淺析大溫差地區(qū)瀝青路面裂縫的控制方法

馬強(qiáng)

摘 要：我國地幅遼闊，各地區(qū)的氣候特征不同，在進(jìn)行瀝青路面施工的過程中所遇到的問題也各有不同。比如在夏冬季節(jié)大溫差的北方地區(qū)，瀝青路面常常會(huì)有裂縫出現(xiàn)的情況，如果長期出現(xiàn)裂縫，必然會(huì)增加道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，減短路面的生命周期，為人們的出行帶來不便。因此，研究如何減少冬夏季大溫差地區(qū)的瀝青路面裂縫的生成就成了眾多施工企業(yè)及行業(yè)機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)研究課題之一。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；冬季低溫；路面裂縫；控制措施

我國地幅遼闊，各地區(qū)的氣候特征不同，在進(jìn)行瀝青路面施工的過程中所遇到的問題也各有不同。比如在夏冬季節(jié)大溫差的北方地區(qū)，瀝青路面常常會(huì)有裂縫出現(xiàn)的情況，如果長期出現(xiàn)裂縫，必然會(huì)增加道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，減短路面的生命周期，為人們的出行帶來不便。因此，研究如何減少冬夏季大溫差地區(qū)的瀝青路面裂縫的生成就成了眾多施工企業(yè)及行業(yè)機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)研究課題之一。本文就從路面裂縫的成因、大溫差地區(qū)裂縫形成的主要因素和主要因素的控制措施這幾點(diǎn)來對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析與敘述。

1 瀝青路面裂縫的種類及形成原因分析

普通瀝青路面的裂縫依據(jù)其形狀不同可以主要分為橫向裂縫、豎向裂縫、龜裂及塊裂這幾種，其中橫向裂縫指的是垂直于行車方向的路面裂縫，縱向裂縫指的是平行于行車方向的路面裂縫，這兩種裂縫大多情況下源于地區(qū)溫差較大、材料配比不科學(xué)、施工方法不得當(dāng)?shù)?，因此也被稱為非荷載性裂縫。而龜裂、塊裂的主要是由于車輛過度碾壓、遭受意外沖擊造成材料疲勞而形成的裂縫，也被稱為荷載性裂縫。接下來我們就對(duì)其形成的主要原因進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。

1.1 溫差較大導(dǎo)致裂縫生成

在冬夏季溫差較大的北方地區(qū)，當(dāng)瀝青路面所受的溫度過高或過低時(shí)，均易導(dǎo)致瀝青路面各層中所產(chǎn)生的拉應(yīng)力及收縮拉應(yīng)力超過瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度或極限拉應(yīng)變，特別是處于老化階段的瀝青面層，就會(huì)開裂并形成平均間距在5～6米的橫向的、貫通的裂縫。

1.2 材料配比不科學(xué)導(dǎo)致裂縫生成

不同地區(qū)應(yīng)使用相應(yīng)配比和品種的瀝青，其瀝青的種類和等級(jí)是影響瀝青路面是否易開裂的最重要因素，如瀝青種類不好或等級(jí)較差則會(huì)造成路面整體強(qiáng)度不足，加速瀝青面層老化，產(chǎn)生網(wǎng)裂或龜裂。通常情況下，在溫差較大的地域益使用粘度高、稠度低的瀝青來降低其溫度敏感性，延長溫度裂縫的產(chǎn)生時(shí)間。同時(shí)，控制路基填土的含水量也可減少其在凍脹作用下所形成的裂縫。

1.3 碾壓不均勻或過度碾壓導(dǎo)致裂縫生成

碾壓不均勻或過度碾壓屬于荷載裂縫，它是一種路面反射裂縫，是由道路基層裂縫所引起的。對(duì)于剛通車的路面，如其路基長期承受了過為嚴(yán)重的不均勻碾壓，特別是路基的半填半挖地段和橋臺(tái)與填土路基接頭處，極易在此處形成自然沉降，進(jìn)而導(dǎo)致龜裂、塊裂的形成[1]。

1.4 施工方法不得當(dāng)導(dǎo)致裂縫生成

許多未嚴(yán)格遵守施工方案的施工極易造成裂縫，如填土?xí)r局部未壓實(shí)、路基兩側(cè)密度不達(dá)標(biāo)等，均易使路基發(fā)生程度不同的沉陷，形成縱向裂縫。當(dāng)對(duì)舊路進(jìn)行拓寬改造時(shí)，如新舊路基的銜接處理不符合技術(shù)規(guī)范的要求，也會(huì)導(dǎo)致新路基的壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)，繼而發(fā)生路基的不均勻沉降，形成裂縫。

2 大溫差地區(qū)路面裂縫形成因素分析

路面施工地域溫差較大，會(huì)對(duì)路面施工的多個(gè)指標(biāo)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。因此首先應(yīng)該注意選擇具有優(yōu)質(zhì)油源、適當(dāng)針入度、延度、含蠟量及老化度等因素的瀝青。其次，要科學(xué)選定瀝青量、礦料成份和集料品種。第三，必須嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工，預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

