瀝青混凝土路面裂縫產(chǎn)生的成因與防治探討

喻建軍 李仁平

（廣州市設(shè)計(jì)院 廣東廣州 510620）

1 引言

道路工程是土木工程建設(shè)中非常重要的一部分，在道路工程設(shè)計(jì)過程中，由于瀝青混凝土路面在行車舒適性等方面的優(yōu)勢，在城市道路以及各級公路所占比例正逐步增加。而由于瀝青路面在各種因素導(dǎo)致下容易出現(xiàn)裂縫，影響瀝青路面使用性能以及壽面，故必須在設(shè)計(jì)及施工過程中加強(qiáng)路面裂縫的防控，從而保證工程質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，分析瀝青混凝土路面裂縫控制在道路工程中的合理使用。

2 瀝青混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

2.1 瀝青及其混合料原因引起裂縫

施工時(shí)，部分施工單位使用的瀝青未能達(dá)到施工要求的標(biāo)號，使得瀝青與礦料之間的粘接力大大降低，并且增加了瀝青的低溫脆性，還會導(dǎo)致其高溫穩(wěn)定性降低，以上諸多弊端造成了瀝青路面油層松散的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致瀝青路面開裂。瀝青與其結(jié)合料的性質(zhì)是造成溫度變化產(chǎn)生裂縫的最主要原因，而影響瀝青路面是否開裂的最主要因素是瀝青混合料的低溫勁度，因此瀝青勁度也是測定瀝青混合料低溫勁度的一項(xiàng)重要因素。在相關(guān)功能指標(biāo)中，溫度敏感性是影響瀝青功能最大因素，溫度敏感性越高的瀝青越容易引起路面開裂。例如在冬季氣溫較低時(shí)，瀝青的收縮性能會比較容易導(dǎo)致路面遭到脆性破壞，而如果水分與溫度等因素共同作用，會大大降低瀝青與礦料之間的粘結(jié)力，從而導(dǎo)致路面松散、剝落等，因而影響力了路面的通行。

2.2 雨水滲透問題引起裂縫

在陰雨時(shí)節(jié)，雨水的滲入會降低瀝青與礦料之間的粘結(jié)力甚至嚴(yán)重時(shí)會使得其逐漸失去粘結(jié)力。在外力作用下，隨著水分在路面空隙以及裂縫中的不斷侵入，水分會在眾多荷載的動態(tài)作用下形成真空復(fù)壓抽吸的循環(huán)系統(tǒng)，使水分更加全面地滲透進(jìn)入瀝青與礦料的接觸界面上，從而導(dǎo)致瀝青膜脫離礦料表面、瀝青混合料松散掉落形成網(wǎng)狀裂縫并不斷擴(kuò)大。

2.3 溫度問題引起裂縫

溫度問題引起的裂縫一般分兩種：①低溫收縮裂縫；②溫度疲勞裂縫。低溫收縮裂縫往往是冬季時(shí)候，由于溫度下降導(dǎo)致了瀝青材料逐漸變硬以及收縮。但是由于瀝青面層是受到路面約束的，在氣溫驟然降低時(shí)一旦瀝青面層的收縮拉應(yīng)力大于瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度，瀝青面層就會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。而溫度疲勞裂縫是在外界氣溫變化大時(shí)，影響了瀝青面層的溫度，瀝青面層過大的溫度變化使得其中產(chǎn)生了很大的溫度應(yīng)力。此種溫度應(yīng)力會隨著時(shí)間的推移不斷地作用在瀝青面層之中，使得瀝青面層出現(xiàn)疲勞開裂。此過程一旦開始，伴隨著低溫的出現(xiàn)，裂縫間斷會出現(xiàn)集中應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂縫不斷向下延展直到面層被全部穿透。

2.4 載荷引起的裂縫

道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵，它主要通過當(dāng)?shù)貭顩r進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是道路載荷一旦沒有足夠大，就會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫，為了避免產(chǎn)生這些問題，需要在施工過程當(dāng)中增加預(yù)拱形式，一旦出現(xiàn)載荷較大還會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫主要是道路設(shè)計(jì)之初不合理導(dǎo)致，同時(shí)也可能道路施工出現(xiàn)不合理現(xiàn)象，由于施工人員自身文化素質(zhì)水平較低，針對設(shè)計(jì)圖紙不能及時(shí)理解，而設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诘缆方Y(jié)構(gòu)當(dāng)中無法體現(xiàn)，就會產(chǎn)生裂縫，而這種載荷主要分為直接和間接，直接應(yīng)力主要外部載荷導(dǎo)致，間接應(yīng)力主要由于材料和溫度導(dǎo)致。

