公路瀝青路面裂縫成因及防治措施研究

董 贏 聰

(山西誠達公路勘察設(shè)計有限公司晉中分公司，山西 晉中 030600)

1 概述

這些年來，隨著公路建設(shè)的日益發(fā)展，國家對于公路工程的要求也愈發(fā)嚴(yán)格。瀝青路面由于其美觀性好、降噪性高、行車舒適性佳而在公路工程中被廣泛運用。為了有效提升瀝青路面質(zhì)量、優(yōu)化公路路用性能，研究公路瀝青路面裂縫成因及防治措施意義重大。相關(guān)施工單位應(yīng)該嚴(yán)把瀝青路面施工中的各個環(huán)節(jié)以及關(guān)鍵技術(shù)，將有關(guān)質(zhì)控措施落到實處，以保障路面施工效果，同時有效預(yù)防并處治瀝青路面裂縫，最終確保公路交通的良好運行。

2 公路瀝青路面的裂縫成因

2.1 荷載裂縫

根據(jù)相關(guān)研究顯示，公路上的重型交通相較普通交通對于路面會造成更大的破壞。當(dāng)重型交通引發(fā)的路面彎拉應(yīng)力超過路面的極限抗拉強度時，則會在公路中引發(fā)荷載裂縫。通常情況下，考慮到重型交通引發(fā)的基層彎拉應(yīng)力遠超面層，因此會先產(chǎn)生基層裂縫，進一步由基層裂縫延伸至面層，引發(fā)面層裂縫。

2.2 溫度裂縫

考慮到在瀝青路面公路中，各結(jié)構(gòu)層材料在特性以及導(dǎo)熱性方面大不相同，使得不同結(jié)構(gòu)層中的溫度存在差異，并產(chǎn)生了一定的溫度梯度，尤其是在外部氣溫變化較大時，層間的溫度梯度更為明顯。不同結(jié)構(gòu)層中的溫差使得層與層之間具備各不相同的溫度應(yīng)力，進而由層間溫度應(yīng)力引發(fā)溫度裂縫，一般來說可以將溫度裂縫劃分為溫度疲勞裂縫以及低溫收縮裂縫兩種類型。

2.3 反射裂縫

由于半剛性基層需要較長的養(yǎng)生時間，因此其對外界溫度及濕度變化非常敏感。尤其是在施工質(zhì)量不佳的情況下，外界溫度及濕度變化更容易引發(fā)半剛性基層產(chǎn)生溫度疲勞裂縫或低溫收縮裂縫。與此同時，基層會因為與路基間的磨阻力而在其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力不斷增長直至超出基層抗拉強度后，則會引發(fā)基層開裂，在開裂部分即形成了受力薄弱點，而在公路交通運行過程中，在荷載作用力與溫度應(yīng)力的不斷影響下，應(yīng)力極易集中在受力薄弱點，進而致使面層產(chǎn)生了由底部向上部發(fā)展的反射裂縫，反射裂縫會在交通荷載以及外界氣溫的影響下愈演愈烈。

3 公路瀝青路面裂縫的預(yù)防措施

3.1 設(shè)計階段的預(yù)防措施

在公路瀝青路面設(shè)計階段，需要關(guān)注以下要點：其一，妥善開展承載力調(diào)查，并將非常規(guī)承載力導(dǎo)致的路面變形考慮在內(nèi)。同時充分考慮項目所在地氣候特征，確保路面設(shè)計符合所在地的施工需求。其二，應(yīng)盡可能配置抗收縮性能強、抗沖刷性能好、強度高的粒料類材料作為基層用材，進而將產(chǎn)生收縮裂縫的概率降到最低。其三，應(yīng)盡可能配置具備較優(yōu)抗開裂能力的瀝青作為路面用材，在確保瀝青穩(wěn)定性達標(biāo)的基礎(chǔ)上，盡量配置針入度大的瀝青，進而將收縮裂縫產(chǎn)生的概率降到最低，例如可選用抗開裂能力顯著的SMA作為面層用材。其四，應(yīng)合理設(shè)計面層厚度，在現(xiàn)階段的設(shè)計中，瀝青面層厚度往往控制在150 mm～250 mm，以此有效避免反射裂縫的發(fā)生。此外，瀝青面層厚度可依據(jù)具體狀況適當(dāng)加大，而厚度的加大則可以在強化路面彎曲剛度的同時，有效延長路面的使用壽命。