3 減少大溫差地區(qū)路面裂縫形成的重要因素控制

為了減少大溫差地區(qū)裂縫的形成，可以從以下幾個(gè)方面對(duì)油源、礦料成份、施工方法等重要因素進(jìn)行控制：

3.1 瀝青性質(zhì)等因素的控制

3.1.1 瀝青油源的選擇。瀝青油源決定了瀝青路面在低溫環(huán)境中承受拉伸應(yīng)變的能力，所以選擇抗裂性好的油源對(duì)于防止瀝青路面產(chǎn)生裂縫是首要因素。

3.1.2 瀝青針入度。瀝青針入度反映了瀝青軟硬程度、稠度和抵抗剪切破壞的能力，表明了瀝青的相對(duì)黏度，是瀝青的主要質(zhì)量指標(biāo)。一般情況下，針入度是指在25℃的環(huán)境中，5秒測(cè)試時(shí)間內(nèi)，100克的荷重下，標(biāo)準(zhǔn)垂直穿入瀝青試樣的深度（以1/10毫米為單位）。對(duì)于相同油源的瀝青，瀝青針入度大表示其具有較低的勁度模量，更不易產(chǎn)生路面裂縫。

3.1.3 瀝青延度。瀝青延度是指采用溫度為25℃、15℃、10℃、5℃的環(huán)境中，將8字形的瀝青樣件以5cm/min（低溫1cm/min）的速度拉伸直至斷裂時(shí)的長度，它是評(píng)定瀝青塑性的指標(biāo)。延度越大代表瀝青的塑性越好[2]。其中15℃時(shí)的延度大小與低溫環(huán)境中裂縫的生成影響較大，可在選擇瀝青時(shí)將其列為選型要點(diǎn)。

3.1.4 瀝青老化性。瀝青老化性代表了瀝青路面的抗老化能力，可選擇一定時(shí)間內(nèi)瀝青老化后亦可以保持瀝青的針入度、延度等使用要求的瀝青。

3.1.5 瀝青含蠟量。瀝青的含蠟量與其溫度敏感性相關(guān)，瀝青含蠟量大，則其脆性增加、溫度敏感性增加、拉伸應(yīng)變減小，即其抵抗低溫裂縫的能力減弱。因此，可選擇含蠟量小的瀝青。

3.2 瀝青混合料成份的控制

3.2.1 瀝青用量控制。瀝青用量影響混合料應(yīng)力松弛性能，瀝青用量增加會(huì)提高其混合料的應(yīng)力松弛性能及收縮應(yīng)變性能。

3.2.2 礦料成份控制。礦料成分指礦料的級(jí)配，不同級(jí)配的混合料的溫度應(yīng)力增長規(guī)律的差異較大。對(duì)于粒徑粗的礦料來說，它可以增加混合料內(nèi)部的微空隙，使其應(yīng)力松弛極限溫度降低、溫度應(yīng)力減?。粚?duì)于礦粉來說，其可以增加混合料粘稠程度，降低其抵抗低溫裂縫的能力。通常情況下，可選用瀝青粘附性高的堿性碎石，同時(shí)可在混合料中摻入1～2%的水泥以提高瀝青與集料之間的結(jié)合力，從而提高瀝青路面的抗裂性能。

3.2.3 集料品種。集料品種影響集料與瀝青的粘附性，如果集料的粘附性較大，則瀝青混合料的結(jié)合力較高、抗拉強(qiáng)度增加，有利于降低其溫縮應(yīng)力，從而減少裂縫的形成。

3.3 施工方法的控制

針對(duì)低溫裂縫產(chǎn)生的各種因素，應(yīng)采取以下各項(xiàng)措施，盡量提高瀝青混凝土的抗裂性能，減少裂縫的產(chǎn)生：

3.3.1 接縫處施工控制。接縫處的施工直接影響著該部位抵抗溫縮應(yīng)力的能力，因此應(yīng)在處理接縫時(shí)保證施工面清潔平整，以免摻入碎石等雜物，造成路面接縫處存在溫縮應(yīng)力集中釋放點(diǎn)，形成開裂。同時(shí)，應(yīng)保證碾壓及攤鋪的溫度，以免因溫度過低，使新鋪層表面產(chǎn)生微裂縫，使日后路面表面的裂縫成為必然。

3.3.2 選材控制。選用優(yōu)質(zhì)油源的含蠟量低的稠油瀝青，對(duì)瀝青的抗老華性能、延性等性能進(jìn)行檢測(cè)，擇優(yōu)采購。同時(shí)，要在道路設(shè)計(jì)過程中，做好配比設(shè)計(jì)，控制配比的空隙率、穩(wěn)定度，控制礦粉摻量，對(duì)粉膠比的控制應(yīng)依地區(qū)特征進(jìn)行選定[3]。

通過以上對(duì)路面裂縫的成因、大溫差地區(qū)裂縫形成的主要因素和主要因素的控制措施的簡(jiǎn)要介紹，希望可以為深入此領(lǐng)域研究進(jìn)行鋪墊，探尋更好的防止裂縫形成的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]程四清.瀝青路面裂縫的形成及防治[J].山西建筑，2007（36）.

[2]張濤.瀝青路面產(chǎn)生裂縫的原因及預(yù)防措施[A].2013年8月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2013，08.

[3]郭忠印，李立韓.瀝青路面施工與養(yǎng)護(hù)技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2003.