瀝青路面裂縫病害產(chǎn)生的原因及防治

常榮亮

清徐縣位于山西省中部，太原市南端，背靠呂梁，面向晉中，汾河縱貫，水系密布，構(gòu)成了依山傍水一面川的自然狀況。總面積609 km2。截至2010年年底，全縣公路總里程1197.6 km。其中:國(guó)道 44.9 km，省道 39.1 km，縣級(jí)公路 143.3 km，鄉(xiāng)級(jí)公路290.9 km。各級(jí)公路構(gòu)成清徐公路網(wǎng)。由于瀝青路面具有表面平整、堅(jiān)實(shí)、無(wú)接縫、行車舒適、耐磨、噪聲低、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)便，因此在我縣得到廣泛應(yīng)用。但是，隨著交通量的迅速增長(zhǎng)，載重車輛比例增加，車輛超載現(xiàn)象嚴(yán)重，致使瀝青路面出現(xiàn)早期破損的現(xiàn)象。

1 裂縫形式

瀝青路面的早期破損是指:瀝青路面在設(shè)計(jì)壽命期(一般15年)前1/4～1/3期間發(fā)生的過(guò)早的各種破壞現(xiàn)象。瀝青路面的裂縫是早期破損的表現(xiàn)形式之一。裂縫形式主要有以下幾種:

1)橫向裂縫。與道路中線近于垂直的裂縫，有時(shí)伴有少量支縫。多由基層或路基裂縫的反射或由低溫收縮造成;最初多出現(xiàn)于路面兩側(cè)，逐漸發(fā)展形成貫通路幅的橫縫。

2)縱向裂縫。與道路中線大致平行的裂縫，有時(shí)伴有少量支縫。通常由路基、基層沉降，或施工接縫質(zhì)量或結(jié)構(gòu)承載力不足而引起。

3)塊狀裂縫。近于直交的裂縫。把路面分割成近似矩形的小塊，塊的尺寸約在50cm×50cm～30cm×30cm之間。主要由面層材料的收縮和溫度的周期性變化所致，與荷載的關(guān)系不大。它的出現(xiàn)，標(biāo)志著瀝青已顯著老化。

4)龜裂。相互交錯(cuò)的裂縫將路面分割成形似龜紋的銳角多邊形小塊，塊的尺寸小于50cm×50cm。龜裂是行車荷載的重復(fù)作用而引起的疲勞裂縫。其最初形態(tài)是一條或幾條平行的縱縫。隨著荷載重復(fù)作用次數(shù)的增加，平行縱縫間出現(xiàn)了橫向、斜向連接縫，形成多邊的、銳角的、形似龜紋的裂縫形式。

5)滑移裂縫。月牙形裂縫，其兩端通常指向行車方向;車輛剎車或轉(zhuǎn)彎時(shí)造成面層的滑移和變形，從而出現(xiàn)滑移裂縫。

2 裂縫形成原因分析

1)荷載型裂縫產(chǎn)生原因。半剛性路面的結(jié)構(gòu)性破壞裂縫主要是由于行車荷載引起的。在車輪荷載作用下，半剛性基層的底部要產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于半剛性基層材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，則半剛性基層的底部很快開(kāi)裂，在行車荷載的反復(fù)作用下，底部的裂縫會(huì)逐漸擴(kuò)展到上部，使瀝青面層也開(kāi)裂破壞。產(chǎn)生荷載型裂縫的可能有多種情況，如:

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或厚度不足，路面強(qiáng)度明顯不能滿足行車要求，在行車反復(fù)作用下，瀝青路面很快破裂;

路面強(qiáng)度日趨不足，路面回彈彎沉值逐漸增大，滿足不了交通量迅速增長(zhǎng)和汽車載重量明顯增大的需要，輪跡處瀝青路面產(chǎn)生龜裂，伴隨縱向裂縫和形變;

無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土或穩(wěn)定土含量過(guò)多的粒料土基層表層軟化，在行車作用下，瀝青面層產(chǎn)生龜裂，甚至推移破壞;

由于施工質(zhì)量不好，無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層拌和不均勻，底部留有素土軟弱夾層，導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生塊狀裂縫。

荷載型裂縫在一些中低級(jí)道路行車道中常見(jiàn)，現(xiàn)在我縣公路中普遍采用水穩(wěn)碎石基層，有足夠的強(qiáng)度，因此荷載型裂縫并不是主要的，相反瀝青路面非荷載型裂縫普遍存在。

