瀝青混凝土加鋪層反射裂縫成因分析及施工預(yù)防措施

邱燕萍

（廈門市翔安區(qū)市政公用建設(shè)工程有限公司，福建廈門361101）

0 引言

由于城市道路交通量越來越大，部分水泥混凝土路面經(jīng)過多年的運(yùn)營使用已出現(xiàn)了不同程度的裂縫、邊角斷裂、路面表層剝落等病害情況。同時(shí)，剛性的路面結(jié)構(gòu)并不能滿足城市交通日益發(fā)展的綜合的需求。對此，許多路面維修采用瀝青混凝土進(jìn)行加鋪改造。該方法能夠充分利用舊路面強(qiáng)度，同時(shí)工程造價(jià)低，施工方便，且對交通、環(huán)境的影響較小，改造后的路面能夠滿足強(qiáng)度要求，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、行車舒適、噪音低、揚(yáng)塵少，后期維護(hù)也更容易，因此得到了廣泛應(yīng)用。瀝青混凝土加鋪路面中較為常見的病害是瀝青加鋪層產(chǎn)生反射裂縫，反射裂縫本身對加鋪面層使用性能的影響不大，但環(huán)境因素（雨水、氧化等）的負(fù)效應(yīng)，常常使裂縫迅速向四周擴(kuò)展，縮短加鋪面層壽命。為此，應(yīng)該對引起病害的因素進(jìn)行分析，采取相應(yīng)措施，并加強(qiáng)對道路施工過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)及后期養(yǎng)護(hù)工作的管理，對裂縫問題進(jìn)行有效預(yù)防和控制，從而達(dá)到行車安全性、舒適度、快速性等要求[1]。

1 工程概況

以翔安區(qū)某道路應(yīng)急瀝青路面鋪設(shè)工程為例，該項(xiàng)目改造實(shí)施起點(diǎn)與祥吳二路平交，終點(diǎn)與現(xiàn)狀新興路平交，長度約為372.55m。原道路為水泥混凝土路面，路面寬度為4～5m。由于該道路交通量大、運(yùn)營使用多年，混凝土面板破損嚴(yán)重，影響了道路使用功能和周邊居民生活品質(zhì)。根據(jù)政府專題會(huì)議紀(jì)要相關(guān)要求，對該道路進(jìn)行改造，主要進(jìn)行混凝土病害路面處治、攤鋪瀝青混凝土新面層。

2 瀝青加鋪面層反射裂縫概述

反射裂縫是瀝青混凝土改造路面較為常見的一種病害。當(dāng)基層混凝土位移產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過瀝青加鋪面層的抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致加鋪面層開裂。反射裂縫的走向不固定，裂縫間隙通常較大，裂縫在車輛荷載及雨水等外界因素的影響下往往會(huì)迅速擴(kuò)展。

3 影響反射裂縫產(chǎn)生的主要因素

3.1 外界因素的影響

該項(xiàng)目所處地區(qū)為非地震帶，夏季炎熱、冬季無凍融，項(xiàng)目位于無軟弱土下承層，所處地段交通量大。因此，受地質(zhì)結(jié)構(gòu)位移、軟弱土路基影響而引起反射裂縫的概率較低，而高溫氣候和行車荷載是反射裂縫產(chǎn)生的主要外界因素，這兩種因素影響產(chǎn)生的反射裂縫類型分別為溫度型反射裂縫、荷載型反射裂縫。一方面，舊混凝土板受夏季高溫的影響而膨脹，在瀝青加鋪層中產(chǎn)生壓應(yīng)力，繼而產(chǎn)生裂縫。另一方面，在路面車輛壓力的作用下，瀝青基層底部疲勞強(qiáng)度過大，會(huì)出現(xiàn)斷裂，進(jìn)而向四周擴(kuò)散，最終導(dǎo)致路面出現(xiàn)反射裂縫[2]。

