市政道路工程瀝青路面裂縫成因與防治

許少勇

福建建工集團(tuán)有限責(zé)任公司（350000）

0 前言

瀝青是石油中提煉的殘渣，將其作為建筑材料鋪設(shè)在路基表面，不僅不會對環(huán)境造成污染，而且可以縮短公路建設(shè)周期。瀝青路面長期太陽光照、污水等自然因素的作用，以及受到車輛的反復(fù)碾壓，瀝青表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致瀝青材料出現(xiàn)裂縫、凹陷、剝落等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到車輛運(yùn)行的安全性，并導(dǎo)致交通安全事故的發(fā)生。因此，研究市政道路工程瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施，對提高市政公路運(yùn)行的安全性具有重要意義。

1 市政道路工程瀝青路面裂縫成因

瀝青路面裂縫產(chǎn)生的形式不同，形成裂縫的原因也不同，根據(jù)裂縫成因的差異，瀝青路面的裂縫主要分為荷載裂縫和非荷載裂縫。

1.1 車輛長期荷載作用

根據(jù)交通部門的數(shù)據(jù)顯示，2018年我國機(jī)動車保有量為3.27億輛，其中汽車2.4億輛。汽車保有量的數(shù)據(jù)每年不斷上漲。城市汽車數(shù)量的不斷增多，對市政道路交通造成一定的壓力。同時，不少客車或者貨運(yùn)車在運(yùn)輸過程中存在超載現(xiàn)象，車輛的重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計載重，從而對瀝青路面造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致路面裂縫的出現(xiàn)。如果車輛的荷載大于瀝青路面設(shè)計的強(qiáng)度或者載重，那么將對路面造成嚴(yán)重的破壞。當(dāng)車輛最大荷載作用在瀝青路面結(jié)構(gòu)層底層時拉應(yīng)力最大值，如果產(chǎn)生的彎拉應(yīng)力大于瀝青路面結(jié)構(gòu)底層最大彎拉應(yīng)力值，則瀝青路面地層結(jié)構(gòu)很容易出現(xiàn)裂縫。瀝青路面最開始的裂縫比較小，主要在瀝青路面底層，在車輛反復(fù)作用下，基層的瀝青裂縫逐漸擴(kuò)大到上層，導(dǎo)致瀝青路面上層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫[1]。

1.2 溫度變化造成的溫度裂縫

瀝青路面各個結(jié)構(gòu)層的材料材質(zhì)不同，材質(zhì)的導(dǎo)熱性能有一定的差異。瀝青路面鋪筑以后，溫度在瀝青面層傳遞需要一定的時間，這導(dǎo)致溫度在瀝青表面層、中面層、下面層，各面層表面、內(nèi)部、底部之間存在一定的溫度差異，從而出現(xiàn)較大的溫度梯度。溫度梯度導(dǎo)致各個結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生不同的溫度應(yīng)力，如果這些溫度應(yīng)力超過了瀝青路面各層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力極限，則路面產(chǎn)生一定的裂縫。

溫度裂縫可以分為低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫。低溫收縮裂縫：瀝青混凝土是一種黏彈性材料，在高溫條件下瀝青混凝土結(jié)構(gòu)具有一定的柔韌性，因此瀝青混凝土結(jié)構(gòu)在高溫條件下具有一定抗變形能力，因此不會產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力。但是在低溫條件下，瀝青混凝土在硬化過程中，材料會出現(xiàn)一定的收縮，瀝青面層受到各個面層的約束，產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力。如果這個收縮應(yīng)力超過瀝青混凝土材料的抗壓強(qiáng)度或者應(yīng)力，則瀝青面層出現(xiàn)裂縫。溫度疲勞裂縫：瀝青混凝土鋪筑以后，如果天氣出現(xiàn)溫度下降或回升，瀝青面層反復(fù)收縮、膨脹，導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生一定溫度疲勞，降低瀝青混凝土極限拉應(yīng)力或者彈性能力變小，并進(jìn)一步加快瀝青的老化。如果瀝青面層的收縮應(yīng)力和拉應(yīng)力超過瀝青混凝土設(shè)計的極限，則會導(dǎo)致瀝青路面開裂[2]。