3.2 施工階段的預(yù)防措施

在公路瀝青路面施工階段，需要關(guān)注以下要點：其一，應(yīng)盡量采用連續(xù)施工的方式，一方面確保公路各層連接的緊密程度，另一方面將層間污染降到最低。待透層或粘層完工后，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)將瀝青面層施工到位，具體來說，應(yīng)將瀝青面層與半剛性基層的施工時間控制在一年內(nèi)。其二，確保半剛性基層養(yǎng)護到位。半剛性基層在養(yǎng)護過程中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸緊密、強度逐漸提升，一般應(yīng)該在半剛性基層壓實到位或者養(yǎng)護到位時，采用乳化瀝青施作透層或封層。其三，合理鋪設(shè)防裂層及下封層。將防裂層布設(shè)于面層與基層間，可將基層產(chǎn)生的應(yīng)力有效吸收，進而避免反射裂縫的發(fā)生。此外，還可以將基層劃分為上下兩個部分，上部配置級配優(yōu)良的碎石，通過碎石與下部基層形成組合結(jié)構(gòu)。碎石基層一方面可以優(yōu)化基層的排水性能，另一方面還可以有效防控反射裂縫。而通過在半剛性基層下部布設(shè)下封層，則可以有效防控雨水滲透，常見的下封層材料有乳化瀝青稀漿等。其四，確保集料質(zhì)量過關(guān)，要通過嚴(yán)格的材料審核機制，確保集料清潔、粉塵含量低、針片狀集料占比在允許范圍內(nèi)，同時還要確保集料的配比符合要求。其五，做好瀝青的碾壓工作。在現(xiàn)場應(yīng)準(zhǔn)備多臺碾壓機具，同時還要確保光輪壓路機及膠輪壓路機配置得當(dāng)，在碾壓過程中，應(yīng)確保碾壓機具緊跟攤鋪機，以保障碾壓成效。

4 公路瀝青路面裂縫的處治措施

4.1 灌縫

在瀝青路面裂縫的處治措施中，灌縫最為常見，一般來說，針對基層開裂問題，往往選用壓漿法實施灌縫，針對面層開裂問題，往往選用灌縫膠或者是改性瀝青實施灌縫。以開槽法灌縫為例，該方法適用于較寬的裂縫，具體操作為在開裂部位利用切縫機鑿出深15 mm～20 mm、寬10 mm～15 mm的溝槽，進一步利用路面灌縫機，在溝槽中澆筑密封膠等灌縫材料，待灌縫材料冷卻到位后及時妥善清理路面，即可恢復(fù)交通。開槽法灌縫可以將開裂部位與周邊路面有效固結(jié)，進而防止雨水從開裂部位滲漏?？偟膩碚f，開槽法灌縫具備較長的使用年限，但會耗費較多的養(yǎng)護費用。以改性瀝青灌縫為例，改性瀝青灌縫適用于寬度不超過3 mm的裂縫。在具體操作中，先采用鐵鉤將開裂部位雜物妥善清理，進一步采用吹風(fēng)機清理開裂部位的泥土等細屑，然后借助專用注射器在開裂部位注入改性瀝青，進一步適當(dāng)灑入細砂，隨后實施養(yǎng)護，待養(yǎng)護2 h后方可恢復(fù)交通。

4.2 稀漿封層

在開裂病害的初發(fā)時期，可以運用稀漿封層法將開裂病害有效遏制，常見的封層材料有乳化瀝青等。同時，通過稀漿封層法，可以在防治路面唧漿病害的同時，有效優(yōu)化路面的耐磨特性，進而降低路面的返工返修率。值得注意的是，稀漿封層法需要的穩(wěn)定期較長，因此在裂縫防控性能上有所欠缺。

4.3 罩面

罩面技術(shù)即為薄層罩面處治技術(shù)，該處治技術(shù)具備較高的經(jīng)濟性，在瀝青路面養(yǎng)護以及中修工作中較為常用。在薄層罩面處治的選材過程中，要盡可能選用熱穩(wěn)定性好、耐水性強的瀝青材料，同時還要確保選用的瀝青施工適用性好、技術(shù)性能達標(biāo)。此外，在薄層罩面處治措施實施過程中，還應(yīng)該及時依據(jù)現(xiàn)場狀況調(diào)整瀝青配比，以確保瀝青混合料適用于具體的裂縫處治需求。

4.4 路面再生

現(xiàn)階段的路面再生技術(shù)，主要包含冷再生以及熱再生，這兩種技術(shù)具備不同的施工工藝，然而其原理都是通過破碎、摻加、攪拌、鋪筑等工藝再利用舊有瀝青材料，進一步施工再生路面層。通常情況下，再生層不具備較長的使用壽命，因此往往需要依據(jù)具體的公路等級要求，適當(dāng)加鋪封層或是面層，以優(yōu)化再生層的結(jié)構(gòu)強度。

5 結(jié)語

在瀝青路面施工過程中，裂縫的防治至關(guān)重要。施工單位務(wù)必要充分重視裂縫防治工作，在充分考慮現(xiàn)場特征、設(shè)計要求、地質(zhì)特點的基礎(chǔ)上，從預(yù)防和處治兩個層面入手，在公路設(shè)計階段以及施工階段確保裂縫防治到位。當(dāng)裂縫發(fā)生時，則要合理采用灌縫、稀漿封層、罩面、路面再生等手段及時處治裂縫，以預(yù)防裂縫的發(fā)展和惡化，最終為公路上部的交通運行提供有力保障。