高速公路路面裂縫成因及其養(yǎng)護(hù)技術(shù)探討

陳文斌

摘 要： 路面裂縫問(wèn)題是高速公路建設(shè)中最常見(jiàn)也是危害最大的一個(gè)問(wèn)題，主要是由于瀝青自身特殊性引起的，在高溫高熱條件下會(huì)發(fā)生分解，由此會(huì)影響到其粘結(jié)力，進(jìn)而會(huì)形成裂縫，嚴(yán)重影響到道路的使用性能。因此，在高速公路營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，應(yīng)加大對(duì)高速公路的養(yǎng)護(hù)力度，采取合理的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，確保高速公路運(yùn)營(yíng)期間路面的使用性能，并提高路面使用壽命。

關(guān)鍵詞：高速公路;路面裂縫成因;養(yǎng)護(hù)技術(shù)探討

【中圖分類號(hào)】U418???? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A???? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）17-0107-01

1 高速公路瀝青路面裂縫形成的原因

1.1 環(huán)境因素。

瀝青是一種很容易受外部溫度影響的一種材料，當(dāng)外界溫度相對(duì)偏低時(shí)，瀝青鋪到混凝土上，溫度降低使得混凝土收縮應(yīng)力超出其抗拉強(qiáng)度，最終引發(fā)路面發(fā)生開(kāi)裂。該類裂縫剛開(kāi)始只是分布于路面表層，隨著深度逐漸增加，如果天氣溫度驟升或者驟降，就會(huì)導(dǎo)致混合料勁度模量不再處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1.2 材料因素。

高速公路建設(shè)過(guò)程中大部分采用的是混合料膠結(jié)瀝青，各個(gè)成分的配比直接決定了其抗裂性。路面裂縫的產(chǎn)生與混合料性能存在著非常緊密的聯(lián)系，通過(guò)分析數(shù)據(jù)資料得出，與正常配比的瀝青相比較，混合料占比較低的瀝青，其低溫延展性、路面軟化程度、滲水系數(shù)均明顯降低。瀝青質(zhì)與飽和分含量有了很大提高，芳香分與膠質(zhì)含量明顯降低，抵抗分裂應(yīng)力性能也不足，老化程度比較厲害。

1.3 施工因素。

作為國(guó)內(nèi)高速公路路面的主要結(jié)構(gòu)，瀝青路面主要包括以下幾部分內(nèi)容：面層、基層、墊層。綜合分析得出，裂縫的產(chǎn)生與施工因素存在著很大的關(guān)系。根據(jù)我國(guó)路橋項(xiàng)目的施工規(guī)范，大部分高速項(xiàng)目均能夠做到布置上述三層集料。但是，有些項(xiàng)目在施工當(dāng)中，面層使用了相對(duì)較多的細(xì)骨料，使得密級(jí)配混合料細(xì)骨料有所增加。鋪完路面之后，無(wú)法承擔(dān)高溫條件下的路面荷載，由此造成瀝青粘結(jié)應(yīng)力的流失加快，從而造成相應(yīng)的老化問(wèn)題。

1.4 養(yǎng)護(hù)因素。

國(guó)內(nèi)主要采用矯正性養(yǎng)護(hù)措施來(lái)對(duì)公路進(jìn)行管理，也就是當(dāng)公路發(fā)生大面積或者局部損壞時(shí)，使用相應(yīng)的維護(hù)技術(shù)來(lái)處理。該方法貽誤了公路維護(hù)的良好時(shí)機(jī)，造成的后果也比較嚴(yán)重，必須要引起相關(guān)各方的注意。瀝青路面投入使用以后會(huì)受到一系列因素的作用，將產(chǎn)生各種類型的病害，在剛開(kāi)始產(chǎn)生病害時(shí)，若不選擇科學(xué)合理的方法來(lái)進(jìn)行處理，病害將立即蔓延、惡化，影響到行駛安全，并且還會(huì)導(dǎo)致后期維護(hù)成本的提高。

2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

按照上述因素以及維護(hù)措施，國(guó)內(nèi)公司研究出一系列的新技術(shù)，從施工階段進(jìn)行分析，主要包括以下兩種方法：常規(guī)養(yǎng)護(hù)與新技術(shù)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

2.1 常規(guī)養(yǎng)護(hù)方法及其不足。

根據(jù)路面產(chǎn)生的裂縫、松散等局部破壞，現(xiàn)實(shí)中一般采用就地?zé)嵫a(bǔ)的模式來(lái)進(jìn)行處理，完全去掉受損部位的瀝青，必須確保去除徹底，然后通過(guò)熱瀝青混合料進(jìn)行填充，并碾壓密實(shí)。但該技術(shù)的不足在于是一種冷接縫方法，因此在冷熱相間的瀝青交接部位必然要留下縫隙，如果壓實(shí)工作不到位，那么將導(dǎo)致路面在短期之內(nèi)還會(huì)再次受到破壞，不僅如此，從路面中摳出的舊瀝青被丟掉，還會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，污染生態(tài)環(huán)境。