1.3 反射裂縫

為了提高瀝青混凝土的穩(wěn)定性、抗拉強(qiáng)度、抗疲勞等性能，瀝青混凝土面層往往添加一些半剛性材料，使這些半剛性材料與瀝青混凝土凝結(jié)為板體，改善路基抗彎強(qiáng)度。但是這種半剛性材料是一種水硬性材料，瀝青面層鋪筑以后，基層內(nèi)部還沒有完全穩(wěn)定下來，內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)。隨著時間的增長，基層材料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性不斷增長。半剛性材料對周圍溫度、濕度變化比較敏感，如果施工過程中，出現(xiàn)溫度變化，則可能導(dǎo)致瀝青面層出現(xiàn)收縮或者溫度收縮縫隙。路基與基層之間的摩擦力限制了瀝青混凝土收縮變形，如果瀝青面層的拉應(yīng)力超過了基層抗壓、抗拉強(qiáng)度，則基層和面層出現(xiàn)斷裂。半剛性基層出現(xiàn)裂縫以后，瀝青面臨和半剛性基層的裂縫處形成受力薄弱點(diǎn)。在荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力作用下，該處的瀝青面層、底層應(yīng)力比較集中，從而導(dǎo)致面層底部裂縫。受到自然因素和外力反復(fù)作用，瀝青面層底部裂縫逐漸向上層擴(kuò)展，并逐漸擴(kuò)展到瀝青面層的表層，從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。

表2 常見瀝青路面裂縫處理措施

2 市政道路工程瀝青路面裂縫防治措施

2.1 優(yōu)化瀝青路面混合料配比

瀝青路面是由集料、礦粉混合料、瀝青等材料混合而成的混合料，集料、礦粉混合料、瀝青配比直接關(guān)系到瀝青路面的強(qiáng)度。因此，瀝青路面鋪設(shè)，應(yīng)該根據(jù)路面實(shí)際承載量，設(shè)計瀝青混凝土的強(qiáng)度。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)范》的要求，瀝青各項性能指標(biāo)見表1。

表1 瀝青各項性能指標(biāo)

只有瀝青各項性能滿足施工要求，才能使用，否則不能使用，以免影響到瀝青路面路基的實(shí)際承載力和強(qiáng)度。

2.2 加強(qiáng)瀝青路面施工質(zhì)量控制

瀝青路面的施工質(zhì)量直接關(guān)系到瀝青路面的安全性和使用壽命。因此，需要嚴(yán)格控制瀝青路面施工質(zhì)量。瀝青混凝土當(dāng)天生產(chǎn)必須當(dāng)天使用。瀝青混凝土生產(chǎn)過程中，每天需要隨機(jī)抽查混合料的質(zhì)量是否符合施工要求，檢查瀝青混凝土是否攪拌均勻，是否存在硬化現(xiàn)象，如果出現(xiàn)這樣的情況，立即上報主管領(lǐng)導(dǎo)，并查明混合料質(zhì)量不合格的原因。鋪攤瀝青混凝土的時候，鋪攤機(jī)必須預(yù)熱以后才能使用，預(yù)熱溫度為160℃～200℃。鋪攤機(jī)鋪攤過程中，必須嚴(yán)格控制鋪攤的平整度[3]。

2.3 瀝青混凝土裂縫處理措施

瀝青混凝土出現(xiàn)裂縫以后，要及時對裂縫進(jìn)行修復(fù)，防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，提高瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。常見的方法有灌縫法、稀漿封層、罩面處理以及瀝青混凝土再生技術(shù)。表2是幾種常見瀝青路面裂縫處理措施。

3 結(jié)語

瀝青路面受長期車輛荷載作用、溫差應(yīng)力等影響會出現(xiàn)裂縫。因此，為了提高瀝青路面的安全性和使用壽命，瀝青路面施工前要優(yōu)化瀝青混凝土配比，嚴(yán)格控制瀝青混凝土施工質(zhì)量。