3.2 舊路面裂縫和形變的影響

在改造型路面結(jié)構(gòu)層中，舊路面的各種裂縫會(huì)使瀝青加鋪層底部在裂縫處產(chǎn)生集中應(yīng)力，在不斷的應(yīng)力作用下，裂縫直接擴(kuò)展進(jìn)入瀝青加鋪層，引起瀝青加鋪層開裂。另外，在舊水泥混凝土路面修補(bǔ)的混凝土沒有穩(wěn)定的情況下，直接鋪設(shè)路面瀝青層，混凝土水分蒸發(fā)、凝結(jié)的過程中產(chǎn)生的形變也會(huì)導(dǎo)致瀝青加鋪層產(chǎn)生反射裂縫。

3.3 瀝青混凝土材料性能和面層結(jié)構(gòu)厚度的影響

性能不佳的瀝青材料，其黏度、溫度穩(wěn)定性等較差，在高溫穩(wěn)定、低溫抗裂等方面表現(xiàn)不佳，會(huì)導(dǎo)致瀝青加鋪面層抗拉強(qiáng)度不足，往往無法抵抗基層混凝土位移產(chǎn)生的拉應(yīng)力，極易產(chǎn)生反射裂縫并擴(kuò)展。

此外，瀝青罩面層中的反射裂縫從其產(chǎn)生到整個(gè)路面破壞，中間要經(jīng)歷一個(gè)裂縫擴(kuò)展階段，即反射裂縫在罩面層厚度方向上的縱向擴(kuò)展，以及在其表面的橫向擴(kuò)展。另外，隨著加鋪面層厚度的增加，荷載應(yīng)力明顯減小，加鋪面層厚度對反射裂縫也有著明顯的影響，面層厚度太薄，則無法抵抗路面行車和自然因素的長期影響。

3.4 后期養(yǎng)護(hù)的影響

許多道路工程竣工后，未及時(shí)移交給專業(yè)管養(yǎng)單位進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)，或道路在投入使用過程中，缺乏有效的管理、未進(jìn)行科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)，加之車輛荷載的不斷作用，路基和路面層結(jié)構(gòu)容易破損，導(dǎo)致裂縫問題產(chǎn)生并不斷擴(kuò)大，最終影響正常通行。另外，瀝青材料老化嚴(yán)重，路面抗裂縫性能降低，也會(huì)產(chǎn)生裂縫，所以養(yǎng)護(hù)工作不容忽視。

4 施工預(yù)防措施

4.1 確保足夠的基層強(qiáng)度

足夠的基層強(qiáng)度是路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提，對于基本滿足強(qiáng)度要求的舊混凝土路面，施工中主要對局部強(qiáng)度不足的混凝土采取補(bǔ)強(qiáng)措施，以緩解結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致的反射裂縫病害。

施工前對全線舊混凝土路面進(jìn)行承載能力復(fù)測，檢查混凝土強(qiáng)度、路面彎沉情況和彎沉值，挖除基層舊混凝土后重新澆筑強(qiáng)度符合要求的混凝土。涉及村道路口及路側(cè)調(diào)平時(shí)，對其進(jìn)行基面處理后，也應(yīng)采用相同的混凝土進(jìn)行澆筑，以保證基層整體強(qiáng)度均勻。同時(shí)，應(yīng)選擇具備相應(yīng)資質(zhì)、質(zhì)量有保障的攪拌站供應(yīng)混凝土材料，并對原材料進(jìn)行優(yōu)選，選用中粗砂、42.5 級(jí)水泥。施工前必須做好配合比設(shè)計(jì)及所有原材料檢驗(yàn)工作，并根據(jù)準(zhǔn)確的施工配合比進(jìn)行拌和，施工時(shí)混凝土應(yīng)振搗密實(shí)平整，同時(shí)取樣混凝土試塊進(jìn)行強(qiáng)度檢測[3]。還要好處施工縫做理，之后需按齡期對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)控制行車。對整個(gè)混凝土施工過程的工藝和技術(shù)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，不能為了趕工期或者減少成本就縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間，否則會(huì)導(dǎo)致基層收縮產(chǎn)生裂縫。高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，盡量避免午間高溫時(shí)間段施工，提高作業(yè)效率，并且要采取相應(yīng)措施降低底層溫度，以免后期混凝土發(fā)生裂縫?；鶎踊炷潦┕ね瓿珊?，對混凝土強(qiáng)度、平整度、橫坡等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格方可在其上鑿毛或銑刨。

