高等級公路瀝青混凝土路面裂縫原因與防治措施分析

陳 剛，羅 蛟

(中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530000)

0 引言

通常情況下我國高等級公路主要使用半剛性基層，其強度相對較高，穩(wěn)定性極強、剛度相對較大、整體性較強，同時其抗形變能力相對較弱，脆性相對較大。其在實際運行期間，受到車輛荷載的不斷作用，會導(dǎo)致半剛性基層形成干縮裂縫以及低溫收縮縫隙?；鶎由系臑r青混凝土主要為柔性，對于濕度與溫度的改變極為敏感，致使基層裂縫逐漸延伸到瀝青混凝土路面形成反射裂縫。

1 路面裂縫形成原因

1.1 路基填料與路面材料

在高等級公路施工期間，其路面基層主要采用半剛性基層。由于其是由氣相、固相以及液相共同組合而成，在溫度下降時三者相互發(fā)生作用，致使無機結(jié)合料與穩(wěn)定材料空間面積出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。其中水對這種材料的溫度收縮有著重要影響，并主要通過冰凍與擴張作用以及毛細管張力等進行體現(xiàn)，尤其是水處于非飽和狀態(tài)時具有更為嚴重的影響。在水分快速蒸發(fā)期間，毛細管水面開始降低，彎液面曲率半徑縮小，導(dǎo)致毛細管中的壓力逐漸提升，致使收縮現(xiàn)象的發(fā)生。毛細水在全部蒸發(fā)后，在相對濕度不斷降低的作用下，半剛性基層施工材料自身存在的吸附水開始蒸發(fā)，致使顆粒面水膜厚度不斷降低，顆粒之間的距離開始縮小，分子荷載力提升，導(dǎo)致氣體積不斷縮小，其收縮情況遠大于毛細管影響。在吸附水膜厚度降低的相應(yīng)范圍時，收縮量開始逐漸停止，并停止收縮。

1.2 環(huán)境因素

在高等級公路中，溫度裂縫現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，同時大多數(shù)橫向縫隙貫穿整個路面，其中橫向裂縫之間的間距也具有較強的均勻性，裂縫出現(xiàn)的數(shù)量與實際分布情況等與溫度發(fā)生的變化有著極為密切的聯(lián)系，在低溫時間較長時裂縫數(shù)量持續(xù)上升，裂縫的寬度也在溫度下降期間不斷增加。

瀝青路面上出現(xiàn)的非荷載裂縫通常都屬于溫度裂縫，其主要分為溫度疲勞裂縫與低溫收縮裂縫。其中低溫收縮裂縫通常是在溫度下降期間，致使路面發(fā)生收縮現(xiàn)象。在具有較強約束力的瀝青層形成的溫度應(yīng)力高于瀝青混凝土抗拉伸承受范圍，致使裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)。這種裂縫種類通常是在路面上從上至下進行延伸。而溫度疲勞裂縫主要是在溫度變化循環(huán)長時間影響下，導(dǎo)致應(yīng)力松弛程度快速降低，最大拉應(yīng)力不斷縮小，最終致使溫度應(yīng)力低于抗拉強度導(dǎo)致裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)。

瀝青混凝土路面出現(xiàn)的低溫收縮裂縫與溫度降低期間致使材料體積降低收縮有著較為密切的聯(lián)系。在材料受到相應(yīng)約束的基礎(chǔ)上，材料跟隨溫度降低期間不能發(fā)生收縮，這時將形成較強的溫度應(yīng)力，在溫度應(yīng)力逐漸接近并高于材料抗拉強度期間，致使裂縫出現(xiàn)。在溫度不斷上升期間，瀝青混凝土材料粘彈性越來越明顯，當(dāng)溫度相對降低時，形成的溫度應(yīng)力在應(yīng)力松弛作用下快速消失，同時在溫度持續(xù)較低時，瀝青混凝土路面具有較強的彈性，其中溫度應(yīng)力不會消失，進一步導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。

1.3 路基因素

瀝青混凝土裂縫與路基的穩(wěn)定性也有著極為密切的聯(lián)系，尤其是在高等級公路半挖半填地點，填挖相接、高填力與軟路基路面通常會在路基沉降以及壓實度缺乏均勻性作用下，致使半剛性基層出現(xiàn)裂縫，并逐漸延伸到瀝青混凝土路面上。

