高速公路瀝青路面反射裂縫防治技術(shù)研究

苗方鵬

（山西長興路橋工程有限公司， 山西 長治 046100）

1 瀝青路面反射裂縫形成的原因

1.1 瀝青路面反射裂縫的形成

近年來，我國高速公路得到了快速的發(fā)展，交通運(yùn)輸行業(yè)也得到了空前的發(fā)展。高速公路交通量增長迅速，車輛大型化，交通荷載增大，造成瀝青路面出現(xiàn)了很多病害。裂縫是瀝青路面最常見的病害，會對瀝青路面結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。其中，反射裂縫作為瀝青路面的常見病害之一，對瀝青路面的使用性能產(chǎn)生很大影響。

反射裂縫一般可分為溫度型反射裂縫和荷載型發(fā)射裂縫，其中溫度型反射裂縫主要發(fā)生的季節(jié)性冰凍地區(qū)。在低溫季節(jié)，瀝青路面材料體積收縮，在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度收縮應(yīng)力。在車輛荷載重復(fù)作用下，當(dāng)瀝青路面面層層底拉應(yīng)力超過路面材料抗拉強(qiáng)度時，路面結(jié)構(gòu)斷裂，形成裂縫。荷載型反射裂縫是在車輛荷載的重復(fù)作用下，使瀝青路面結(jié)構(gòu)逐漸出現(xiàn)剪切和彎曲變形，反射裂縫的形成過程經(jīng)歷了起裂、穩(wěn)定擴(kuò)展和破裂三個階段。在車輛荷載的長期作用下，路面結(jié)果產(chǎn)生裂縫，并不斷擴(kuò)展，最終形成反射裂縫。

1.2 瀝青路面反射裂縫的成因

1.2.1 溫縮變形產(chǎn)生的開裂

在季節(jié)性冰凍地區(qū)，由于一年四季溫度變化幅度較大，尤其是氣溫驟然下降時，會在瀝青面層內(nèi)部產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力。在車輛荷載的綜合作用下，當(dāng)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫縮應(yīng)力超過路面材料自身的抗拉強(qiáng)度時，就會出現(xiàn)開裂。這種開裂首先是從半剛性基層開裂開始的，當(dāng)溫度下降時，半剛性基層表面受到拉應(yīng)力的作用。當(dāng)基層開裂后，在瀝青層層底拉應(yīng)力的作用下導(dǎo)致面層開裂，形成反射裂縫。

1.2.2 原材料質(zhì)量不合格

原材料質(zhì)量不合格，會直接影響路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性。原材料本身的質(zhì)量不合格或加入量不符合要求，都會影響路面結(jié)構(gòu)層的整體質(zhì)量，比如基層水泥用量的增減，過多或過少都會導(dǎo)致基層開裂。原材料質(zhì)量不合格、配合比不準(zhǔn)確會造成路面結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量差，強(qiáng)度不足等問題，導(dǎo)致出現(xiàn)橫向裂縫。在車輛荷載的作用下，產(chǎn)生反射裂縫。

1.2.3 養(yǎng)生不當(dāng)造成的干縮

半剛性基層施工完成后，應(yīng)立即進(jìn)行灑水養(yǎng)生，并保水保濕，可采用土工布、麻袋等覆蓋。在基層養(yǎng)生過程中，沒有按時灑水，保證基層表面的濕度，水分蒸發(fā)基層材料收縮產(chǎn)生干縮裂縫。同時，如果基層施工完成后，沒有及時鋪筑面層，造成基層長時間暴露在大氣中，也會造成基層干縮開裂。另外，基層表面灑布透層瀝青后，會大幅增加吸收熱能，造成基層溫度升高，導(dǎo)致基層內(nèi)部溫度變化更大，出現(xiàn)溫度疲勞開裂，并最終導(dǎo)致面層產(chǎn)生反射裂縫。

1.2.4 瀝青面層結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工不合理

我國大多數(shù)高速公路瀝青路面設(shè)計面層厚度為15cm，但由于多方面原因往往導(dǎo)致面層厚度不足。在車輛荷載、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)拉應(yīng)力的作用下，會使瀝青面層局部產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致面層開裂。實踐證明，當(dāng)瀝青面層厚度大于15cm 時，可有效減少瀝青路面的反射裂縫。

2 高速公路瀝青路面裂縫修補(bǔ)技術(shù)

2.1 灌縫填封

灌縫填封是使用熱瀝青或乳化瀝青對路面裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，但這種方法維修效果差，修補(bǔ)一段時間后還會在原處重新開裂。近年來采用密封膠灌縫等新型修補(bǔ)材料，有效提高了修補(bǔ)效果。

