封，以确保沥青路面内的现有水量最少。
空气相对湿度较低且地下水位较高的区域中未密封的裂缝预计不会因蒸发加速排水而遭受湿气破坏（剥离）。

基于上述结论，作者设计了一种电子表格形式的用户友好工具，州立机构在计划裂缝密封时可以使用该工具。该工具要求用户输入关键项目条件，例如平均每日交通量，现有沥青路面的厚度，路面条件等级等。对于每次输入，都提供了典型范围和建议值，以指导用户选择设计价值观。根据提供的输入值，该工具将确定裂缝密封的最佳时机，并评估裂缝密封后沥青路面中水分损坏的可能性。