瀝青路面裂縫成因分析與處治方法

陳淑艷

（永城市公路管理局，河南 永城 476600）

瀝青路面因具有良好的抗滑性能,行車平穩(wěn)、舒適、噪音低以及施工養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越被人們所接受。

但瀝青路面也存在著抗彎拉強(qiáng)度底、面層的溫度穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。瀝青路面在鋪筑使用后會(huì)產(chǎn)生各種各樣裂縫，初期產(chǎn)生的裂縫對(duì)瀝青路面的使用性能常無(wú)明顯影響,但隨著表面雨水或雪水的侵入，導(dǎo)致裂縫兩側(cè)的路面結(jié)構(gòu)層，特別是裂縫附近土基的含水量加大，甚至飽和，其結(jié)果是路面很快產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞。這一現(xiàn)象使裂縫兩側(cè)的瀝青面層碎裂，影響瀝青路面的使用性能并加速瀝青路面破壞，致使路基和路面強(qiáng)度降低。

1 瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因與現(xiàn)象

裂縫產(chǎn)生的形式瀝青路面開(kāi)裂的原因和形式很復(fù)雜，影響裂縫輕重程度的主要因素有:瀝青的品種和質(zhì)量和瀝青混合料的性質(zhì)、基層材料的碾壓含水量、氣候條件、交通量和車輛類型以及施工因素等。但就瀝青路面開(kāi)裂的主要因素而論，可以分為兩大類，即荷載型裂縫和非荷載型裂縫。

1.1 荷載型裂縫

瀝青路面荷載型裂縫是指由于行車荷載因素引起的裂縫。當(dāng)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、施工質(zhì)量低下，厚度不足、強(qiáng)度不足或抗凍性不夠，由于凍脹和行車荷載的反復(fù)作用，就會(huì)形成荷載型裂縫。這種裂縫一般表現(xiàn)為瀝青面層的大面積網(wǎng)裂、龜裂。荷載型裂縫產(chǎn)生的原因。半鋼性路面的結(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，或者由于貨車嚴(yán)重超載，半鋼性基層的底部要產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力大于半鋼性基層材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，則半鋼性基層底部很快開(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，路面因疲勞產(chǎn)生破壞。

1.2 非荷載型裂縫

1.2.1 低溫收縮裂縫

瀝青材料在較高溫度條件下具有良好的應(yīng)力松弛性能，溫度升降產(chǎn)生的變形不至于產(chǎn)生過(guò)大的溫度應(yīng)力，但當(dāng)氣溫大幅度下降時(shí)，瀝青材料逐漸發(fā)硬并開(kāi)始收縮。此時(shí)半剛性基層的底部將產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力瀝青混合料的應(yīng)力松弛趕不上溫度應(yīng)力增長(zhǎng)，混合料勁度急劇增大。由于瀝青面層在路面中是受到約束的，面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力或拉應(yīng)變一旦超過(guò)瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度，瀝青面層就會(huì)開(kāi)裂，產(chǎn)生裂縫，并且裂縫隨著溫度下降而逐漸增大。由于瀝青路面寬度有限，在路面的橫向方向所承受的約束力小，所以低溫裂縫主要是橫向的裂縫。

1.2.2 溫度疲勞裂縫

這種裂縫主要發(fā)生在太陽(yáng)照射強(qiáng)烈、溫差較大地區(qū)的地區(qū)。在這類地區(qū)，路面面層白天與夜間溫度之差相當(dāng)大，因?yàn)r青是一種對(duì)溫度變化比較敏感的粘彈性材料，白天太陽(yáng)照射引起路面面層解凍，夜間的降溫使面層脆度增加。由于溫度反復(fù)升降導(dǎo)致瀝青面層溫度應(yīng)力疲勞，瀝青混合料逐漸變硬變脆，使瀝青混合料的極限拉伸應(yīng)變(或勁度模量)變小，加上瀝青的老化使瀝青勁度增高，應(yīng)力松弛性能降低，收縮拉應(yīng)力超過(guò)瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度，最終達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度使路面產(chǎn)生拉裂，并逐步向下發(fā)展，形成上寬下窄的橫向裂縫。而氣溫升高而導(dǎo)致瀝青軟化點(diǎn)的不適應(yīng)。也會(huì)產(chǎn)生疲勞裂縫。

1.2.3 反射裂縫

反射裂縫的橫向擴(kuò)展。裂縫發(fā)展過(guò)程是首先應(yīng)在道路表面某些位置產(chǎn)生，然后再向兩側(cè)擴(kuò)展。一般情況下，反射裂縫多出現(xiàn)在輪跡處。環(huán)境因素會(huì)加速反射裂縫的擴(kuò)展。裂縫一旦出現(xiàn)，水分的浸入、氧化以及行車荷載的反復(fù)作用，常常加速反射裂縫向四周擴(kuò)展。各地區(qū)的溫度狀況不同，各路段的交通條件和現(xiàn)有路面的結(jié)構(gòu)狀況也不相同，因而，反射裂縫的產(chǎn)生有可能主要是溫度原因引起的，也有可能主要是荷載作用引起的，或者是溫度和荷載共同作用所造成的。對(duì)于基層裂縫引起的反射裂縫而言，主要是由于溫度引起的，行車荷載在其形成的后期起到促進(jìn)作用，但較薄的瀝青面層和較厚的瀝青面層的反射裂縫產(chǎn)生的機(jī)理不同；對(duì)于舊水泥砼接縫上的瀝青罩面層中出現(xiàn)的反射裂縫而言，主要是由于荷載原因引起的，行車荷載的施加速度遠(yuǎn)高于溫度變化產(chǎn)生的面板伸縮位移的速度，特別是偏荷載作用。另外，采空區(qū)和特殊軟弱地區(qū)，反射裂縫的縱向擴(kuò)展。對(duì)于正荷載作用下的張開(kāi)模式所對(duì)應(yīng)的反射裂縫，一般產(chǎn)生于罩面層底面，在周期性荷載的作用下垂直向上擴(kuò)展。在偏荷載作用時(shí)，反射裂縫以剪切模式在罩面層中向上擴(kuò)展，其擴(kuò)展路徑在罩面層中是沿大約45°角的方向向上擴(kuò)展。當(dāng)車輪荷載（偏荷載）和溫度應(yīng)力共同作用于復(fù)合罩面結(jié)構(gòu)時(shí)，裂縫的擴(kuò)展界于偏荷載和溫度應(yīng)力單獨(dú)作用時(shí)裂縫擴(kuò)展路徑之間，比偏荷載作用時(shí)的裂縫擴(kuò)展路徑更垂直一些。

