路橋工程中的瀝青路面裂縫及其養(yǎng)護分析

程濤

摘 要：裂縫是路橋工程中瀝青路面最常見和最重要的破壞模式之一。為了獲得長效的路面，有必要控制這些裂縫的發(fā)展，并在它們變得更深，使下層變質(zhì)之前對其進行養(yǎng)護修復(fù)。鑒于此，本文通過分析現(xiàn)階段路橋工程瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因，并從原因出發(fā)，探究路橋工程中有效的瀝青路面養(yǎng)護措施。以期為從業(yè)人員提供一定的參考，延長路橋工程瀝青路面的使用壽命。

關(guān)鍵詞：路橋工程;瀝青路面;路面裂縫;路面養(yǎng)護

1.引言

路橋工程的瀝青路面長期受到外部自然環(huán)境因素、車輛因素、自身應(yīng)力釋放因素以及材料因素的影響，導(dǎo)致路面出現(xiàn)多種破壞模式，包括開裂（即疲勞開裂、縱向開裂、橫向開裂、塊狀開裂、滑移開裂、反射性開裂和邊緣開裂）;表面變形（即車轍、起皺、下陷和膨脹）;崩解（即坑洼和斑塊）和表面缺陷（即松散、滲出、拋光和分層）等。[1]其中，路面裂縫是最常見，也是最重要的破壞模式之一。本文通過分析路橋工程瀝青路面裂縫原因，旨在提出路橋工程瀝青路面養(yǎng)護措施?，F(xiàn)報告如下。

2.路橋工程瀝青路面裂縫原因

在路橋工程瀝青路面的使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫，由于原因不同，裂縫的形式也不同。造成裂縫的影響因素主要是荷載和溫度，在實踐中，為了對裂縫進行詳細(xì)的區(qū)分，一般根據(jù)瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因，分做以下三個類型：

首先，是荷載疲勞裂縫。瀝青路面的荷載疲勞裂縫通常與路面結(jié)構(gòu)在荷載作用下的臨界拉應(yīng)變大小有關(guān)。臨界拉伸應(yīng)變的大小和發(fā)生位置取決于荷載結(jié)構(gòu)、路面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和路面材料的力學(xué)響應(yīng)特性。這些關(guān)鍵的張力決定了瀝青路面裂縫的產(chǎn)生和擴展的性質(zhì)。例如，臨界拉伸應(yīng)變發(fā)生在瀝青層底部，從而使裂縫從瀝青層底部開始向頂部擴展，這種類型的裂縫稱為自下而上的裂縫。此外，荷載疲勞裂縫還可以從頂部開始擴展到底部，這種類型的裂縫被稱為自頂向下裂縫，因為臨界應(yīng)變發(fā)生在瀝青層的頂部。自頂向下開裂是由多種因素引起的，其中最主要的是瀝青面層表面的拉應(yīng)變、瀝青老化、空間溫度梯度、瀝青混合料性能和離析。

其次，是溫度裂縫。在寒冷氣候地區(qū)，寒冷的氣候在路橋工程瀝青路面內(nèi)引起熱收縮。當(dāng)與瀝青在低溫下的脆性結(jié)合時，在路面上形成橫向裂縫以緩解熱應(yīng)力。這種開裂促使路橋工程瀝青路面的過早損壞。這是因為溫度裂縫不僅存在于瀝青路面表面，而且存在于路面基層中，危害較大。

最后，是反射裂縫。反射裂縫被認(rèn)為是路面損壞的主要原因，它是由于裂縫通過現(xiàn)有路面的裂縫或接縫反射水泥混凝土覆蓋層而造成的。反射裂縫在我國道路裂縫中占有較高的比例。從瀝青路面裂縫分析來看，反射裂縫是溫度和荷載的共同作用下的產(chǎn)物。

3.路橋工程瀝青路面養(yǎng)護措施

首先，在所有路面維護計劃中，裂縫密封和填充處理一直是延長路面壽命的重要考慮因素。裂縫密封使用刨機切割裂縫，以提供一個均勻的矩形容器，以更大程度地密封劑滲透，從而具有良好的粘結(jié)性，而裂縫填充只需插入密封劑而無需對裂縫壁進行任何修改。根據(jù)環(huán)境排放，對裂縫填充和密封處理的每個生命周期階段按八個影響類別進行量化，研究的結(jié)果表明，與填充技術(shù)相比，裂縫密封處理的初始環(huán)境排放量非常高。但是，通過長期進行裂縫密封處理，可以補償這種環(huán)境負(fù)擔(dān)并減少約25%的排放。[2]此外，將溫度升高到膠結(jié)料的軟化點附近，則可以利用瀝青混合物的自修復(fù)作用，從而使裂縫融合。在實踐中，可以使用微波路面熱再生機對需修復(fù)路面進行微波加熱，使用導(dǎo)電添加劑來促進感應(yīng)加熱，完成裂縫黏合、平整路面坑包。