4.2 做好舊水泥混凝土路面處治

4.2.1 銑刨

銑刨是為了清除舊路面表層松散破損部位，并增強(qiáng)新舊接合面的銜接質(zhì)量。根據(jù)該項(xiàng)目舊路面情況，對舊混凝土路面銑刨4cm。施工時(shí)，需保證銑刨機(jī)工作狀態(tài)良好，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)準(zhǔn)確調(diào)整銑刨機(jī)基準(zhǔn)面、橫坡、銑刨深度，找平儀持續(xù)工作。完工后，檢查銑刨深度及效果，對不合格處進(jìn)行修理，最后，采用清掃車或人工方式對遺留銑刨料進(jìn)行清掃。

4.2.2 舊混凝土路面缺陷處理

舊混凝土路面的各種缺陷是反射裂縫產(chǎn)生的直接原因。舊路面的接縫、裂縫處，其上部的新瀝青混凝土加鋪層往往在短時(shí)間出現(xiàn)裂縫，所以需對舊路面缺陷進(jìn)行處理。對舊路面銑刨、清理后，需立即對銑刨拉毛面進(jìn)行缺陷檢查，清除與修復(fù)松散部位，對裂縫處及時(shí)灌縫等。對于縫寬0.5～1cm 的裂縫，施工時(shí)先用清縫機(jī)清縫，再用環(huán)氧砂漿灌縫。如縫寬小于0.5cm，則擴(kuò)縫寬度為0.6～1cm，深度2.5～3cm，然后用清縫機(jī)清縫，再用環(huán)氧砂漿灌縫。清縫時(shí)，縫壁應(yīng)垂直。所有裂縫清縫后，加鋪瀝青混凝土前，均需采用50cmSBS 自粘式道路專用防水卷材貼縫。當(dāng)物探結(jié)果顯示道路基層存在孔洞、基層掏空等問題時(shí)，要對存在問題的路段進(jìn)行注漿處理，采用具有良好的膨脹性、防水性和韌性的高聚物注漿料，能夠顯著提高路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，且便于施工人員注漿操作。除此以外，可以將注漿料有效地填充到路面脫空、開裂及松散的區(qū)域，并進(jìn)行擠密壓實(shí)處理，這樣可達(dá)到顯著的處理成效。

處理完路面缺陷，應(yīng)徹底清潔路面。可使用吸塵車吸盡銑刨路面的細(xì)小顆粒，也可以用高壓空氣將表面浮灰吹凈，確保銑刨水泥混凝土面裸露面潔凈、干燥。

4.3 有效利用連接層緩解應(yīng)力輻射

選用優(yōu)質(zhì)的連接層材料，一方面可使瀝青層路面與混凝土基層有效黏結(jié)，防水下滲保護(hù)基層，另一方面能分散路面承載應(yīng)力，提高瀝青路面抗疲勞性能，有效延緩了瀝青加鋪層路面裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。同時(shí)，確保連接層的施工質(zhì)量，能有效緩解應(yīng)力的輻射。根據(jù)該項(xiàng)目的情況，連接層材料選用粘層油和玻纖格柵。

粘層油采用具有優(yōu)良性能的改性乳化瀝青，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如破乳速度、黏度、與礦料黏附性等應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，以保證其黏結(jié)強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。不可在雨天或氣溫低于10oC 時(shí)施工，施工時(shí)均勻噴灑乳化瀝青（呈霧狀），撒布量為0.3～0.6kg/m2，然后在乳化瀝青破乳之前完成集料的均勻撒布。集料撒布后還需用輪胎壓路機(jī)均勻碾壓。粘層面應(yīng)干凈、無油污、無雜物，嚴(yán)禁運(yùn)料車輛和行人通過。

