試論半剛性基層瀝青路面反射裂縫處治措施

李 星

（三門峽科建工程監(jiān)理咨詢有限公司，河南 三門峽 472000）

1 半剛性基層瀝青路面反射裂縫的危害

當(dāng)前，在我國(guó)已建高等級(jí)公路當(dāng)中，半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)最為常見，相比其他基層材料，半剛性基層材料的優(yōu)點(diǎn)在于高強(qiáng)度、板體性和穩(wěn)定性好等，因此，可滿足公路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)需求。然而，隨著交通量的不斷增長(zhǎng)，半剛性基層的缺點(diǎn)也愈加凸顯，究其原因在于半剛性基層很容易產(chǎn)生干縮裂縫和低溫收縮裂縫，若不處理，將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展至面層，并最終形成反射裂縫，對(duì)路面使用性能影響很大。為此，本文對(duì)瀝青路面反射裂縫的危害進(jìn)行了闡述。

1）沿裂縫雨水將下滲至路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，甚至滲入地基，在動(dòng)水壓力等因素影響下，將對(duì)路面材料進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)的沖刷，大幅降低瀝青和集料的粘結(jié)性，從而影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性。2）基于裂縫的存在，必定會(huì)影響路面板體的連續(xù)性，從而出現(xiàn)裂縫處應(yīng)力集中現(xiàn)象，并向路基頂面?zhèn)鬟f過大的應(yīng)力。3）一旦路面存在裂縫病害，處理不到位，將會(huì)大幅增加瀝青面層底面的拉應(yīng)力和頂面的剪應(yīng)力，從而擴(kuò)展為更為嚴(yán)重的病害，比如網(wǎng)裂、坑槽等，縮短路面使用年限。4）在行車荷載和氣溫變化等因素作用下，沿裂縫走向，磨耗層的集料、瀝青材料將大量剝落，并出現(xiàn)松散、坑槽等病害。

由此可見，在半剛性基層瀝青路面病害當(dāng)中，反射裂縫影響很大，做好反射裂縫病害處治工作至關(guān)重要。

2 半剛性基層瀝青路面反射裂縫產(chǎn)生的原因

據(jù)相關(guān)研究顯示，在受拉疲勞、受拉屈服及剪切屈服等作用下，極易產(chǎn)生反射裂縫。同時(shí)，在行車荷載的反復(fù)作用，導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展迅速。因車輛荷載影響，基層裂縫位置瀝青面層的底面逐步出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致初始裂縫產(chǎn)生，因長(zhǎng)期車載作用，裂縫逐步向上擴(kuò)展，隨后貫穿整個(gè)面層產(chǎn)生反射裂縫，由此可見，對(duì)于裂縫產(chǎn)生、擴(kuò)展來講，行車荷載反復(fù)作用影響極大。因?yàn)r青混合料具有極差導(dǎo)熱性能，在面層內(nèi)各層溫度變化幅度并不一致，同時(shí)因極寒天氣等影響，大大增加了表層拉應(yīng)變，且在所用材料極限屈服應(yīng)變以上，這種情況下，極易出現(xiàn)裂縫，且會(huì)向下不斷擴(kuò)展，此類裂縫往往以“上寬下窄”的形式存在，也被叫做受拉屈服。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，如面層材料屈服應(yīng)變值在1%以上，則此類裂縫不會(huì)產(chǎn)生。在半剛性基層上產(chǎn)生反射裂縫的主要原因包括以下幾點(diǎn)：

1）晝夜溫差大，極易出現(xiàn)溫度收縮裂縫。因晝夜溫差變化較大，基層則會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，此時(shí)半剛性基層將以受拉狀態(tài)呈現(xiàn)。由于1.0～1.5×10-5為水泥溫度粒料線膨脹系數(shù)范圍，因此如半剛性基層混合料收縮應(yīng)力在其抗拉強(qiáng)度以上，則會(huì)有永久變形現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而產(chǎn)生橫向收縮裂縫。2）暴露時(shí)間長(zhǎng)，極易出現(xiàn)溫度疲勞裂縫。結(jié)束基層施工后，如后期施工工序不及時(shí)，導(dǎo)致在自然環(huán)境下基層暴露時(shí)間過長(zhǎng)，尤其是在透層瀝青噴灑后，將有黑色面層形成，大幅增加吸熱性能。因溫度應(yīng)力影響，基層極易出現(xiàn)溫度疲勞現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)溫度疲勞裂縫。3）拌和質(zhì)量差，極易出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。據(jù)大量實(shí)踐表明，混合料的均勻性極易受到原材料質(zhì)量、粗細(xì)集料比例等因素的影響。如水泥含量增減、集料用量不足等，將會(huì)導(dǎo)致鋪筑基層混合料后，局部形成橫向裂縫。此類裂縫特點(diǎn)為多、密，且不規(guī)則。4）養(yǎng)生不到位，極易出現(xiàn)干縮裂縫。往往選用乳化瀝青透層進(jìn)行基層養(yǎng)護(hù)，透層需向基層內(nèi)滲入一定深度，為5mm左右，但嚴(yán)禁油膜出現(xiàn)于表面位置。具體施工中，因乳液破乳時(shí)間各異，瀝青含量不同等，乳化瀝青將全部覆蓋基層表面乳液。這種情況下，該養(yǎng)生方式保濕效果不佳，無法滿足養(yǎng)生需求，進(jìn)而出現(xiàn)干縮裂縫。

