瀝青路面裂縫成因與維修對(duì)策分析

楊稷棟

山西交通養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司侯馬分公司（043000）

0 前言

在冬季，瀝青路面材料因溫度下降而收縮變形，產(chǎn)生溫度應(yīng)力；當(dāng)溫度應(yīng)力超過路面材料的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，瀝青路面開裂。如果裂縫沒有及時(shí)修補(bǔ)，雨水滲入會(huì)使瀝青路面開裂部位破壞加劇，甚至?xí)a(chǎn)生新的裂縫。裂縫產(chǎn)生初期對(duì)瀝青路面使用性能影響不大，但隨著裂縫的發(fā)展，瀝青路面的使用品質(zhì)會(huì)逐步降低。在雨水和地下水的侵蝕作用下，瀝青老化速度加快，逐步發(fā)展成為嚴(yán)重的龜裂、塊裂；交通荷載的重復(fù)作用進(jìn)一步加劇裂縫的破壞程度，嚴(yán)重降低瀝青路面使用性能，使瀝青路面提前大修，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1 瀝青路面裂縫成因分析

1.1 反射裂縫成因分析

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，半剛性基層反射裂縫是比較常見的裂縫形式，是一種貫通橫縫。相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)半剛性基層相對(duì)ACI 值較低時(shí)很容易產(chǎn)生開裂，進(jìn)而發(fā)展為反射裂縫。縮裂是半剛性基層的主要缺點(diǎn)，目前還沒有有效的防治措施。半剛性基層混合料存在礦料級(jí)配設(shè)計(jì)不合理、細(xì)集料含量不準(zhǔn)確、水泥劑量過高、含水量高等問題，這些問題以及養(yǎng)護(hù)管理不合格等都會(huì)造成半剛性基層開裂。半剛性基層開裂會(huì)在瀝青面層底部產(chǎn)生拉應(yīng)力，并在開裂處產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青面層極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射裂縫。由于冬季溫度較低，瀝青面層材料模量較大，很容易在應(yīng)力集中位置產(chǎn)生反射裂縫。

1.2 溫縮裂縫成因分析

瀝青路面溫縮裂縫有兩種，一種是由于天氣變化，瀝青面層內(nèi)部的溫度應(yīng)力超過瀝青混凝土的極限抗拉強(qiáng)度所產(chǎn)生的裂縫；一種是由于長(zhǎng)期溫度變化而產(chǎn)生的疲勞裂縫。在溫度應(yīng)力小于瀝青混凝土極限抗拉強(qiáng)度的情況下，長(zhǎng)期反復(fù)作用導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生疲勞裂縫。瀝青老化也會(huì)使瀝青混凝土極限抗拉強(qiáng)度下降，在溫度應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂縫。

1.3 路基沉降裂縫成因分析

在瀝青路面使用過程中，由于路基施工質(zhì)量不合格、地基承載力不足等原因，路基會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青路面開裂。路基沉降裂縫主要有以下幾種形式:

1）涵洞兩端開裂、路基填挖結(jié)合部位開裂。這是由于施工過程中沒有進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，涵背回填質(zhì)量不合格、路基填挖結(jié)合部位處置不當(dāng)造成的。涵背回填時(shí)，一次回填厚度過大，壓實(shí)質(zhì)量不合格，因而產(chǎn)生不均勻沉降；填挖結(jié)合部位時(shí)，未開挖臺(tái)階、回填壓實(shí)質(zhì)量不合格等原因都會(huì)造成結(jié)合部位產(chǎn)生橫向開裂。

2）路基縱向裂縫。這種形式的裂縫通常出現(xiàn)在拓寬部位、 半填半挖路段和新舊路交接的部分。在路基拓寬改建后沒有對(duì)填挖結(jié)合部位進(jìn)行有效控制，在車輛荷載的作用下，雨水滲入等原因造成不均勻沉降，從而產(chǎn)生縱向裂縫。

3）路基沉降裂縫。地基為軟土地基，承載力低，在路基自重和車輛荷載作用下容易產(chǎn)生沉降變形，造成路基路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)龜裂和塊裂。

2 瀝青路面裂縫維修對(duì)策

2.1 貼縫帶修補(bǔ)

貼縫帶是一種滾卷式阻裂防水隔膜，是在0.3 mm 厚的抗皺抗重載型聚丙烯材料上部涂抹2 mm厚的聚合物防水膜，通過碾壓后結(jié)合成為一個(gè)整體。貼縫帶外部使用硅油涂紙包裹，防止其防水膜在搬運(yùn)過程中產(chǎn)生粘連破壞。貼縫帶抗拉強(qiáng)度高，黏度與韌性好，通常被用于半剛性基層裂縫的修補(bǔ)，可有效處治由車輛荷載和溫度應(yīng)力造成的反射裂縫。由于貼縫帶黏度大，可以直接與基層表面材料結(jié)合為一個(gè)整體。貼縫帶有多種型號(hào)，可以滿足寬縫、窄縫、塊裂三種裂縫的修補(bǔ)需求。寬縫修補(bǔ)采用15 cm 寬的面層貼縫帶，通過灌縫處理后再進(jìn)行鋪設(shè)；窄縫一般是施工縫開裂，通常采用8 cm 寬的面層貼縫帶；塊狀裂縫通常采用45 cm 寬的面層貼縫帶進(jìn)行修補(bǔ)，根據(jù)路面的開裂情況進(jìn)行拼接鋪設(shè)。

