淺析瀝青路面裂縫成因與危害以及防治措施

劉湖廣

摘 要 瀝青路面在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣裂縫，并在反復(fù)車輛荷載、路表水浸濕、四季溫變、晝夜溫差的作用下，加速路面破壞，大大縮短路面使用壽命。本文對(duì)瀝青路面裂縫的成因、危害、防治做出了論述。

關(guān)鍵詞 瀝青路面；裂縫成因；危害；防治

瀝青路面以其行車舒適，維修方便，可回收再生利用等優(yōu)點(diǎn)被廣為應(yīng)用。瀝青路面裂縫作為瀝青路面常見(jiàn)病害的治理工作，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的道路工程實(shí)踐、研究和探索，取得了一定的成效，但問(wèn)題至今未能根除。降水可導(dǎo)致路基整體強(qiáng)度的降低，且容易沿著裂縫侵入基層甚至路基，導(dǎo)致基層破壞，路基軟化，在行車荷載的反復(fù)循環(huán)作用下，引起路面下陷；寒冷地區(qū)冬季凍脹，隆起開裂，春季融解季節(jié)沉陷松脫。而各種裂縫的產(chǎn)生均由環(huán)境、設(shè)計(jì)、材料、施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的養(yǎng)護(hù)維護(hù)與管理全過(guò)程中諸多因素相互聯(lián)系相互影響而形成，在治理的過(guò)程中我們需要系統(tǒng)分析，綜合防治。

1 裂縫成因

瀝青路面的開裂成因分類主要有：勘察設(shè)計(jì)與裂縫產(chǎn)生；路基不良；路面底基層基層質(zhì)量缺陷；瀝青路面自身質(zhì)量存在的問(wèn)題；

1.1 勘察設(shè)計(jì)與裂縫產(chǎn)生

質(zhì)勘察資料不全，氣候降水溫度不詳細(xì)，道路設(shè)計(jì)缺少必要的依據(jù)，設(shè)計(jì)缺乏針對(duì)性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料類型選擇與實(shí)際地質(zhì)水文情況不相適應(yīng)，是導(dǎo)致路基路面出現(xiàn)沉降、開裂、滑坡等質(zhì)量問(wèn)題的重要原因之一[1]。

1.2 路基不良

①填方材料和壓實(shí)的不均勻性，以及填方密實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。②由路基不均勻沉降在路面上引起的開裂，特別在那些半填半挖段、高填方路段、溝槽回填土碾壓比較困難，而且不容易做到均勻碾壓，路面就可能產(chǎn)生差異性沉降。③拓寬路段的新老路面交界處土層處理不徹底，沉降不均勻引起縱向開裂；④軟弱土地基加固效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求局部強(qiáng)度差異性較大；⑤邊坡值小于設(shè)計(jì)值，邊坡壓實(shí)不夠和邊溝過(guò)深使實(shí)際填土高度加大而滑坡等引起的縱向開裂。路基的裂縫會(huì)寬展反射到路面結(jié)構(gòu)形成反射型路面裂縫。

1.3 路面底基層基層質(zhì)量缺陷

①由于半剛性基層的干縮性、溫縮性而產(chǎn)生裂縫，從而導(dǎo)致路面產(chǎn)生反射裂縫。②基層材料不良：基層材料質(zhì)量越好的收縮性愈小，面層裂縫愈少。③路基局部壓實(shí)度不足或基層材料局部松散不成板體，使路面的承載能力下降形成的裂縫。

1.4 瀝青路面自身質(zhì)量存在的問(wèn)題

①瀝青混合料原材不良與材料老化瀝青和瀝青結(jié)合料的性質(zhì)是影響瀝青路面溫度開裂的最主要原因，瀝青混合料的低溫勁度是決定瀝青路面是否開裂的最根本因素。在瀝青性能指標(biāo)中，影響更大的是溫度敏感性，溫度敏感性大的瀝青更容易開裂。②瀝青延度低，抗裂性差，瀝青混合料拌和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，拌和溫度過(guò)高或在儲(chǔ)料倉(cāng)倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)輸過(guò)程中遭到雨淋使瀝青變硬結(jié)塊，攤鋪下臥層潮濕對(duì)拉應(yīng)變敏感而產(chǎn)生的裂縫；③外界原因如污染、腐蝕等造成的局部網(wǎng)裂；④施工縫處理不當(dāng)，接縫不緊密，結(jié)合不良。

1.5 路基路面與道路建筑構(gòu)筑物結(jié)合部對(duì)瀝青路面裂縫產(chǎn)生

橋臺(tái)、管廊、給排水檢查井、通道等構(gòu)造物兩側(cè)的填土是裂縫的多發(fā)部位。原因主要是：壓路機(jī)不容易到達(dá)，致使產(chǎn)生后期沉降，在軟土路基段尤為顯著。