2.5 基層裂縫反射引起的裂縫

目前，半剛性材料是許多瀝青道路建設(shè)工程建造路面基層的首選材料。作為路面基層的建設(shè)材料，半剛性材料相比于其他材料來說更能夠增強(qiáng)道路的荷載，并且可以降低路面厚度。如此一來，半剛性材料的應(yīng)用不僅可以降低道路建設(shè)成本，還可以提高道路的使用性能。但是存在優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，其缺點(diǎn)也顯露了出來。由于半剛性材料屬于水硬性材料，它的內(nèi)部剛度和強(qiáng)度只會伴隨時(shí)間的流逝逐漸增加最后達(dá)到頂峰，而不會在施工結(jié)束時(shí)便達(dá)到這種水平。半剛性材料的性質(zhì)和養(yǎng)護(hù)周期就決定了使用半剛性材料的道路會受到溫度與濕度等因素的極大影響，如果前期施工操作不當(dāng)，就會導(dǎo)致道路基層極易受到溫濕度的影響而產(chǎn)生溫縮現(xiàn)象。但是由于路基擁有變形抵抗的效用，會導(dǎo)致基層難以通過變形釋放應(yīng)力這種應(yīng)力會在基層內(nèi)部逐漸積攢拉應(yīng)力，一旦其積攢的拉應(yīng)力超過基層能夠承受的最大應(yīng)力時(shí)，基層就會因此產(chǎn)生裂縫?；鶎赢a(chǎn)生的裂縫會和表層路面形成一個(gè)應(yīng)力集中點(diǎn)，在荷載和應(yīng)力的雙重作用下，基層的裂縫非常容易反射到表層路面，從而產(chǎn)生反射裂縫。

3 對路面裂縫問題的防治措施

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路車輛日益增多，使瀝青混凝土路面面對極大的挑戰(zhàn)，除了確保道路運(yùn)輸暢通、安全和高效以外，還需要使道路具有綠化、環(huán)保、亮化的城市功能。

3.1 施工前期盡量避免裂縫的產(chǎn)生

在進(jìn)行道路施工之前需要準(zhǔn)備以下工作：

（1）對于道路所在區(qū)域、環(huán)境、溫度、氣候、地質(zhì)狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和各項(xiàng)資料深入分析，將各項(xiàng)資料及可能產(chǎn)生因素進(jìn)行分析。

（2）根據(jù)道路設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析篩選，將不利因素進(jìn)行去掉，最終目的是避免產(chǎn)生瀝青混凝土裂縫。

（3）道路施工過程當(dāng)中需要將各項(xiàng)條件、空氣濕度、溫度材料性能對瀝青混凝土影響進(jìn)行分析，采取最佳解決方案，這樣才能避免出現(xiàn)裂縫。

3.2 加強(qiáng)瀝青路面的設(shè)計(jì)工作

①在選用半剛性材料建設(shè)路面基層時(shí)，應(yīng)選用抗拉性能好、抗沖刷能力強(qiáng)、溫縮和干縮系數(shù)小的材料。②應(yīng)選用松弛性能好、延展度強(qiáng)、針入度高的優(yōu)質(zhì)瀝青建造瀝青面層，如若缺少優(yōu)質(zhì)瀝青，也應(yīng)采取相應(yīng)的瀝青性質(zhì)改善措施來確保瀝青的低溫抗開裂性和高溫穩(wěn)定性。③瀝青面層應(yīng)使用密實(shí)型瀝青混凝土，同時(shí)確定合適的瀝青路面厚度，防止半剛性路面基層在使用期間不會出現(xiàn)干縮裂縫的同時(shí)，還可以有效減少瀝青使用量，降低投資數(shù)目。之后，防反射中間層的設(shè)計(jì)也是必不可少的。在溫度裂縫的產(chǎn)生難以避免時(shí)，預(yù)鋸縫的建設(shè)也是一個(gè)很好的選擇。

3.3 加強(qiáng)施工建設(shè)工作

瀝青路面建設(shè)時(shí)，首先要做好基層的碾壓工作，嚴(yán)格把控基層施工碾壓時(shí)的含水量，并在確?；鶎邮┕べ|(zhì)量的前提下，做好相關(guān)養(yǎng)生工作，防止因暴曬等原因而導(dǎo)致干裂的現(xiàn)象發(fā)生。養(yǎng)生工作完成后就可以開始透層的施工了，之后便是瀝青路面的鋪筑階段。面層施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格把控混合料的溫度、碾壓強(qiáng)度等問題，在確保施工連續(xù)性的同時(shí)，施工現(xiàn)場應(yīng)有專人看管，禁止無關(guān)車輛進(jìn)入施工區(qū)域，保持路面的平整度。另外，當(dāng)施工過程中出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)及時(shí)做好接縫工作，避免后期導(dǎo)致面層或基層的更深程度破壞。

