瀝青路面高效能裂縫養(yǎng)護(hù)技術(shù)探析

葛春雷

（河北路橋集團(tuán)第一工程有限公司，河北 石家莊 054001）

0 引言

瀝青路面的裂縫養(yǎng)護(hù)是設(shè)計(jì)年限內(nèi)經(jīng)常性小修保養(yǎng)和大中修工程中必不可少的養(yǎng)護(hù)內(nèi)容。對(duì)瀝青路面通車1～2年后出現(xiàn)的初期裂縫，通常采用灌縫補(bǔ)平的方法封填裂縫處雨水下滲通道；對(duì)通車3年以后出現(xiàn)的中后期的縱橫向裂縫和網(wǎng)裂裂縫，常采用一般表處或封層等處治方法；但在通車5年左右，有些路面就需要進(jìn)行大修。裂縫發(fā)展初期對(duì)路面的結(jié)構(gòu)和表面性能不會(huì)造成嚴(yán)重的破壞，采用性能良好的填縫養(yǎng)護(hù)基本能滿足道路的使用要求；在裂縫發(fā)展的中后期，通過設(shè)計(jì)合理的表面處治結(jié)構(gòu)性的重鋪，也可恢復(fù)瀝青路面的使用性能。但對(duì)中等以上程度的裂縫，處治效果不佳，一些路段在裂縫處治后不久又出現(xiàn)大面積的損壞，處治后路面處于良好服務(wù)狀況的時(shí)間通常只有1～2年甚至更短，出現(xiàn)當(dāng)年修了當(dāng)年壞、今年修了明年壞的現(xiàn)象，造成養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)的極大浪費(fèi)。本文重點(diǎn)研究瀝青路面裂縫處治效能的綜合評(píng)價(jià)，單條裂縫的填封處治技術(shù)，以及新型抗裂防水瀝青面層結(jié)構(gòu)修筑技術(shù)，以達(dá)到延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命、節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本、提高服務(wù)水平的目的。

1 瀝青路面裂縫處治效能綜合評(píng)價(jià)

在滿足材料性能要求的前提下，瀝青路面單條裂縫處治效能綜合評(píng)價(jià)包括耐久性評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)和工藝評(píng)價(jià)三個(gè)方面。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)表示。

1.1 耐久性評(píng)價(jià)指數(shù)（DEI）

單條裂縫的耐久性評(píng)價(jià)指數(shù)是再次出現(xiàn)開裂的月份數(shù)與目標(biāo)值的比值關(guān)系；罩面處治的耐久性評(píng)價(jià)指數(shù)是裂縫再次大面積出現(xiàn)的月份數(shù)與目標(biāo)值的比值關(guān)系。綜合調(diào)研資料建議取3年（即36個(gè)月）為滿意值。DEI的計(jì)算公式如下：

1.2 經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指數(shù)（EEI）

經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指數(shù)是處治費(fèi)用單價(jià)的基準(zhǔn)值和評(píng)價(jià)對(duì)象單價(jià)的比值，其計(jì)算公式如下：

1.3 工藝評(píng)價(jià)指數(shù)（PEI）

工藝評(píng)價(jià)反映了罩面處治裂縫技術(shù)的先進(jìn)程度，對(duì)單條裂縫和罩面處治工藝，評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算公式分別如式（3）和式（4）所示：

式中：N和N1為非理想工藝數(shù)；N2為半理想工藝數(shù)。

2 單條裂縫填封處治技術(shù)

2.1 單條裂縫填封處治的最終目的和效果

單條裂縫填封處治的最終目的和效果為：恢復(fù)瀝青路面行車的平穩(wěn)性和舒適性；恢復(fù)瀝青路面局部強(qiáng)度和承載能力；彌補(bǔ)裂縫處原有瀝青路面強(qiáng)度的不足；避免瀝青路面引發(fā)進(jìn)一步的破壞。

2.2 單條裂縫填封處治原理

（1）裂縫壁面的要求

裂縫壁面應(yīng)堅(jiān)實(shí)無(wú)松散料，清潔、干燥，且具有適當(dāng)?shù)臏囟取?/p>

（2）填封材料的要求

填封材料應(yīng)具有較高的黏結(jié)性，一定的韌性，足夠的彈性和延展性，較強(qiáng)的黏附性，良好的高低溫穩(wěn)定性和耐老化性。

（3）修補(bǔ)時(shí)期

根據(jù)瀝青路面不同時(shí)期裂縫位移變化的記錄，選定瀝青路面裂縫修補(bǔ)較佳的時(shí)期為春季的4月至5月初，此時(shí)為中等涼爽溫度，填封材料受拉、壓應(yīng)力都較小。

（4）單條裂縫冷補(bǔ)振動(dòng)修補(bǔ)法處治技術(shù)