1.6 瀝青路面與環(huán)境氣候溫度降水對(duì)裂縫產(chǎn)生的影響

①極端最低溫度、降溫速率、低溫持續(xù)時(shí)間、升降溫循環(huán)數(shù)次數(shù)是氣候條件影響瀝青路面溫縮裂縫的四大要素。瀝青路面的低溫開裂有兩種形式：一種是由于氣溫驟降造成面層溫縮，在有約束的瀝青層內(nèi)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過(guò)瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)造成的開裂。②裂縫發(fā)生以后雨水會(huì)從裂縫中下滲，并積聚在面層與基層中間，出現(xiàn)基層唧泥現(xiàn)象，降低了瀝青層與半剛性基層間的連接狀態(tài)，加速了路面結(jié)構(gòu)的破壞。

1.7 瀝青路面車輛荷載裂縫產(chǎn)生的關(guān)系

①在車輪荷載作用下，半剛性基層底部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉力大于基層材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，底部就會(huì)很快開裂，在行車荷載反復(fù)作用下，底部裂縫會(huì)逐漸寬展到上部，并使面層產(chǎn)生開裂。②車輛荷載直接作用，在輪子部位產(chǎn)生大的應(yīng)力，產(chǎn)生表面裂縫導(dǎo)致路面產(chǎn)生開裂，以及行車荷載重復(fù)作用產(chǎn)生疲勞裂縫。

2 裂縫對(duì)瀝青路面的危害

瀝青路面裂縫的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①縮短路面的使用壽命，影響行車的舒適性和安全性。②橋頭跳車處的路面橫向裂縫，在路面集水的作用下加速了跳車現(xiàn)象的發(fā)展，同時(shí)對(duì)路基造成危害。③塊狀的路面縱橫裂縫如不能及時(shí)修補(bǔ)，將很快發(fā)展成為網(wǎng)裂，松散甚至坑槽，導(dǎo)致路面病害的發(fā)生，影響路面的功能[2]。

3 瀝青路面裂縫的預(yù)防與治理

3.1 合理設(shè)計(jì)

①基層首選抗沖刷性能好、干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)小、抗拉強(qiáng)度高的半剛性材料做基層。②路面厚度的確定：必須根據(jù)其道路等級(jí)、交通量、工程地質(zhì)情況、道路基層情況和施工季節(jié)等綜合因素計(jì)算確定設(shè)計(jì)厚度。③瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)：為了提高路面抗滑能力和抗車轍能力，國(guó)內(nèi)高等級(jí)道路普遍采用較粗級(jí)配，用油量少，空隙率偏大，傳荷能力削弱，容易產(chǎn)生裂縫，耐疲勞能力降低。④設(shè)計(jì)應(yīng)力吸收層及加筋層應(yīng)力吸收層主要采用彈性模量較小的材料，如土工布、砂、石屑等，⑤選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青面層[3]。

3.2 路基裂縫預(yù)防

①溝槽回填土應(yīng)分層填筑、壓實(shí)，壓實(shí)度需達(dá)到要求。②拓寬路段的基層厚度和材料須與老路面一致，或稍厚。土路基應(yīng)密實(shí)、穩(wěn)定。

3.3 路面底基層基層裂縫預(yù)防

①采取有效措施減少半剛性基層收縮裂縫。a.基層混合料應(yīng)在接近最佳含水量的狀態(tài)下碾壓，防止壓實(shí)度和強(qiáng)度不足造成強(qiáng)度裂縫。b.對(duì)分段施工的基層，在碾壓時(shí)，應(yīng)預(yù)留一定寬度混合料暫緩碾壓，待下段混合料攤鋪后一起碾壓，上下層的接頭應(yīng)錯(cuò)開。C合理選擇混合料的配比，控制細(xì)料數(shù)量；重視結(jié)構(gòu)層的養(yǎng)護(hù)，并及早鋪筑上層或進(jìn)行封層以利于減少裂縫。②在舊路面加罩瀝青路面結(jié)構(gòu)層前采用鋪設(shè)土工布、格扎柵后再加罩，以延緩反射裂縫的形成。

3.4 瀝青路面層接縫處理

①合理組織施工，攤鋪?zhàn)鳂I(yè)連續(xù)進(jìn)行，減少冷接縫。冷接縫的處理，應(yīng)先將已攤鋪壓實(shí)的攤鋪帶邊緣切割整齊、清除碎料。然后用熱混合料敷貼接縫處，使其預(yù)熱軟化；鏟除敷貼料，對(duì)縫壁涂刷粘層瀝青，再鋪筑新混合料。充分壓實(shí)橫向接縫。碾壓時(shí)，壓路機(jī)再已壓實(shí)的橫幅上，鋼輪伸入新鋪層15 cm左右，每壓一遍向新鋪層移動(dòng)15 ～ 20 cm，直到壓路機(jī)全部在新鋪層為止，再改為縱向碾壓。根據(jù)瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范要求，按該地區(qū)氣候條件和道路等級(jí)選取適用的瀝青類型，以減少或消除瀝青面層溫度收縮裂縫。②采用全路幅一次攤鋪，如分幅攤鋪時(shí)，前后幅應(yīng)緊跟，避免前攤鋪幅混合料冷卻后才攤鋪后半幅，確保熱接縫。如無(wú)條件全路幅攤鋪時(shí)上、下層的施工縱縫應(yīng)錯(cuò)開15 cm以上。前后幅相接處為冷接縫時(shí)，應(yīng)先將已施工壓實(shí)的邊沿坍斜部分切除，切線需順直側(cè)壁要垂直，清楚碎料后，宜用熱混合料敷貼接縫處，使其預(yù)熱軟化，然后鏟除敷貼料，并對(duì)側(cè)壁涂刷粘層瀝青，再攤鋪時(shí)控制好松鋪系數(shù)，使壓實(shí)后的接縫結(jié)合緊密、平整。③瀝青路面攤鋪前，對(duì)下臥層需要認(rèn)真檢查，及時(shí)清除泥灰，處理好軟弱層，保證下臥層穩(wěn)定，并宜噴撒粘層瀝青。原材料質(zhì)量和混合料質(zhì)量嚴(yán)格按瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行選定、拌和和施工。④瀝青面層各層應(yīng)滿足最小施工厚度的要求，保證上下層的良好連接；并從設(shè)計(jì)施工養(yǎng)護(hù)上采取措施有效的排除雨后結(jié)構(gòu)層內(nèi)積水。