2 水泥混凝土路面裂縫預(yù)防方法

2.1 確定科學(xué)的路面厚度

瀝青混凝土柔性高等級公路路面應(yīng)結(jié)合相關(guān)道路等級制度、公路地基地質(zhì)狀況、路基狀況、施工時間與季節(jié)等因素對路面厚度進行明確。當(dāng)期主要的計算方法是將瀝青厚度提高15～25 cm，利用瀝青路面厚度的提高可較好地對路面溫度變化進行控制，同時還可使加鋪層拉應(yīng)力相對減少，避免基層反射裂縫的出現(xiàn)。與此同時，還可使得高等級公路路面結(jié)構(gòu)彎曲強度快速提升，致使接縫位置出現(xiàn)的彎沉差逐漸降低，并使加鋪層剪切力得到相應(yīng)的控制，提高高等級公路使用時間。但僅僅根據(jù)提高加鋪層厚度的方法會在一定程度上受到公路標(biāo)高的影響與約束，并使路面施工成本相對提升。同時在溫度相對較高時，瀝青混凝土還會出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象，導(dǎo)致車轍的出現(xiàn)。

2.2 采用半剛性材料科學(xué)組合

施工人員應(yīng)結(jié)合實際需求對半剛性材料的科學(xué)配置進行合理規(guī)劃與設(shè)計，例如可根據(jù)實際施工情況對結(jié)合料的使用情況與相應(yīng)的比例進行有效的調(diào)整，提高粗骨料使用量并對級配進行較為嚴格的規(guī)劃，最大限度地對其干縮與溫縮參數(shù)進行降低，提高半剛性基層材料的抗裂能力，但這種方法不能在基礎(chǔ)上對半剛性材料開裂致使路面反射裂縫的形成進行有效的控制與管理。

2.3 下封層與防裂層

施工人員在基層與路面之間增設(shè)較為良好的級配碎石為上基層，同時半剛性施工材料應(yīng)為下封層，這種下剛上柔的組成方法可在一定程度上較好地避免半剛性基層反射裂縫的出現(xiàn)。與此同時，級配碎石基層還可結(jié)合實際需求作為擁有較強排水能力的基層。在特殊條件下，施工人員還可在半剛性基層上部與瀝青混凝土之間鋪設(shè)相應(yīng)的土工合成施工材料，可進一步促進瀝青混凝土抗拉強度與抗形變能力的提升。

下封層的使用可防止雨水滲透期間對基層產(chǎn)生破壞，并較好地避免雨水下滲到基層并對其造成侵蝕。對于高等級瀝青混凝土基層路面而言，施工人員

應(yīng)重視對下封層的鋪設(shè)，下封層要使用層鋪方法與拌和方法對單層瀝青混凝土表面進行科學(xué)的處理，同時也可結(jié)合實際施工情況對乳化瀝青稀漿封層方法進行使用。由于下封層主要屬于軟夾層的一種，對溫度降低時新增的反射裂縫有著較為積極的影響，但對于降低荷載應(yīng)力而言缺乏相應(yīng)的控制與優(yōu)化力度，在特殊情況下還會形成相應(yīng)的不良反應(yīng)。但強度與瀝青混凝土加鋪層材料較為相似的硬夾層可對荷載形成的反射裂縫具有較強的控制能力。

2.4 選擇適合的面層材料

在對瀝青混凝土路面抗滑等需求進行滿足的同時，還應(yīng)主要對孔隙率相對較小的瀝青混合材料種類進行選擇，可充分避免雨水經(jīng)過瀝青混凝土層滲透到路面結(jié)構(gòu)中，并對其造成侵蝕。另一方面，面層瀝青混凝土還應(yīng)對剛度相對較大、溫度敏感性相對較小的改性瀝青進行選擇，對擁有完善級配的集料進行使用，科學(xué)控制瀝青層的溫濕效應(yīng)情況，并更好地提高對于基層出現(xiàn)的反射裂縫進行預(yù)防與控制。

碾壓力度相對較小時，會使瀝青混凝土面壓實空縫率相對較大，出現(xiàn)雨水滲入的現(xiàn)象。因此施工人員應(yīng)對實際壓實后剩余的空縫率進行檢測，對其變化進行了解，科學(xué)合理地對這一參數(shù)進行控制與管理。

3 結(jié)語

綜上所述，高等級公路瀝青混凝土路面在各種客觀因素影響下，經(jīng)常出現(xiàn)各種裂縫現(xiàn)象，對交通運輸產(chǎn)生一定影響。因此施工人員應(yīng)通過明確科學(xué)的路面厚度、明確半剛性材料科學(xué)組合等方法對路面裂縫問題進行解決，進一步提高交通運輸安全性。

[1]唐 莉.高等級公路瀝青混凝土路面早期水損壞原因及防治措施[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2017(22)：110-111.

[2]呂大偉.高速公路水泥混凝土路面加鋪瀝青層綜合技術(shù)研究[D].西安：長安大學(xué)，2014.

[3]沈秀娥.高等級公路瀝青混凝土路面裂縫原因分析與防治措施[J].四川建材，2009(4)：47-48，50.

[4]楊廣來，易文成.高等級公路半剛性瀝青混凝土路面非荷載型裂縫防治淺議[J].公路，2006(1)：99-101.