玻纖格柵鋪設(shè)于粘層完成24h 后、路面溫度不低于5oC 的條件進(jìn)行。將玻纖格柵沿縱向鋪設(shè)平整，轉(zhuǎn)彎處可剪斷拉平，搭接長度應(yīng)符合要求，遇坡時(shí)與瀝青混合料碾壓相反方向鋪設(shè)。每鋪設(shè)完一幅玻纖格柵，用膠輪壓路機(jī)單向碾壓1～2 遍，以壓緊玻纖格柵。鋪設(shè)的玻纖格柵必須張緊，不得有翹起、褶皺、斷絲等情況。

4.4 改善加鋪層瀝青材料性能

應(yīng)選取具有良好性能的優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)或進(jìn)口瀝青材料，在條件允許的情況下，優(yōu)選改性瀝青[4]。與原瀝青相比，改性瀝青的高溫黏度大，軟化點(diǎn)高，在良好的設(shè)計(jì)配合比和施工條件下，瀝青路面的耐久性和高溫穩(wěn)定性、抗裂性會(huì)明顯提高。

瀝青材料選購進(jìn)場后按規(guī)定取樣，送至報(bào)備的具有資質(zhì)的外委試驗(yàn)單位進(jìn)行試驗(yàn)、分析并出具檢測報(bào)告。瀝青的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的規(guī)定和設(shè)計(jì)要求。

原材料通過檢測試驗(yàn)后，即進(jìn)行瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)。在此環(huán)節(jié)必須做到同步驗(yàn)證，配合比不能隨意更改，科學(xué)確定瀝青用量、油石比、級(jí)配，確保混合料的強(qiáng)度，預(yù)防路面裂縫產(chǎn)生。

拌和工藝中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)對瀝青混合料的性能指標(biāo)產(chǎn)生影響，因此，在瀝青混合料拌和過程中，不僅要對拌和溫度加以控制，還要注意對材料用量、供料時(shí)間、拌和時(shí)間、拌和順序等進(jìn)行有效控制，進(jìn)而保證瀝青路面的性能。

4.5 加強(qiáng)對瀝青混凝土施工厚度的控制

為有效緩解反射裂縫的擴(kuò)展、荷載應(yīng)力對基面和瀝青層底部的損壞，保證路面的承載力、耐久性，需要有效控制瀝青加鋪層的厚度。根據(jù)道路實(shí)際使用情況、預(yù)防裂縫要求和建設(shè)要求，該項(xiàng)目瀝青混凝土面層的、設(shè)計(jì)厚度為11cm，分別為4cmAC-13 上面層和7cmAC-20 下面層。在實(shí)際的瀝青混合料攤鋪過程中，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用攤鋪施工技術(shù)，并采用科學(xué)的施工管理措施，以有效提高路面改造的施工效果。

首先，科學(xué)嚴(yán)格地制定瀝青混凝土各工序、施工工藝的質(zhì)量預(yù)控措施，按照標(biāo)準(zhǔn)工法作業(yè)。由技術(shù)負(fù)責(zé)人組織全體人員認(rèn)真學(xué)習(xí)施工方案，做好各級(jí)技術(shù)交底等技術(shù)準(zhǔn)備工作。瀝青混凝土厚度控制根據(jù)設(shè)計(jì)圖及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）等相關(guān)技術(shù)規(guī)范規(guī)程執(zhí)行。