3.5路基路面與道路建筑構(gòu)筑物結(jié)合部位裂縫預(yù)防

橋涵兩側(cè)填土充分壓實(shí)或進(jìn)行加固處理；沉降嚴(yán)重地段，事前應(yīng)進(jìn)行軟土地基處理和合理的路基施工組織。

3.6合理選材

①選擇抗裂性好的材料做基層。為減少收縮裂縫，應(yīng)增加粗骨料含量，降低施工含水量，提高基層壓實(shí)度，盡量避免采用干縮性較大的材料。②采用優(yōu)質(zhì)改性瀝青。改性瀝青在低溫黏度、耐老化等指標(biāo)上均優(yōu)于普通瀝青，目前普遍采用的改性瀝青有橡膠類、熱塑性橡膠彈性體和熱塑樹脂類。③選擇合適的礦料。無(wú)論什么骨料，為使瀝青與礦料之間很好的黏結(jié)應(yīng)使用抗剝離劑，以延緩由于荷載和溫度的反復(fù)作用發(fā)生瀝青剝離而產(chǎn)生水毀現(xiàn)象，同時(shí)限制堿性骨料的使用[4]。

3.7 施工質(zhì)量的好壞直接影響路面的各種性能，因此，嚴(yán)格保證道路各結(jié)構(gòu)層的施工質(zhì)量，能有效防治路面裂縫。

基層和底基層的養(yǎng)生要滿足要求，切勿為趕工期而提早鋪筑面層，以防基層損壞或收縮而導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫。面層施工時(shí)保證在制備瀝青混合料過(guò)程中不使瀝青過(guò)分老化（控制瀝青的加熱溫度和加熱時(shí)間），加強(qiáng)運(yùn)料車的保溫工作，保證適宜的攤鋪、碾壓溫度，及時(shí)攤鋪，保證供料和攤鋪的連續(xù)性，減少由于混合料表面溫度降低影響溫度均勻性而產(chǎn)生的離析和裂縫，做好施工接縫的聯(lián)結(jié)處理[5]。

3.8 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)及時(shí)維修完善路基路面的排水設(shè)施

確保路面排水順暢，基層與面層之間不得形成集水槽。此外瀝青路面的早期損壞應(yīng)及時(shí)處理，避免基層破壞進(jìn)而加劇面層的破壞[6]。

3.9 治理措施

常用的方法有普通瀝青灌縫、專用灌縫料施工、壓漿法修補(bǔ)裂縫和進(jìn)口密封膠灌縫。①一經(jīng)發(fā)現(xiàn)裂縫后應(yīng)立即修補(bǔ)以免水通過(guò)縫滲透到基層，造成基層破壞而影響面層。對(duì)于較小的橫向裂縫和縱向裂縫，縫寬在6 mm以內(nèi)，宜將縫隙刷掃干凈，并用壓縮空氣吹去塵土后，可用灌入熱瀝青或乳化瀝青材料加以封閉處理；縫寬大于6 mm的，將裂縫內(nèi)雜質(zhì)處理干凈后，用瀝青砂或細(xì)粒式瀝青混凝土填充、搗實(shí)，并用烙鐵封口，撒砂，掃勻；也可以采用乳化瀝青混合料填封。②輕微龜裂可采用刷油法處治，或進(jìn)行小面層噴油封面，防止?jié)B水?dāng)U大裂縫；大面積龜裂、網(wǎng)裂采用加封層或?yàn)r青表面處治。嚴(yán)重龜裂、網(wǎng)裂應(yīng)對(duì)基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。③碾壓中出現(xiàn)微裂縫，可在終碾前，用輪胎碾進(jìn)行復(fù)壓，消除裂縫。④因土基、路面基層的病害或強(qiáng)度不足引起的破損，應(yīng)處理路基或基層，然后再修復(fù)路面。⑤由于路基不穩(wěn)定，導(dǎo)致路面網(wǎng)裂時(shí)，可采用石灰或水泥處理路基，或注漿加固處理，深度可根據(jù)具體情況確定，再重做基層、面層[7]。

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