2.2 壓漿法

壓漿法通常用于瀝青路面縱向裂縫的修補(bǔ)，一般縱向裂縫常見于高填方公路。如果不及時對瀝青路面上的縱向裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，大氣降水會從裂縫滲入路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，造成更嚴(yán)重的破壞。壓漿法常用的施工材料包括水泥、聚氨酯類、丙烯酸酯類等，施工前先用環(huán)氧樹脂砂漿填封裂縫上部，然后在安裝注漿管，從一端開始注漿，直到另一端有漿液溢出為止。

2.3 封層、罩面修補(bǔ)法

對于大面積的裂縫或裂縫比較集中的區(qū)域，可采用封層、罩面修補(bǔ)法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。封層修補(bǔ)法是使用瀝青混合化學(xué)物質(zhì)形成乳化瀝青，并使用封層機(jī)將乳化瀝青攤鋪到瀝青路面上，厚度應(yīng)控制在5mm 左右為宜。待乳化瀝青滲入裂縫中，水分蒸發(fā)破乳后即完成修補(bǔ)。對路面的裂縫較嚴(yán)重且交通壓力大的裂縫，在路面上封層灑鋪乳化瀝青和碎石，使用壓路機(jī)碾壓密實，封閉路面裂縫。

3 瀝青路面反射裂縫防治技術(shù)

3.1 土工織物防治

土工織物具有良好的抗拉性能、隔離性能、防滲性能，對瀝青具有良好的吸附作用，具有良好的加筋補(bǔ)強(qiáng)性能。將土工織物與瀝青組合形成有機(jī)復(fù)合瀝青材料，可形成加筋瀝青面層，有效提高瀝青面層的物理性能，延長使用年限。

施工中選用改性瀝青或普通乳化瀝青作為原材料，浸潤土工織物，同時用于面層之間的粘層油?？赏ㄟ^室內(nèi)直剪試驗確定粘層瀝青的用量，通常每平米用量為0.7L～1.3L，分兩層灑布完成。為了防止土工布在攤鋪過程中出現(xiàn)褶皺，可順一個方向使用刷子刷平土工布，保證土工布平整。

3.2 瀝青大碎石應(yīng)力吸收層防治技術(shù)

通過設(shè)置瀝青大碎石應(yīng)力吸收層，可吸收瀝青面層內(nèi)部的應(yīng)力，防止反射裂縫的產(chǎn)生。瀝青大碎石應(yīng)力吸收層屬于柔性基層，可有效提高瀝青路面的抗裂性能。瀝青大碎石應(yīng)力吸收層內(nèi)部具有大碎石骨架結(jié)構(gòu)和大孔隙率，可有效消除、分解瀝青路面內(nèi)部的集中應(yīng)力，進(jìn)而達(dá)到防治反射裂縫的作用。

（1）施工準(zhǔn)備

瀝青大碎石應(yīng)力吸收層施工前，應(yīng)先對下承層進(jìn)行徹底清理，保證干燥、清潔，并進(jìn)行封層灑鋪。拌制混合料，嚴(yán)格控制出料溫度在175℃～185℃范圍內(nèi)，運(yùn)輸過程中防止離析。

（2）攤鋪

攤鋪前將熨平板預(yù)熱到100℃以上，方可開始進(jìn)行混合料攤鋪。施工過程中對瀝青混合料溫度進(jìn)行抽查，如低于施工溫度，不得用于施工。攤鋪過程中嚴(yán)格控制攤鋪速度，應(yīng)控制在2m/min。攤鋪過程中采用掛線法控制攤鋪厚度，并以此作為基準(zhǔn)進(jìn)行攤鋪找平。為了防止產(chǎn)生縱向冷接縫，可采用兩臺攤鋪機(jī)聯(lián)合作業(yè)，前后距離控制在20m 以內(nèi)。

（3）壓實及接縫處理

攤鋪完成后即進(jìn)行碾壓施工，嚴(yán)格控制碾壓溫度在160℃以上。碾壓過程中嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù)、重疊寬度、碾壓速度等，保證碾壓質(zhì)量。橫向接縫碾壓采用壓路機(jī)橫向錯縫碾壓，直至新作業(yè)面內(nèi)涵蓋整個壓路機(jī)。

4 結(jié)語

反射裂縫是瀝青路面常見病害之一，會直接降低瀝青路面的使用性能。反射裂縫形成初期對瀝青路面的損壞不大，但隨著裂縫的發(fā)展對瀝青路面的影響不斷增大，必須及時進(jìn)行修補(bǔ)。在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)制定完善的養(yǎng)護(hù)方案，分析反射裂縫成因，有針對性的進(jìn)行修補(bǔ)，保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。反射裂縫修補(bǔ)可采用灌縫填封、壓漿法和封層、罩面修補(bǔ)法，有效恢復(fù)瀝青路面使用性能。在瀝青路面設(shè)計與施工過程中，采取土工織物防治技術(shù)和瀝青大碎石應(yīng)力吸收層防治技術(shù)，可有效預(yù)防瀝青路面反射裂縫產(chǎn)生，節(jié)約養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，提高行車舒適性和安全性。