對(duì)裂縫首先采用鉆式跟蹤開槽作業(yè)，避免裂縫處漏開、多開現(xiàn)象。清槽后依次向槽內(nèi)進(jìn)行灌縫、填料，采用針狀插入振動(dòng)器在灌縫和填料之后分別進(jìn)行一次、二次振搗，以加速灌縫料向下和縫周邊空隙的滲透與黏結(jié)，增加灌縫料的振搗滲透性和裂縫填料的振搗密實(shí)性，與原瀝青路面連成一體，從而有效地抵制雨水、車輛等外因?qū)β访鎲螚l裂縫的破壞，達(dá)到提高路面使用壽命的目的。

3 新型抗裂防水瀝青面層結(jié)構(gòu)修筑技術(shù)

抗裂防水瀝青面層是采用高性能改性乳化瀝青對(duì)兩種或兩種以上單一粒徑碎石進(jìn)行嵌鎖膠結(jié)而形成的抗裂防水復(fù)合材料，是一種新型抗裂防水瀝青面層結(jié)構(gòu)。

3.1 抗裂防水機(jī)理

（1）高性能的改性乳化瀝青，在面層或基層上形成一層較厚、致密、牢固的瀝青膜，對(duì)面層或基層施工初期的溫縮、干縮裂縫起到了灌縫密閉作用，筑起了抗裂防水的第一道防線。

（2）采用灑布四層黏稠改性乳化瀝青加四層單粒徑碎石施工工藝，可使石料通過下層的瀝青黏結(jié)料牢固黏附于面層或基層上，緊密嵌擠形成嵌鎖結(jié)構(gòu)，通過車輛的碾壓，對(duì)面層或基層中新出現(xiàn)的裂縫重新進(jìn)行密閉，筑起了后期抗裂防水的第二道防線。

（3）在道路的運(yùn)營(yíng)期，抗裂防水層具有適應(yīng)相對(duì)線性微量變形的能力，阻斷了路面面層與基層相互間的關(guān)聯(lián)開裂，筑起了路面抗裂防水的第三道防線。

3.2 抗裂防水瀝青面層的特點(diǎn)

與常規(guī)封層采取的反向?qū)α⑹降摹坝卜浪崩砟畈煌?，新型防水層采取的是同向適應(yīng)式的“軟防水”全新設(shè)計(jì)理念。在對(duì)瀝青材料質(zhì)量的要求上，新型防水層所要求的改性瀝青的質(zhì)量要高于常規(guī)封層的改性瀝青的質(zhì)量，特別是黏結(jié)強(qiáng)度、軟化點(diǎn)、低溫柔性、5℃延度等指標(biāo)要高于常規(guī)封層的改性瀝青。在碎石材料的使用上，新型防水層所選用的是兩種單一粒徑碎石，且有不同階段的抗裂與防水的功效，常規(guī)封層選用的米石雖然滿足了臨時(shí)通行的要求，但所含石粉大大降低了抗裂與防水效果，而且易影響面層與面層的黏結(jié)；在抗裂與防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，新型防水層的石料相互之間形成的是緊密嵌鎖結(jié)構(gòu)，在高黏彈改性瀝青復(fù)合下，既有很高的強(qiáng)度，又有很好的彈性，且能夠適應(yīng)路面溫度變形的需要，充分吸收路面面層溫縮開裂的應(yīng)力，達(dá)到抗裂與防水的雙重作用。

3.3 抗裂防水瀝青面層性能分析

該抗裂防水層力學(xué)分析有限元模型（見圖1）是通過國(guó)際上應(yīng)用廣泛的MIDAS系列軟件中的GTS建立的。模型中，底邊界無(wú)豎向位移和水平位移。計(jì)算單元網(wǎng)格均由計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定自動(dòng)生成。

圖1 分離的網(wǎng)格模型

圖1中模型的尺寸：直徑10cm；上層厚度為0.90cm，下層厚度為1.40cm，上部是粒徑為8～10mm的碎石材料，下部為粒徑為13～15mm的碎石材料，中間設(shè)置接觸單元模擬上部下部之間的滑移。

抗裂防水層有限元分析結(jié)果表明：在水平方向上施加剪切力，通過理論計(jì)算得到抗裂防水層整體位移為0.291 8cm，上層變形為0.218 2cm，下面層變形為0.079cm，能夠適應(yīng)路面溫度變形的需要，抵消反射裂縫開裂變形的大小，防止把反射裂縫的抗裂防水層拉裂。

抗裂防水瀝青路面內(nèi)部節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布顯示，最大的抗剪強(qiáng)度為0.264 5MPa，能夠充分吸收路面面層溫縮開裂所引起的剪應(yīng)力。

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