差異沉降也會(huì)引起反射裂縫。在軟土地基與非軟土地基交界處、軟土地基處理方法變化處或構(gòu)造物臺(tái)背與路段交接處，因地基或路基與構(gòu)造物差異沉降導(dǎo)致基層開(kāi)裂，并反射到瀝青面層，形成橫向裂縫和縱向裂縫，縱向裂縫的發(fā)生容易形成沿行車方向呈臺(tái)階狀，影響行車的舒適性，安全隱患顯而易見(jiàn)。

在原先已開(kāi)裂的舊瀝青路面上或已發(fā)生裂縫的路面基層上加鋪瀝青面層后，原先的裂縫也會(huì)通過(guò)新鋪面層反射到表面，尤其在冬季的低溫作用下，新鋪路面后的第一個(gè)冬季就可能產(chǎn)生反射裂縫。

反射裂縫的產(chǎn)生主要是由于基層的干縮應(yīng)力導(dǎo)致基層先開(kāi)裂，而后在溫差應(yīng)力和荷載應(yīng)力共同作用下向面層發(fā)展。面層厚度和基層的溫縮性能是影響反射裂縫多少和發(fā)展快慢的主要因素。

1.2.4 因路面面層材料質(zhì)量差或所用瀝青不符合設(shè)計(jì)要要求，沒(méi)按規(guī)范施工，碾壓時(shí)受溫差影響引起裂縫或因老路面結(jié)合料老化而形成的裂縫。

2 根據(jù)裂縫的不同情況，采取不同的維修與養(yǎng)護(hù)處治方法

2.1 挖補(bǔ)法

因土基、路面基層或強(qiáng)度不足引起的裂縫類破損，首先應(yīng)挖補(bǔ)基層，再修補(bǔ)路面。挖補(bǔ)程序如下：病害調(diào)查→施工準(zhǔn)備→放線→切割→開(kāi)槽→填充基層→刷粘層瀝青→攤鋪瀝青混凝土料→碾壓。

2.2 封層法

對(duì)于因路面面層材料差或碾壓時(shí)產(chǎn)生的輕微網(wǎng)裂、松散等病害，在高溫季節(jié)可采用噴灑瀝青、撒料壓入法從修理或小面積封層。在低溫、潮濕的季節(jié)用瀝青稀漿封層。稀漿封層可以使路面磨損、老化、裂縫、松散等病害迅速得到修復(fù)，起到防水、防滑，耐磨等作用。

特別是對(duì)實(shí)施"強(qiáng)基薄面"大修瀝青路段，稀漿封層作為下封層，能起到防止地表水滲透，地下水上穿和連接基層與面層的作用，從而延長(zhǎng)路面的耐久性，保證路面的完好性。

同步瀝青碎石封層養(yǎng)護(hù)工藝為：原有路面的處理一施工材料的準(zhǔn)備一現(xiàn)場(chǎng)施工一膠輪壓路機(jī)碾壓一開(kāi)放交通一路面清掃一剩余骨料回收。改性瀝青同步碎石封層不但具有良好的防水效果，提高防水層的高溫抗剪強(qiáng)度，改善了防水層的低溫抗裂性與延緩反射裂縫的能力，對(duì)保護(hù)基層免受沖刷破壞和瀝青面層早期損壞具有非?，F(xiàn)實(shí)的重要意義。改性瀝青同步碎石封層將高溫改性瀝青與潔凈干燥的均勻石料幾乎同時(shí)噴灑在路面上，保證了瀝青與石料在最短的時(shí)間內(nèi)完成結(jié)合，保證了瀝青與石料有足夠的結(jié)合強(qiáng)度。

2.3 灌縫法

對(duì)于路面基層整體程度好，因低溫收縮裂縫、低溫疲勞裂縫及路面反射裂縫，致使基層和瀝青面層產(chǎn)生橫向和縱向裂縫，縫寬在6mm以內(nèi)的，宜將縫隙刷掃干凈，并用空氣壓縮機(jī)吹去塵土后，采用熱瀝青或乳化瀝青灌縫撒料封堵；縫寬在6mm以上的，應(yīng)剔除縫內(nèi)雜物和邊緣松散料，用空氣壓縮機(jī)吹凈，采用瀝青填縫料填充，并用長(zhǎng)烙鐵封口，隨即撒料掃勻，也可采用乳化瀝青混合料填封。

[1]交通部公路科學(xué)研究，公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[Z].人民交通出版社.2008(05).

[2]郭大進(jìn)，沙愛(ài)民等.瀝青路面施工質(zhì)量過(guò)程控制技術(shù)[Z].人民交通出版社.2011(02).