瀝青路面反射裂縫及預防措施研究

范玉烈

摘 要：相比其他路面類型，半剛性基層瀝青路面的優(yōu)點主要集中于表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨及便于養(yǎng)護等，因此是一種較為理想的面層結構。但在長期實踐中，瀝青路面裂縫問題也愈加突顯。為有效控制路面裂縫數(shù)目，延緩裂縫出現(xiàn)時間，提高瀝青路面使用性能，必須采取科學的有效措施給予處理。因瀝青路面結構極為復雜，可能產生的裂縫類型較多，尤其是反射裂縫最為普遍，為此，必須找出裂縫產生的主要原因，對其形成機理進行分析，才能保證制定的防治措施切實可行，才能提高工程整體質量。

關鍵詞：瀝青路面；反射裂縫；預防措施

中圖分類號：U416 文獻標志碼：A

1 反射裂縫形成的原因

據(jù)相關研究顯示，在受拉疲勞、受拉屈服及剪切屈服等作用下，極易產生反射裂縫。同時，在行車荷載的反復作用，導致裂縫擴展迅速。因車輛荷載影響，基層裂縫位置瀝青面層的底面逐步出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，進而導致初始裂縫產生，因長期車載作用，裂縫逐步向上擴展，隨后貫穿整個面層產生反射裂縫，由此可見，對于裂縫產生、擴展來講，行車荷載反復作用影響極大。因瀝青混合料具有極差的導熱性能，在面層內各層溫度變化幅度并不一致，同時因極寒天氣等影響，大大增加了表層拉應變，且在所用材料極限屈服應變以上，這種情況下，極易出現(xiàn)裂縫，且會向下不斷擴展，此類裂縫往往以“上寬下窄”的形式存在，也被叫做受拉屈服。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，如面層材料屈服應變值在1%以上，則此類裂縫不會產生。在半剛性基層上產生反射裂縫的主要原因包括以下幾點。

1.1 晝夜溫差大，極易出現(xiàn)溫度收縮裂縫

因晝夜溫差變化較大，基層則會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，此時半剛性基層將以受拉狀態(tài)呈現(xiàn)。由于1.0～1.5×10-5為水泥溫度粒料線膨脹系數(shù)范圍，因此如半剛性基層混合料收縮應力在其抗拉強度以上，則會有永久變形現(xiàn)象發(fā)生，進而產生橫向收縮裂縫。

1.2 暴露時間長，極易出現(xiàn)溫度疲勞裂縫

結束基層施工后，如后期施工工序不及時，導致在自然環(huán)境下基層暴露時間過長，尤其是在透層瀝青噴灑后，將有黑色面層形成，大幅增加吸熱性能。因溫度應力影響，基層極易出現(xiàn)溫度疲勞現(xiàn)象，進而出現(xiàn)溫度疲勞裂縫。

1.3 拌和質量差，極易出現(xiàn)不規(guī)則裂縫

據(jù)大量實踐表明，混合料的均勻性極易受到原材料質量、粗細集料比例等因素的影響。如水泥含量增減、集料用量不足等，將會導致鋪筑基層混合料后，局部形成橫向裂縫。此類裂縫特點為多、密，且不規(guī)則。

1.4 養(yǎng)生不到位，極易出現(xiàn)干縮裂縫

往往選用乳化瀝青透層進行基層養(yǎng)護，透層需向基層內滲入一定深度，為5mm左右，但嚴禁油膜出現(xiàn)于表面位置。具體施工中，因乳液破乳時間各異，瀝青含量不同等，乳化瀝青將全部覆蓋基層表面乳液。這種情況下，該養(yǎng)生方式保濕效果不佳，無法滿足養(yǎng)生需求，進而出現(xiàn)干縮裂縫。

2 瀝青路面反射裂縫防治措施

瀝青路面反射裂縫的消除，需先將裂縫反射源消除，進而實現(xiàn)面層抗拉強度提高的目的，同時，也可將應力消散過渡層布設到面層、基層之間。如選取土工織物防治，并利用碎石化進行舊混凝土路面處理，將瀝青大碎石應力吸收層布設到面層與下臥層之間等。具體防治措施如下。

2.1 土工織物防治

在公路工程建設中，土工織物因其抗拉性能及隔離防滲能力較強得到了廣泛應用。因土工織物高分子之間存有吸附等作用，能夠有機復合瀝青材料，形成加筋瀝青面層，進而對面層的物理性能有效提升，且延長路面使用年限。