3 工程概況

某公路工程為半剛性基層瀝青混凝土路面，通過實(shí)地調(diào)查結(jié)果顯示，本路段瀝青路面主要病害為收縮裂縫。為有效防治反射裂縫，需進(jìn)行應(yīng)力吸收層鋪設(shè)，要求調(diào)整原瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可不改變路基與基層材料、結(jié)構(gòu)。為保證施工質(zhì)量，可選取300m為試驗(yàn)路段。黏土為路基填土，1.1m為平均填土。2700㎡為試驗(yàn)段HDPE-橡膠粉改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層整體鋪筑面積。具體施工流程如下：

1）表面清理。在應(yīng)力吸收層鋪設(shè)前，需先將基層表面浮塵、泥土及碎屑清理干凈，隨后選取瀝青混合料進(jìn)行基層坑洼部位找平，要求在3mm以內(nèi)控制其平整度偏差，并進(jìn)行透層油噴灑。一般以液體石油瀝青作為透層油，每平方米用量為0.9L。禁止在陰雨大風(fēng)天氣進(jìn)行噴灑透層油施工。施工時(shí)，需在15℃以上噴灑施工，且在130℃～140℃之間合理控制瀝青溫度。同時(shí)，在12小時(shí)以上控制透層油透入基層的時(shí)間，保證能夠充分揮發(fā)稀釋劑的作用。

2）拌和施工。同時(shí)選取間歇式拌和設(shè)備進(jìn)行應(yīng)力吸收層拌制施工，并做好生產(chǎn)配合比調(diào)整工作。同時(shí)，對(duì)冷料倉(cāng)進(jìn)料速度加以合理控制，按照配合比對(duì)熱料倉(cāng)篩孔進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，與試驗(yàn)室相比，熱料倉(cāng)細(xì)集料篩孔應(yīng)大出20%左右，同時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)量細(xì)集料、礦粉及HDPE-橡膠粉改性瀝青，15s為干拌時(shí)間。同時(shí)，應(yīng)保證改性瀝青混合料攪拌均勻，無花白、離析等現(xiàn)象。

3）運(yùn)輸施工。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，運(yùn)輸施工可選取15t自卸汽車，且保證車廂干凈，同時(shí)還應(yīng)將一些油水混合物涂抹到自卸車內(nèi)，材料卸完之后，需及時(shí)清理干凈車廂，不得存留雜物。裝料之后，可覆蓋篷布，以此起到保溫、防雨等功能。運(yùn)輸?shù)绞┕?chǎng)地之后，可在175℃以上控制應(yīng)力吸收層混合料的溫度，如混合料溫度在175℃以下或出現(xiàn)離析問題，則不得用于施工。

4）攤鋪施工。攤鋪可選用履帶式攤鋪機(jī)，施工前，應(yīng)先預(yù)熱燙平板，溫度應(yīng)超過110℃，且進(jìn)行隔離劑噴灑。一般可在1.15～1.25之間控制攤鋪松鋪系數(shù)，并在充分考慮應(yīng)力吸收層厚度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行攤鋪層高程的準(zhǔn)確確定，并進(jìn)行邊樁掛鋼絲設(shè)置，同時(shí)可通過橫坡控制器進(jìn)行橫坡控制，且在-0.1%～+0.1%之間控制橫坡度誤差。根據(jù)施工要求，可在每分鐘1.5～2.5m之間控制攤鋪速度，避免波浪、斷裂等問題出現(xiàn)。為保證攤鋪施工的連續(xù)性，應(yīng)保證3輛以上運(yùn)料車在攤鋪機(jī)前等候，除此之外，還應(yīng)做好隨時(shí)監(jiān)測(cè)工作，如攤鋪厚度不均勻，需及時(shí)進(jìn)行處理。

5）碾壓施工。初壓時(shí)，以輕型壓路機(jī)（3t）為主，且在2～2.5km/h之間合理控制碾壓速度，待碾壓3遍左右，即可選取雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)（12t）進(jìn)行復(fù)壓施工，相比初壓，復(fù)壓遍數(shù)可控制在5遍左右，且碾壓速度也應(yīng)有所提升，一般以4km/h為準(zhǔn)，待碾壓輪跡基本消除后，為達(dá)到良好施工效果，可選取重型膠輪壓路機(jī)（30t）進(jìn)行終壓施工，待其表面平整度滿足設(shè)計(jì)要求即可停止施工，此時(shí)需對(duì)其溫度進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)保證在110℃以上。

6）接縫處理。盡可能選取熱接縫處理應(yīng)力吸收層接縫，若為冷接縫，則可通過加熱器進(jìn)行預(yù)加熱，待其溫度滿足120℃要求之后，在進(jìn)行攤鋪、碾壓施工，應(yīng)保證接縫緊密。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，瀝青路面在使用一段時(shí)間后，由于行車荷載和自然環(huán)境等因素的作用，很多瀝青路面出現(xiàn)了早期病害，造成大量路面結(jié)構(gòu)無法達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限。瀝青混凝土路面病害形式多種多樣，比如，坑槽、車轍、裂縫、泛油等等，尤其是裂縫病害最為普遍，若不及時(shí)維修養(yǎng)護(hù)，必定會(huì)發(fā)展為反射裂縫，貫穿整個(gè)路面結(jié)構(gòu)，危害路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全。隨著我國(guó)步入“建養(yǎng)并重”發(fā)展時(shí)期，很多早期修建的公路工程進(jìn)入了大中修階段，路面養(yǎng)護(hù)任務(wù)艱巨而繁重。為此，開展瀝青路面反射裂縫研究具有重要的意義和價(jià)值。