淺析瀝青路面裂縫的產(chǎn)生原因及防治

張明喜

(新疆道路橋梁工程總公司第一工程處)

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程的加速，以市政道路為基本骨架的交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，在市政道路建設(shè)中瀝青混凝土路面以其平整度好、施工無(wú)接縫、行車舒適以及噪音小、易于維護(hù)等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，但由于材質(zhì)、技術(shù)以及施工等諸多因素影響導(dǎo)致瀝青路面不同程度的出現(xiàn)各類裂縫，裂縫的出現(xiàn)直接影響了行車速度、安全等使用品質(zhì)，并對(duì)路面的使用壽命及道路投資效益均會(huì)產(chǎn)生明顯的負(fù)面效應(yīng)，因此對(duì)瀝青混凝土路面裂縫進(jìn)行預(yù)防處治研究對(duì)延長(zhǎng)路面使用功能、使用周期，保障道路投資效益具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 瀝青路面裂縫成因分析

1.1 設(shè)計(jì)因素

設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)瀝青標(biāo)號(hào)選用不合理，由于瀝青膠結(jié)料對(duì)溫度敏感性強(qiáng)，材料低溫性能不能滿足區(qū)域內(nèi)溫度變化導(dǎo)致溫度應(yīng)力產(chǎn)生引起裂縫;路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或路面厚度不夠，或由于對(duì)路面設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的增長(zhǎng)估算偏小導(dǎo)致設(shè)計(jì)路面強(qiáng)度不足而無(wú)法適應(yīng)車輛荷載要求，導(dǎo)致路面裂縫的生成;地面下水電管線埋深不足，導(dǎo)致由于基層壓實(shí)不平而引起路面開(kāi)裂。

1.2 材料因素

市政道路多采用收縮性較小的半剛性基層，而面層瀝青油源、低溫延性、勁度以及抗老化性能等品質(zhì)均影響瀝青混凝土性能，或?yàn)r青混合料過(guò)細(xì)，油石比過(guò)低或燒制過(guò)火;混合料內(nèi)集料級(jí)配不合理或石料偏少，以及瀝青原料延性差或混合料粘接力過(guò)低等均會(huì)導(dǎo)致裂縫的形成;傳統(tǒng)市政道路基層多采用石灰土基層作為主要承重結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足大量交通荷載要求，因此由基層破損逐步發(fā)展到路面破損，同時(shí)半剛性基層材料選擇差異也會(huì)導(dǎo)致因其收縮性能不同而引起裂縫生成。

1.3 施工因素

路基填土壓實(shí)度不足導(dǎo)致路基產(chǎn)生不均勻沉降，或接縫部位壓實(shí)度不足而在荷載作用下生成裂縫;半剛性基層產(chǎn)生的干燥收縮、低溫收縮過(guò)程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力大于基層的極限抗拉強(qiáng)度或基層在鋪筑時(shí)隨混合料水分減少而產(chǎn)生的干縮應(yīng)力均導(dǎo)致裂縫生成;基層混合料的離析或因碾壓不密實(shí)、機(jī)械組合不合理等因素導(dǎo)致基層上部細(xì)料上浮而形成強(qiáng)度較弱的薄層，其在荷載作用下生成裂縫;半剛性基層養(yǎng)生不足或養(yǎng)生未撒布封層或透油層，導(dǎo)致暴曬時(shí)間過(guò)久而產(chǎn)生裂縫;施工填土壓實(shí)度不夠?qū)е侣坊痪鶆虺两诞a(chǎn)生而生成裂縫;混合料攤鋪時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，表面溫度過(guò)低或內(nèi)部溫度較高時(shí)采用重型機(jī)械碾壓導(dǎo)致路面表層切斷而出現(xiàn)裂縫;對(duì)施工縫處理不當(dāng)、接茬部位碾壓不正確而導(dǎo)致裂縫生成，碾壓時(shí)壓路機(jī)加減速過(guò)猛或轉(zhuǎn)向時(shí)速度過(guò)快導(dǎo)致裂縫生成。

