高速公路瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施

李泓

摘 要：瀝青路面裂縫是高速公路常見的危害，裂縫容易造成路面的分化和路基的損害，也給交通帶來了安全隱患，這也是高速公路建設的技術難點。文章就路面裂縫產(chǎn)生的原因和防治措施進行了分析討論。

關鍵詞：高速公路；瀝青路面；裂縫；防治措施

瀝青路面是高速公路建設常設計的路面，其路面耐磨、耐分化、行車噪音小、土塵少、瀝青熱量高，利于冬天冰雪融化，維修方便的特點，被廣泛應用。但裂縫是路面常見危害，不但損害了公路質(zhì)量，而且?guī)砹烁嗦闊?，長期裂縫易使冰雪雨水滲透到路面中，通過氣候變化熱脹冷縮，導致路面開口甚至斷裂，再經(jīng)過車輛的碾壓后直接損害了路基。使路面高低不平，不但影響行車方便，縮短使用壽命，而且易造成交通事故發(fā)生，因此是不可忽視的公路路面問題。

1 裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 溫度。任何物質(zhì)都有熱脹冷縮的物理特性，瀝青也一樣，夏天高溫炙烤，瀝青會拉伸，冬天溫度降低瀝青會收縮，從而使瀝青路面拉伸收縮，產(chǎn)生裂縫。其次，氣候環(huán)境隨四季的變化，溫度也會周而復始的循環(huán)，使瀝青混凝土的極限拉伸應力逐漸變小，應力松馳性能下降，將在溫度應力小于抗拉強度時產(chǎn)生開裂；再次當瀝青層較厚時，基層受到的溫差作用較小，基層對面層的摩阻力，不足以抵消由于基層溫縮增大對瀝青面層裂縫尖端鄰近產(chǎn)生的拉伸應力的增大部分，從而使裂縫尖端的應力強度繼續(xù)增加。

1.2 長期承載。高速公路路面設計會承受一定的重量，使用一定的時間，如果長期超載壓迫，就會使路面及路基失去承受的能力，容易產(chǎn)生裂縫。

1.3 瀝青老化。由于瀝青路面長期使用，材料老化，變形能力減小，也會造成路面被拉斷，多呈龜裂。

1.4 反射裂縫。這種裂縫是由于高速公路半剛性基層的干燥收縮或溫度收縮開裂，在裂縫部位應力集中使得瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫。大量研究表明，反射裂縫產(chǎn)生的基本機理是受拉疲勞、受拉屈服與剪切屈服，在它們的聯(lián)合或單獨作用下導致產(chǎn)生反射裂縫。在面層上，由于瀝青混合料導熱性能差，其上、中、下層的溫度變化幅度不同，加之寒冷的氣候及表層與基層的收縮、翹曲聯(lián)合作用，造成溫度變化大的表層產(chǎn)生大的表層拉應力超過所用材料的極限屈服應變。在拉力作用下產(chǎn)生裂縫，逐漸向下擴展，形成“上寬、下窄”的裂縫，稱為受拉屈服。

1.5 路況和施工。路基受地下水位的影響，容易造成路基沉陷，其次公路施工中不認真不負責，施工接縫處理不當產(chǎn)生的裂縫。

2 防治措施

路面裂縫的原因是多方面產(chǎn)生的，要防止裂縫就得綜合考慮，從設計，原材料、施工方面充分考慮防裂問題：

2.1 合理設計。（1）路面厚度的確定。作為柔性路面，必須根據(jù)其道路等級、交通量、自然地基地質(zhì)情況、道路基層情況和施工季節(jié)等綜合因素計算確定其設計厚度，有資料介紹，在貧配混凝土上鋪筑10cm的瀝青面層，在形成反射裂縫前可累計通過標準軸載（8.2t）10×106次，鋪筑15cm可通過20×106次，如加厚到17.5cm則可放心使用。當然，一味加厚面層會造成經(jīng)濟浪費。（2）瀝青混凝土配合比的要求瀝青用量的多少直接影響混合料的骨架、嵌擠作用。瀝青用量在符合規(guī)范的各項指標（密度，孔隙率，飽和度，穩(wěn)定度，流值）前提下，可適當降低用量，減少游離瀝青，油石比采用低限，控制在4%～4.5%?？紫堵士刂圃?%～5%，以4%為宜。對礦料而言，碎石必須潔凈、堅硬；混合料中須含有較多破裂面的碎集料；同時提高50mm礦料用量，大集料表面結構必須粗糙；集料級配必須有足夠的礦料和粉屑。（3）粘層油的使用。粘層油是指在封層之間或是具有裂縫的路面層之間的涂刷層，它能有效地去除反射裂縫。如路面做在半剛性基層和舊水泥混凝土路面上時須使用。