2.2 XMLY再生修復(fù)技術(shù)的適用范圍、原理以及具體步驟

2.2.1 適用條件。

瀝青路面再生修護(hù)劑中包含納米材料與高分子活化物質(zhì)，能夠更好地滲到瀝青層孔隙以及小裂縫之中，之后就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的物理化學(xué)反應(yīng)，能夠有效浸潤(rùn)激活老化瀝青，使其三大指標(biāo)得以還原，延緩老化，完全將路表水分阻斷，使其不能滲透到基層之中，對(duì)于妥善處理低溫環(huán)境下的路面凍融裂縫問(wèn)題起到良好的效果。這種方法有其自身的適用范圍，例如各種早期損壞，早期微裂縫、路表集料松散等，詳細(xì)內(nèi)容為：在原路面路表出現(xiàn)寬為1～3mm的微小裂縫，原路面路表比較松散，產(chǎn)生麻面，路表面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度完好，而瀝青老化或剝落。當(dāng)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)完好，但表面滲水系數(shù)增大，路面出現(xiàn)滲水嚴(yán)重或較嚴(yán)重的情況。上述條件都可以適用這種方法。

2.2.2 基本原理。

瀝青路面修護(hù)劑根據(jù)相應(yīng)的工藝，在設(shè)計(jì)時(shí)通常存在著空隙率，而那些出現(xiàn)早期損壞（掉粒、松散等）的路面同樣具有空隙，所以，可以將那些存在掉粒、松散且沒(méi)有裂縫的瀝青路面看作是一種理想的多孔介質(zhì)。

其具體滲透深度可以通過(guò)下面的公式進(jìn)行求解：

H=2k（P0-P1）/（υ0μ-2kρg）

其中，代表瀝青路面的孔隙率，μ、ρ、k 3者分別代表流體材料的黏度、密度與滲透率，υ0、P0分別代表配灑初速度與壓力，P1表示深度為H 的斷面上的壓力。

由上可以看出，H是壓強(qiáng)差、空隙率及噴灑初速度的函數(shù)，前者的數(shù)值愈大，H的數(shù)值也就大;滲透系數(shù)越大，H的數(shù)值就愈高;在雨過(guò)天晴之后，道路各個(gè)層的含水量均有所提高，如果P0保持不變，那么壓差就會(huì)減小，同時(shí)H也會(huì)減小。

作為溶劑型材料，可把它看作是一種不可壓縮的流體。在這里，以路表面處的微裂縫面A 及該物質(zhì)流入其中最低面為B過(guò)流斷面，當(dāng)灑布機(jī)將瀝青噴灑以后，過(guò)流斷面A處時(shí)，假設(shè)這個(gè)時(shí)候其流速大小是VA，達(dá)到位置B的時(shí)候是VB。兩個(gè)平面A和B之間的垂直距離為H，該指標(biāo)即為養(yǎng)護(hù)材料滲透到其中的深度。由此該物料流入到縫隙中，會(huì)將縫隙填充密實(shí)，形成了厚度為H的結(jié)構(gòu)層，能夠充分地密封住道路路表。

2.2.3 主要步驟。

首先，經(jīng)過(guò)路表的微小空隙與裂縫，該物料里面包含的活性物質(zhì)會(huì)在短時(shí)間之內(nèi)從表層滲透到里面，然后就會(huì)激活其中的老化瀝青，使其性能恢復(fù)，同時(shí)還會(huì)自動(dòng)將裂縫彌合，補(bǔ)充瀝青結(jié)合料，使原本松散的集料粘結(jié)力增強(qiáng)，修復(fù)路表0～15 mm的表層，有效密封表層結(jié)構(gòu)。其次，由于受到外力與自重雙方面的影響，其中的活性物質(zhì)會(huì)一直處于滲透狀態(tài)，逐漸修復(fù)深層結(jié)構(gòu)。再次，使表層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定加固，提升道路綜合性能，增加其使用壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施對(duì)高速公路的使用年限有著直接影響。近年來(lái)，新型XMLY技術(shù)逐漸引用到高速公路養(yǎng)護(hù)中，取得了良好的效果。該技術(shù)成本相對(duì)較低，且不會(huì)對(duì)車(chē)輛正常通行造成很大的影響，除此之外，維護(hù)效果不錯(cuò)。采用這種新方法，能夠明顯減少運(yùn)營(yíng)商的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，有助于保護(hù)環(huán)境，對(duì)我國(guó)高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展起到很大的推動(dòng)作用。

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