1.4 荷載因素

隨著車輛增多超載現(xiàn)象也越來(lái)越多，超載車輛累計(jì)軸次增大會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)彎沉值減小，并且超載車輛的振動(dòng)沖擊也會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生一次性破壞作用，行駛中超載車輛剎車以及上下坡過(guò)程中對(duì)瀝青面層也形成剪切破壞，并且超載會(huì)導(dǎo)致超出路面基層的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度而導(dǎo)致底層提前產(chǎn)生拉裂。

1.5 環(huán)境因素

在寒冷季節(jié)施工時(shí)環(huán)境溫度低于要求溫度時(shí)，瀝青面層或半剛性基層由于低溫收縮產(chǎn)生收縮裂縫或干縮裂縫，在新舊路面交接部位由于不均勻沉降而導(dǎo)致裂縫生成;在舊路面表層加鋪瀝青面層時(shí)原路面上已有裂縫可反射到瀝青面層而生成反射裂縫等。

2 瀝青路面裂縫防治措施

2.1 設(shè)計(jì)措施

選用抗沖刷性能好、干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)小、抗拉強(qiáng)度高的半剛性材料做基層，并選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青面層;結(jié)合當(dāng)前多采用較粗級(jí)配及具有較強(qiáng)的抗滑抗車轍能力的材料，但該類材料空隙率偏大、荷載傳遞能力較差且耐疲勞能力相應(yīng)下降，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用含蠟量低、抗老化及高溫性能較好的改性瀝青或?yàn)r青瑪蹄脂碎石混合料，并應(yīng)嚴(yán)格控制配合比設(shè)計(jì)，對(duì)空隙率及穩(wěn)定度應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，在滿足穩(wěn)定度要求下優(yōu)先選用針入度較大的瀝青;為進(jìn)一步提高表面層抗溫度裂縫性能可采用橡膠瀝青或聚合物瀝青在表面做封層;可設(shè)置應(yīng)力消減層作為中間層;滿足瀝青面層厚度滿足集料最大公稱尺寸三倍的要求，并可適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)層厚度以提高路面承載力要求;若勘察資料顯示地下水位偏高則無(wú)論水流大小均應(yīng)對(duì)其進(jìn)行處理，對(duì)分散水源應(yīng)設(shè)置縱向橫向網(wǎng)狀盲溝，對(duì)上邊坡滲水應(yīng)設(shè)置腹式盲溝;在瀝青符合密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度等指標(biāo)的前提下可適當(dāng)降低瀝青用量以降低油石比。

2.2 材料控制

選用松弛性能較好的優(yōu)質(zhì)瀝青做面層以保證其針入度、延度等指標(biāo)，若缺少優(yōu)質(zhì)瀝青則應(yīng)在瀝青內(nèi)摻加石棉或木質(zhì)纖維或采用較厚的瀝青面層以減少或延緩由于半剛性基層產(chǎn)生的反射裂縫;并在滿足馬歇爾穩(wěn)定度的前提下選用針入度較大的瀝青做面層來(lái)有效防止因低溫收縮及高溫疲勞作用導(dǎo)致的裂縫;拌合物集料應(yīng)采用表面粗糙、石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性強(qiáng)并與瀝青粘附性好的材料，并應(yīng)盡量選用堿性材料，如選用酸性材料則必須在其內(nèi)加入抗剝落劑來(lái)確?；旌狭系目箘兟湫阅?，并應(yīng)采用合理級(jí)配以保證混合料的高溫穩(wěn)定性、抗疲勞性以及耐久性等。