其次，做好工程測量工作。工程開工前，由設(shè)計(jì)人員及監(jiān)理工程師進(jìn)行現(xiàn)場水準(zhǔn)點(diǎn)和坐標(biāo)點(diǎn)交底，然后沿路線增設(shè)若干控制點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)，并采取妥善有效的保護(hù)措施加以保護(hù)，避免施工中遭到破壞。同時(shí)，專業(yè)測量人員使用經(jīng)檢驗(yàn)部門檢驗(yàn)、校正認(rèn)可的檢測儀器，對設(shè)計(jì)人員所提供的坐標(biāo)點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核和驗(yàn)算，確定所提供數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性，增設(shè)的坐標(biāo)點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)允許誤差及施工測量誤差應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)行施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。施工中，采用鋼絲繩引導(dǎo)的高程控制方式，以保證厚度符合要求。

最后，做好攤鋪、碾壓施工過程中的厚度控制。根據(jù)混合料的類型及試驗(yàn)段的參數(shù)，確定采用的松鋪系數(shù)。用攤鋪機(jī)調(diào)整好熨平板的寬度和高度，將調(diào)平裝置的傳感器與導(dǎo)板控制尺寸接觸好，以控制攤鋪混合料的高程及厚度。攤鋪機(jī)開始攤鋪10m 后，快速檢測高程，以便及時(shí)對攤鋪厚度作出調(diào)整。碾壓時(shí)，根據(jù)工程施工組織設(shè)計(jì)中各面層的碾壓方案進(jìn)行碾壓，初壓、復(fù)壓、終壓，在這三個(gè)碾壓階段應(yīng)注意采用不同的壓路機(jī)型，控制碾壓速度、碾壓溫度、輪跡間重疊，邊緣碾壓時(shí)應(yīng)緊靠路緣石，無路緣石時(shí)可在邊緣先空出30～40cm，先壓一遍路面再壓邊緣，避免混合料向外推移而導(dǎo)致厚度不足。施工完成后，待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50oC 后，方可開放交通。最后，按照瀝青混凝土厚度檢測要求，使用檢測儀器進(jìn)行鉆芯取樣，檢測的厚度應(yīng)符合要求。

4.6 及時(shí)進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)

對路面及時(shí)進(jìn)行有效的養(yǎng)護(hù)管理，也是預(yù)防及緩解瀝青反射裂縫產(chǎn)生的重要措施之一。

項(xiàng)目完工后由建設(shè)單位及時(shí)組織竣工驗(yàn)收，并辦理移交手續(xù)，由路面管養(yǎng)單位進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[5]。初建成的瀝青路面要設(shè)立限速標(biāo)志，嚴(yán)禁各種履帶車及其他鐵輪車直接在路面行駛。另外，道路使用過程中，也要注意做好路面養(yǎng)護(hù)管理，保持路面平整、路拱適度、線條順直、路容整潔、排水良好。此外，要進(jìn)行定時(shí)及不定時(shí)檢查，及時(shí)分析的裂縫形成原因，根據(jù)裂縫情況采取應(yīng)的措施進(jìn)行處理，如輕微網(wǎng)裂，應(yīng)注意清潔表面后刷油或小面積噴油封面，而由基層原因引起的裂縫，則需及時(shí)清潔縫隙，使用熱油灌縫或?yàn)r青混合料填縫，裂縫嚴(yán)重的路面，應(yīng)采取切除修補(bǔ)等處理措施。

5 結(jié)語

市政道路是城市交通體系的基礎(chǔ)，其運(yùn)行情況關(guān)系城市居民正常生活及城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為此，必須提高對城市道路維修的重視，尤其是舊路改造項(xiàng)目中，針對瀝青混凝土加鋪層常見的反射裂縫等病害，應(yīng)積極采取有效的預(yù)防措施，并加強(qiáng)對基層病害處理、加鋪層瀝青混凝土施工的管理，以確保改造施工的質(zhì)量。同時(shí)，應(yīng)注意施工完成后及時(shí)對路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采用科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)措施，預(yù)防裂縫病害的產(chǎn)生，保證路面行車安全，同時(shí)延長道路使用壽命，減少反復(fù)維修給城市居民生活和道路交通運(yùn)輸造成的不良影響。