（1）土工織物使用性能

以應用方式進行劃分，土工織物的使用性能主要包括以下幾點：

第一，隔離性能。作為中間夾層，土工織物的應用可避免兩類材料相互混雜，通過其隔離功能，可有效提升地基承載力，提高路面結構穩(wěn)定性。

第二，防滲性能。一般在封閉膨脹與凍脹土道路中可充分發(fā)揮其防滲功能，進而避免路面水害問題發(fā)生。

第三，加筋補強性能。土工織物整體性、抗拉性能俱佳，利用土工織物能夠及時把外荷載向相鄰結構層傳送，對結構位移問題加以約束，進而提高路面結構層的穩(wěn)定性。

第四，過濾排水性能。因土工織物的過渡性、透水性良好，在濕軟地基排水中使用此類材料，可控制地下水位，有效固結軟基。

第五，防護性能。在公路防護工程內，土工織物的應用可避免水流侵蝕，避免因溫度過低，出現(xiàn)土體凍脹或面層裂縫問題。

（2）鋪筑施工工藝（圖1）

選取改性瀝青作為土工織物浸潤、上下層連接的粘層油，或選取普通乳化瀝青。一般可按照室內直剪試驗進行粘層油用量的準確確定，進而提高層間抗剪性能，每平方米需控制在0.7L～1.3L，撒布時可分兩次完成，以此確保能夠均勻撒布。因土工布較為柔軟，在鋪筑過程中，為避免出現(xiàn)褶皺等現(xiàn)象，可順著一個方向通過刷子刷平土工布，尤其是在土工布具有較大厚度的情況下，該施工工序極為重要。

2.2 舊混凝土路面碎石化處理

（1）施工準備

施工前，需做好施工場地調查工作，避免因破碎施工損害周圍構造物。同時，需將原路面、路緣帶內的污染物清理干凈，避免對透層施工造成嚴重影響。

（2）破碎施工

破碎施工中，需對原路面與邊部相距30cm位置進行切縫處理，隨后進行半幅全寬破碎。按照施工要求，通過試驗檢測的方式，確定錘高與行走速度，結果見表1。其中最為理想的為第2種，應以2m/min作為破碎施工速度，頻率可固定，中錘及邊錘重量分別為0.773t、1.083t，且在1.2m左右控制破碎錘高度。通過破碎施工后，如塊徑在最大尺寸以上，則需再次進行破碎施工，隨后換填密級配破碎粒料，且夯實。因原路挖補位置仍存有大量過厚情況，可按照“高—低”的順序進行路面破碎施工，防止混凝土攤鋪后，對排水造成不利影響。

完成破碎作業(yè)后，需及時清理干凈全部雜物，如填縫松散材料、漲縫材料等，此時無需進行路面修整，避免影響路面碎石化效果。

（3）碾壓及養(yǎng)生

完成上述作業(yè)后，需及時進行碾壓施工，一般可選用Z型壓路機施工。同時必須在48h以內合理控制混凝土破碎與瀝青混凝土底層攤鋪間隔時間，避免污染、損害破碎路面。待路面驗收合格后，可進行封層、黏層灑布，并及時攤鋪瀝青面層。養(yǎng)生時，需根據(jù)當天施工天氣，將塑料布等覆蓋到碎石化后的基層。

3 瀝青大碎石應力吸收層的應用

作為瀝青路面柔性基層，大碎石應力吸收層的應用，可對混凝土路面結構形成的集中應力進行有效吸收，其最關鍵的作用為抗裂性能良好。因其具有大碎石骨架結構與大孔隙率，因此在大碎石孔隙內舊混凝土板塊因破碎作用其產生的集中應力將逐步消除、分解，進而實現(xiàn)控制反射裂縫擴展的作用。

（1）施工準備

鋪筑瀝青大碎石找平層前，需先進行封層噴灑，且清理下層雜物，保證其干燥、清潔。一般可在175℃～185℃控制混合料出場溫度，要求瀝青混合料碾壓施工前，溫度必須在160℃以上。

（2）攤鋪

當熨平板溫度超過100℃以上時，需及時進行攤鋪施工。要求定時測量各車瀝青混合料溫度，如溫度與設計規(guī)定相符，則不得用于施工。攤鋪時，可按照拌和能力對攤鋪速度進行調整，本次施工以2m/min位置攤鋪施工速度。選取掛線法進行攤鋪找平，以兩臺攤鋪機聯(lián)合作業(yè)，前后兩輛設備的距離可控制在20m以內，確保縱縫連接良好。

（3）壓實及接縫處理

緊隨攤鋪機進行碾壓施工，一般分3步完成碾壓施工，具體見表2。橫向接縫碾壓時，需以橫向碾壓為準，選取雙鋼輪壓路機施工，且在10m～20m控制每次位移長度，直至新作業(yè)面內涵蓋整個壓路機，隨后進行常規(guī)碾壓施工。同時，選取梯形作為橫縫接縫方式，并在3m以上控制搭接長度。

結語

綜上所述，作為瀝青路面的主要病害，反射裂縫產生早期對瀝青路面的影響較小，但在裂縫持續(xù)擴展的過程中，將大大降低瀝青路面的使用性能，且會呈現(xiàn)出惡性循環(huán)。這與瀝青混合料的自身特性、自然環(huán)境及交通量等因素息息相關。一般裂縫的產生都具有規(guī)則性，且呈網(wǎng)狀分布。隨著行車荷載的不斷加重，將引發(fā)更為嚴重的病害，如坑槽、翻漿等，進一步破壞瀝青路面，導致瀝青路面使用壽命嚴重縮減。為此必須重視瀝青路面反射裂縫處治問題，必須保證采取的措施科學有效，才能保證行車舒適性及安全性。

參考文獻

[1]劉觀仕.高速公路軟土路基拓寬變形性狀與時間效應分析[D].中國科學院研究生院武漢巖土力學研究所，2009.