2)非荷載型裂縫產(chǎn)生原因。瀝青面層上非荷載裂縫主要是溫度裂縫。清徐年平均氣溫10℃ ～12℃，最高氣溫39.4℃，最低氣溫－25.5℃，每年1月份最冷，平均氣溫－6.4℃左右，7月份最熱，平均氣溫23℃左右。夏季炎熱，冬季寒冷，溫差大是氣候的主要特征。溫度裂縫主要為橫向裂縫，有兩種形式:一種是低溫收縮裂縫，在冬季氣溫驟降時(shí)，瀝青材料開(kāi)始收縮，當(dāng)瀝青面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力或拉應(yīng)變超過(guò)瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度或極限拉應(yīng)變時(shí)，瀝青面層就會(huì)開(kāi)裂;另一種由于日夜溫差大，溫度反復(fù)升降而導(dǎo)致溫度應(yīng)力疲勞，使混合料的極限拉伸應(yīng)力變小而產(chǎn)生的瀝青面層疲勞開(kāi)裂，這一類溫度裂縫包含了溫度應(yīng)力疲勞的因素在內(nèi)，因而稱作溫度疲勞裂縫。針對(duì)瀝青面層低溫收縮開(kāi)裂問(wèn)題，原因主要有:

a.瀝青的品種和質(zhì)量是影響瀝青路面溫度開(kāi)裂的主要原因。瀝青混合料的低溫勁度是決定是否開(kāi)裂的最根本因素，瀝青勁度又是決定瀝青混合料勁度的關(guān)鍵。在瀝青性質(zhì)指標(biāo)中，影響最大的是溫度敏感性，感溫性大的瀝青容易開(kāi)裂。由于瀝青在老化過(guò)程中輕質(zhì)油分揮發(fā)、瀝青氧化分解等，老化越嚴(yán)重，勁度越大，裂縫出現(xiàn)越早。瀝青中的蠟使拉伸應(yīng)變減小，脆性增加，溫度敏感性變大，橫向裂縫容易發(fā)生。

b.瀝青混合料的組成對(duì)瀝青的開(kāi)裂影響也很重要。在使用同一種高質(zhì)量的瀝青時(shí)，瀝青面層厚的比薄的橫向裂縫率減少，另外和礦料組成級(jí)配有一定關(guān)系，但總的來(lái)說(shuō)與路面橫向開(kāi)裂率關(guān)系不很密切。

c.基層材料的影響。半剛性基層熱容量小，與瀝青表面層的附著粘結(jié)性能差，尤其是本身收縮的附加影響，故橫向裂縫要多些。

d.在氣候因素方面，極端最低溫度、降溫速率、低溫持續(xù)時(shí)間、升溫降溫循環(huán)次數(shù)是影響瀝青路面溫縮裂縫的四大要素。

3 裂縫的維修

1)灌油修補(bǔ)法。在深秋冬末季節(jié)，將縱橫裂縫清掃干凈，直接用油壺灌入加熱的瀝青油。2)乳化瀝青稀漿封層。由專用的封層機(jī)鋪在舊油路上，厚度為0.5cm～1cm。鋪筑過(guò)程中，乳化瀝青將滲入裂縫中，待其破乳水分蒸發(fā)，達(dá)到修補(bǔ)裂縫的目的，還可使路面平整。3)瀝青混合料罩面法。根據(jù)路面裂縫嚴(yán)重情況，結(jié)合路段使用間隔年限，交通量較大，選用的一種方法。4)現(xiàn)場(chǎng)再生維修法。對(duì)于裂縫多的路段，用加熱車對(duì)舊路面實(shí)施兩次加熱，使表面裂縫深入全部融化變軟，噴灑一定數(shù)量的再生劑和稀瀝青與摻入的適量骨料實(shí)施就地拌和，還可采用再生機(jī)或用銑刨機(jī)或用人工進(jìn)行碾壓成型。由于改變了瀝青混凝土性能，從而達(dá)到消除裂縫的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生裂縫的因素，總體可認(rèn)為外部因素有溫度應(yīng)力、車輛荷載、突發(fā)的震災(zāi)、水分及陽(yáng)光、空氣的老化作用，其中以溫度應(yīng)力為主導(dǎo)作用。內(nèi)部因素為材料自身的受拉疲勞，受拉屈服、剪力屈服以及施工不當(dāng)留下的缺陷。

通過(guò)采取裂縫一旦出現(xiàn)，及早治理，以防發(fā)展的措施，確?？h鄉(xiāng)公路的完好，交通順暢。

［1］ 何新紅.公路工程質(zhì)量通病防治指南［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［2］ 李玉平.淺析瀝青路面早期病害形成的原因與影響［J］.山西建筑，2010，36(4):270-271.