2.2 正確施工。（1）土基、底基層、基層充分壓實，最好用密實度和彎沉雙控的辦法，保證壓實和檢測基層的整體強度、剛度。同時材料配合比應正確，拌和均勻，碾壓密實。多次重復碾壓土基、底基層，使其結實能承受起超載車輛的碾壓。在其它條件相同的情況之下，瀝青混合料最大密實度具有最高強度。如果孔隙較大，會吸收大量水分，破壞材料的粘結力，而造成剝落和強度降低，同時鋪筑時不宜在雨霧天氣。（2）加強運料車的保溫工作，保證適宜的攤鋪，碾壓溫度，及時碾壓，并保證供料和施工的連續(xù)性。（3）作好施工接縫的連接。在高速公路每段接縫處要密實銜接縫，以防雨水滲入，造成破壞。

2.3 正確選擇路面材料，合理調(diào)配瀝青。（1）包括正確地選擇原材料、合理的配合比設計和改善瀝青性質(zhì)。調(diào)解瀝青組分，選用粘度較高、針入度小、軟化點較高和含蠟量較低的瀝青。（2）摻外加劑。根據(jù)瀝青改性的要求，在瀝青中摻入適當?shù)南鹉z粉、合成橡膠、塑料、硫磺、石棉等，以改善其路用性能。目前，經(jīng)常用到的改善劑有：SBR（橡膠類），PE（塑料類），SBS（聚合類），EVA（共聚物），金屬皂，聚苯乙烯，SBA（加硫），CB（碳黑），GL（復合型乳化劑）及抗剝落劑。（3）選擇合適的礦料（包括強度指標要求），以使瀝青與礦料發(fā)生強烈的吸附作用。實驗證明，當瀝青（酸性）與堿性粒料作用時吸附較強，而與酸性巖石（SiO2含量大于65%）粘結時，不能形成化學吸附化合物。這時就需要考慮加入適量的瀝青抗剝落劑。

2.4 加強交通管理，限制大型超載車輛通行，將車輛荷載控制在設計范圍之內(nèi)，減少超重破壞。同時加強宣傳教育，使人們認識到超載的危害性。其次要及時清理高速道路的積雪，可用除雪車進行清理，以免積雪形成冰層，損害路面。

3 探索和建議

從以上幾點可以看出，設計、施工、材料的選取及道路的養(yǎng)護、維修工作對控制路面裂縫的產(chǎn)生影響很大。因此：

3.1 設計者必須做到精心設計，運用優(yōu)化設計技術來獲得最大的經(jīng)濟效益。

3.2 施工單位要精心組織，精心施工。要把設計，施工和養(yǎng)護工作有機地結合起來，根據(jù)調(diào)查研究作好設計，根據(jù)施工中發(fā)現(xiàn)的問題及時修改設計，根據(jù)養(yǎng)護工作中所收集的資料提供給設計和施工時參考。

3.3 充分發(fā)揮監(jiān)理機構的作用，嚴格質(zhì)量控制。

3.4 加強養(yǎng)護和維修工作，要及時鏟除更換已經(jīng)分化裂縫不能用了的瀝青材料，并對更換的新瀝青進行充分的碾壓，做好與原來地面的接縫銜接，以防因更換路面造成二次損害。其次大力宣傳人們對公共財產(chǎn)的保護意識，應在高速路旁設立比較醒目的宣傳保護標語。

總之，導致瀝青路面產(chǎn)生裂縫的因素，總體可以認為外部因素有溫度應力、車輛荷載、突發(fā)的震災、水分及陽光、空氣的老化作用，其中以半剛性基層開裂為主導作用。內(nèi)部因素為材料自身的受拉疲勞、受拉屈服、剪切屈服以及施工不當留下的缺陷。瀝青路面裂縫采取綜合防治，是消除這一病害的有效途徑。設計防裂厚度、防裂混合料配合比和增設應力吸收層以及應用改性瀝青，以消除裂縫的產(chǎn)生。其維修方法有灌縫法、封層罩面法及現(xiàn)場再生法，而以現(xiàn)場再生維修效果為佳。對提高公路質(zhì)量，改變?yōu)r青混凝土路面有很大的幫助，同時能帶來很大的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻

[1] 馬虎林.高速公路瀝青路面各種病害的成因與處治方法[J].科技致富向?qū)В?008，10.