2.2 灌縫填封

采用普通瀝青和改性瀝青灌縫技術(shù)進(jìn)行裂縫修補(bǔ)，因?yàn)闉r青材料容易老化、黏結(jié)性不佳，所以修補(bǔ)后容易在原位置重新產(chǎn)生開裂，維修效果差。隨著瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)和養(yǎng)護(hù)材料的發(fā)展，密封膠灌縫技術(shù)取代了落后的瀝青灌縫技術(shù)。灌縫填封施工前對(duì)裂縫進(jìn)行開槽、清理裂縫內(nèi)部的雜物，干燥后使用新型密封膠灌縫材料進(jìn)行灌縫，最后進(jìn)行修整。新型密封膠灌縫填封技術(shù)適用于非荷載型的溫度裂縫，不適用于因路基路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉陷、翻漿而造成的瀝青路面塊狀裂縫。

2.3 壓漿法

壓漿法適用于寬度較大的縱向裂縫，這種裂縫通常出現(xiàn)在高填方路段，如不及時(shí)處置容易造成進(jìn)一步破壞，影響行車安全。壓漿材料通常選用水泥凈漿、氰凝、丙凝等材料。壓漿施工前，使用環(huán)氧樹脂砂漿對(duì)裂縫表面進(jìn)行封堵，沿裂縫方向布置注漿管；然后從裂縫一端開始施工，一次完成注漿工作。施工過程中，要擺放警示標(biāo)志并進(jìn)行交通管控；根據(jù)裂縫位置進(jìn)行鉆孔，布置注漿管，按照施工要求制備壓漿材料；壓漿完成后進(jìn)行堵孔，養(yǎng)護(hù)后開放交通。

2.4 封層、罩面修補(bǔ)法

對(duì)于開裂嚴(yán)重、存在大面積龜裂或塊狀裂縫的瀝青路面，應(yīng)采用稀漿封層、罩面技術(shù)進(jìn)行修補(bǔ)。稀漿封層采用現(xiàn)拌現(xiàn)鋪的方式，按照配合比將乳化瀝青、細(xì)集料、外加劑等材料拌和后均勻地?cái)備佋跒r青路面上，形成厚度為0.5～0.6 cm 的薄層，達(dá)到修補(bǔ)裂縫的目的。

對(duì)于出現(xiàn)嚴(yán)重開裂或達(dá)到中修標(biāo)準(zhǔn)的瀝青路面，可以采用瀝青混合料罩面法對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。施工前對(duì)瀝青路面進(jìn)行徹底清理，然后噴射乳化瀝青粘層，撒布碎石和石屑，通過碾壓將骨料（50%~70%）嵌入到瀝青路面結(jié)構(gòu)中，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)層，從而完成裂縫修補(bǔ)。

3 瀝青路面裂縫防治措施

3.1 優(yōu)化基層結(jié)構(gòu)

在半剛性基層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為減少縮裂，選用水泥穩(wěn)定類基層或低劑量水泥穩(wěn)定性基層；選用抗沖刷性能好、干縮變形和溫縮變形小的半剛性基層材料；適當(dāng)提高半剛性基層混合料中碎石的含量，以提高其整體穩(wěn)定性；適當(dāng)降低半剛性基層混合料的水泥劑量。

3.2 設(shè)置應(yīng)力吸收層

為了防止路面產(chǎn)生反射裂縫，在基層和面層之間設(shè)置應(yīng)力吸收層，常見的應(yīng)力吸收層有橡膠瀝青層、預(yù)制織物膜帶條、土工織物或土工格柵中間層等。應(yīng)力吸收層可以吸收半剛性基層開裂后在基層和面層之間形成的應(yīng)力，有效減緩或預(yù)防反射裂縫的產(chǎn)生。

3.3 原材料及配合比

瀝青材料的品質(zhì)與瀝青路面開裂有直接關(guān)系，在充分考慮高溫穩(wěn)定性的前提下，應(yīng)優(yōu)先選擇低溫抗裂性較好的瀝青材料；同時(shí)，在穩(wěn)定度滿足施工要求的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用針入度較大的瀝青材料。另外，粘結(jié)力高、抗氧化性強(qiáng)、抗老化能力強(qiáng)的改性瀝青可明顯提高瀝青混合料的低溫開裂性，防止瀝青路面產(chǎn)生荷載裂縫和溫度裂縫。應(yīng)選用形狀規(guī)則、表面粗糙、壓碎值高、質(zhì)地堅(jiān)硬的骨料，以提高瀝青混合料骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而減少瀝青路面開裂。嚴(yán)格進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，合理確定級(jí)配和油石比，以提高瀝青路面的使用性能。在條件允許的情況下，可選擇SMA 瀝青混合料或改性瀝青混合料，以提高瀝青路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止瀝青路面產(chǎn)生開裂破壞。

4 結(jié)語

瀝青路面開裂會(huì)降低路面使用性能、縮短道路使用壽命、造成路面結(jié)構(gòu)提前進(jìn)入大中修，增加了瀝青路面的運(yùn)營(yíng)管理成本。因此，要分析瀝青路面裂縫的產(chǎn)生原因，有針對(duì)性地制訂維修方案，及時(shí)恢復(fù)瀝青路面的使用性能。為了防止瀝青路面產(chǎn)生開裂破壞，可通過合理選配原材料、嚴(yán)格進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)、優(yōu)化基層結(jié)構(gòu)、設(shè)置應(yīng)力吸收層等方式提高瀝青路面基層和面層的穩(wěn)定性；在瀝青路面施工過程中，要加強(qiáng)質(zhì)量控制，嚴(yán)格進(jìn)行基層和面層結(jié)構(gòu)的質(zhì)量驗(yàn)收。