3.4 優(yōu)化材料選擇

瀝青選擇是材料選擇的關(guān)鍵，應(yīng)選擇符合各項(xiàng)規(guī)格和設(shè)計(jì)要求的瀝青作為施工的主要材料，必須嚴(yán)格控制瀝青的各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。透層油和粘層油瀝青應(yīng)與瀝青混凝土的瀝青類型相同?？茖W(xué)選擇具有優(yōu)異抗裂功能的原料作為瀝青基料。為了有效減少收縮裂縫，應(yīng)增加粗骨科的含量，減少施工的含水量，全面加強(qiáng)基層的壓實(shí)度。應(yīng)盡量避免使用水泥和石灰等干縮性強(qiáng)的材料，應(yīng)該選取碎石和工業(yè)礦渣等材料。其中，改性瀝青在低溫粘度和耐老化性能方面優(yōu)于普通瀝青。目前，應(yīng)用相對廣泛的改性瀝青的關(guān)鍵是熱塑性橡膠彈性體和橡膠。改性瀝青的混凝土成本較高，但長期經(jīng)濟(jì)效益較好，因此常用于道路建設(shè)。

3.5 加強(qiáng)瀝青混凝土路面的養(yǎng)護(hù)工作

只有長期保持優(yōu)良的路面實(shí)用功能，巨大的道路建設(shè)投資才能充分實(shí)現(xiàn)其投資效益。預(yù)防性維護(hù)是一種周期性的強(qiáng)制性維護(hù)方法，雖然價(jià)格昂貴，但卻是一種相對來說效果較為優(yōu)良的保護(hù)方法。為了鋪設(shè)建設(shè)成本低廉，同時(shí)又堅(jiān)固耐用的瀝青路面，必須有科學(xué)嚴(yán)格的道路設(shè)計(jì)方案以及嚴(yán)格的施工標(biāo)準(zhǔn)，并努力對后期路面的應(yīng)用進(jìn)行維護(hù)。因此我們需要一個(gè)強(qiáng)有力的保護(hù)機(jī)制來確保預(yù)防性維護(hù)措施的有效開展。

4 瀝青裂縫的處理措施

（1）灌縫時(shí)裂縫處理措施中最常見的一種處理方法?；鶎雍兔鎸拥牧芽p均可以采用壓漿法進(jìn)行灌縫。一般情況下面層裂縫都會使用改性瀝青或者灌封膠進(jìn)行灌縫，其中灌縫材料的選擇以及灌縫措施的施行內(nèi)容都要視裂縫的發(fā)育狀況而定。

（2）稀漿封層。裂縫產(chǎn)生的初期階段一般采用乳化瀝青進(jìn)行稀漿封層，這種措施可以有效延長瀝青道路的使用壽命并且可以加強(qiáng)路面的防滑耐磨性能。但是這種措施的缺點(diǎn)在于需要一定時(shí)間的穩(wěn)定期，很難有效地控制裂縫的發(fā)展?fàn)顩r，使得其耐久性大大降低。

（3）罩面。罩面是路面維護(hù)措施中一種較為有效的綜合養(yǎng)護(hù)方法，一般應(yīng)用于大中修建設(shè)。這種維修方法需要消耗的資金較多，但是效益比也很高，所以目前的應(yīng)用范圍比較廣泛。

（4）路面再生。路面再生技術(shù)分為冷再生和熱再生等兩種不同的施工工藝，雖然兩種工藝具體操作不同，但總體都是采用原有的瀝青路面原料進(jìn)行粉碎攤鋪、碾壓等施工過程重新形成再生層的過程。

5 結(jié)語

隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展實(shí)施，中國的道路工程一定能夠取得長足的發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)一定的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。在我國道路建設(shè)過程中，瀝青混凝土在其間發(fā)揮了不可估量的作用，為了保證瀝青混凝土路面的穩(wěn)定性和安全性，相關(guān)工作人員在大量的工程實(shí)踐中，總結(jié)、優(yōu)化了相關(guān)操作設(shè)計(jì)。目前，我國大部分地區(qū)都將瀝青混合料作為道路建設(shè)中的主要應(yīng)用材料，其優(yōu)越的性能總是受到道路施工工程的青睞。