其次，像低溫裂縫和疲勞裂縫這樣的問題一直是寒冷地區(qū)路橋工程瀝青路面面臨的主要問題。事實上，在日常溫度變化較大的地區(qū)，路橋工程瀝青路面裂縫非常普遍。瀝青混合料的流變特性對瀝青混合料的裂縫產(chǎn)生重要影響，因為瀝青混合料是集料骨架的粘結(jié)劑。傳統(tǒng)的粘合劑，例如具有100滲透等級（100 pen。）和60滲透等級（60 pen。）的粘合劑，[3]被用于路面施工中。然而，近年來，增加的載荷和車輛的制動力要求粘合劑的耐久性和強度，以抵抗路面的車轍，疲勞和開裂傾向。為了提高粘結(jié)劑的抗裂和抗車轍性能，研究人員多年來一直在研究不同粘結(jié)劑添加劑的性能，如用聚合物改變粘結(jié)劑性能的好處已經(jīng)得到充分證實。由于資源枯竭和氣候變化的影響，以及瀝青結(jié)合料價格的上漲，對可替代的和可再生的結(jié)合劑資源的需求也在增加。生物膠結(jié)料的主要應(yīng)用是作為石油基瀝青膠結(jié)料的改性劑，生物膠結(jié)料的加入可以提高瀝青膠結(jié)料的低溫流變性能。生物膠結(jié)料主要由膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組成，幾乎沒有飽和烴和芳香烴的痕跡。例如，從豬糞中提取的生物膠結(jié)料，芳香特性遠低于傳統(tǒng)膠結(jié)料，但極性更強，是平均氮含量的4倍，平均氧含量的10倍。由于含有較高濃度的極性氮和氧，生物膠結(jié)料材料改善瀝青混合物的水分損失，進而通過擾亂瀝青的結(jié)晶減少瀝青的低溫開裂。

最后，使用瀝青加鋪層修復(fù)剛性路面結(jié)構(gòu)，使用夾層來減小反射裂縫。其中一種類型的中間層是瀝青橡膠片密封，具有低剛度和高變形性。這些夾層可以驅(qū)散在剛性路面裂縫和接縫處積聚的應(yīng)力和應(yīng)變能，否則這些應(yīng)力和應(yīng)變能就會轉(zhuǎn)移到瀝青路面的下面。夾層的另一個好處是它能夠防止水侵入路面結(jié)構(gòu)的下層，從而保護路面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性。這些夾層被稱為橡膠化應(yīng)力吸收膜夾層（sami-r）或瀝青橡膠集料膜夾層。[4]作為表面層，稱為瀝青橡膠集料膜或橡膠碎片密封。中間層可以延長保存和修復(fù)的壽命。延壽的程度取決于現(xiàn)有路面條件、交通負(fù)荷、氣候和環(huán)境條件以及所用夾層的類型和工程特性等諸多因素。這些夾層的優(yōu)異性能主要歸功于獨特的彈性性能和橡膠瀝青結(jié)合料優(yōu)越的老化特性，它可以承受比未改性瀝青結(jié)合料多五倍的應(yīng)變。

需要注意的是，瀝青路面裂縫在實際工程中并不能完全消除，受到車輛、溫度、陽光的影響，瀝青路面最終都會呈現(xiàn)疲勞的趨勢，出現(xiàn)氧化問題和疲勞裂縫，如果不能及時對路面進行養(yǎng)護，這些問題會由表層深入到路面的基層，破壞整個瀝青路面的基本結(jié)構(gòu)，只能夠通過對整段路進行重新鋪筑來維護，既浪費了人力物力又影響了交通。[5]在瀝青路面的養(yǎng)護工作中可以應(yīng)用瀝青再生技術(shù)，通過在混合料中摻入適量的再生劑或少量的新瀝青來恢復(fù)瀝青原有的物理性能，提高其抗氧化能力以及抗拉性能，從而延長使用壽命。

4.結(jié)語

綜上所述，路橋工程瀝青路面負(fù)荷沉重，養(yǎng)護工作效率低下，路橋工程有時會比預(yù)期惡化得更快。這直接導(dǎo)致了能源使用量的增加，成本的提高，以及對環(huán)境的更多排放。因此，需要一種方法，可以盡可能提高路橋工程瀝青路面維護工作的效率，延長路橋工程瀝青路面的生命周期。為了達到這個目的，本文基于2.路橋工程瀝青路面裂縫原因，提出裂縫密封、路面微波加熱修復(fù)、添加生物膠結(jié)料和使用夾層來減小反射裂縫 等多種有效措施，以期為瀝青路面裂縫修復(fù)，改善瀝青路面開裂，做出應(yīng)有貢獻。

參考文獻：

[1]楊智敏，張淵，張紹成.云南普通國省干線公路瀝青路面養(yǎng)護工藝清單建立分析[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2020，16（06）：111-114.

[2]韓亞歌，張虹雨.公路養(yǎng)護中瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的應(yīng)用研究[J].技術(shù)與市場，2020，27（06）：109-110.

[3]張守俊.高速公路養(yǎng)護施工中影響瀝青路面平整度的原因探討[J].建材與裝飾，2020（16）：229+232.

[4]秦偉杰，孟凡暢.改性地聚合物注漿技術(shù)與傳統(tǒng)養(yǎng)護工藝相比的優(yōu)勢[J].價值工程，2020，39（15）：189-191.

[5]崔晟東.基于瀝青路面結(jié)構(gòu)層使用性能的養(yǎng)護罩面方案評價分析[J].北方交通，2020（05）：63-66.

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