2.3 施工控制

嚴(yán)格控制半剛性基層施工碾壓時(shí)的含水量不超過(guò)最佳含水量;確保填料內(nèi)不含淤泥、腐殖土等有機(jī)物，路基施工中應(yīng)嚴(yán)格按照路基的填筑工藝確保路基的強(qiáng)度，填料應(yīng)首選石、礫、砂類土而嚴(yán)禁采用有機(jī)質(zhì)土，路基填筑必須按照壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分層填筑，并嚴(yán)格控制每層的松鋪厚度，且邊填筑邊壓實(shí);應(yīng)保證混合料在最佳含水量狀態(tài)下進(jìn)行碾壓，并應(yīng)控制最佳含水量并改進(jìn)碾壓辦法以保證其強(qiáng)度，避免由于過(guò)振過(guò)濕導(dǎo)致基層頂面形成灰漿硬殼;盡量采用全幅攤鋪方式進(jìn)行面層施工，若不具備條件則可安排兩臺(tái)攤鋪機(jī)前后緊跟的方式進(jìn)行施工以確?；旌狭蠠峤樱绫仨毚嬖谑┕だ淇p則應(yīng)將已經(jīng)壓實(shí)的邊緣切割整齊并將浮料清除，以熱混合料敷貼至接縫部位，在該部位預(yù)熱軟化后將貼料清除，并在接縫壁涂刷粘性瀝青后進(jìn)行混合料攤鋪;在碾壓過(guò)程中應(yīng)控制碾壓速度在2 m/min左右以免混合料空隙過(guò)大;碾壓過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)禁車輛在新壓路面上調(diào)頭;整個(gè)碾壓過(guò)程應(yīng)遵循初壓、復(fù)壓和終壓的不周進(jìn)行以確保壓實(shí)度、表面穩(wěn)定性以及表面平整度;施工中若出現(xiàn)裂縫則應(yīng)及時(shí)將路面內(nèi)雜物清理并進(jìn)行處置以免積水等物質(zhì)進(jìn)入基層影響路面使用壽命，對(duì)較寬縫隙可采用灌縫處理，在灌縫前應(yīng)先將縫內(nèi)雜物清除，并保持縫隙干燥，并在灌縫后撒布粗砂或石屑。

2.4 超載措施

為避免由于超載對(duì)路面的影響可適當(dāng)增加路面厚度或采用更為優(yōu)質(zhì)材料來(lái)提高路面的整體強(qiáng)度;并可增加車輛的后軸等措施來(lái)改善其對(duì)路面造成的早期破壞;并應(yīng)從嚴(yán)執(zhí)法限制超載車輛運(yùn)輸，減少其對(duì)路面造成的早期破壞。

2.5 修筑防裂路面

研究表明面層反射裂縫受瀝青面層厚度影響較大，當(dāng)面層厚度超過(guò)15 cm時(shí)則可有效防止由于受拉疲勞所產(chǎn)生的裂縫，并可降低由于車輛荷載引起的剪應(yīng)力，因此應(yīng)盡量保證路面厚度，當(dāng)無(wú)法保證該厚度則可采用焊縫的措施進(jìn)行處理，即用瀝青油將裂縫填筑不滿來(lái)防止裂縫的發(fā)展;還可在面層與基層間設(shè)置瀝青碎石中間層、低粘度瀝青混凝土層等均勻應(yīng)力吸收層，也可在瀝青路面加鋪土工格柵等措施來(lái)改善瀝青路面的主要功能，并有效控制車轍、反射裂縫和疲勞裂縫的發(fā)生。

2.6 提高路基區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性

路基工作區(qū)內(nèi)的強(qiáng)度主要是在填筑過(guò)程中形成的，因此必須嚴(yán)格控制路基的填筑工藝確保其強(qiáng)度;壓實(shí)度是反映路基強(qiáng)度的重要指標(biāo)，也是提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的最為經(jīng)濟(jì)、最有效的技術(shù)措施，因此在施工中應(yīng)確保其達(dá)到規(guī)定要求;填土層厚度也在一定程度上影響壓實(shí)度，施工中應(yīng)控制每層松鋪厚度不超過(guò)30 cm;由于路面底以下80 cm路床是路基的關(guān)鍵部位，因其直接承受和吸收路面的擴(kuò)散應(yīng)力，因此其應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因此當(dāng)開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)有地下滲水應(yīng)選用較好材料進(jìn)行回填，對(duì)土質(zhì)較差部位應(yīng)進(jìn)行換填或采用摻灰處理以確保其強(qiáng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

裂縫是瀝青路面主要病害之一，其一旦發(fā)生則會(huì)影響路面的使用功能及使用壽命，其發(fā)生原因主要是混合料性質(zhì)、組成及施工等多種因素，因此只有從全方位、全過(guò)程進(jìn)行控制才能確保其施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)路面的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］ 孫立軍，等.瀝青路面結(jié)構(gòu)行為理論［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2003.

［2］ 沈金安.改性瀝青與SMA路面［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［3］ 沙慶林.高級(jí)公路半剛性基層瀝青路面［M］.北京:人民交通出版社，1999.