半剛性基層瀝青路面反射裂縫處治措施

豆阿龍，黃園園

(河南中宇交通科技發(fā)展有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450016)

0 引言

近年來，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，公路工程建設(shè)也取得了令人矚目的成績，目前，我國基本上形成了較為完善的公路網(wǎng)絡(luò)。然而，由于行車荷載和自然環(huán)境的長期作用，伴隨交通量的與日俱增，超載、重載現(xiàn)象的頻頻出現(xiàn)，很多道路瀝青路面發(fā)生了早期病害，常見病害形式有裂縫、車轍、泛油等，若不及時處理，勢必會嚴重影響路面行車舒適性和安全性。半剛性基層是瀝青路面主要基層形式，其特點突出，可滿足公路建設(shè)技術(shù)和經(jīng)濟方面的需要。但在大量實踐中發(fā)現(xiàn)，半剛性基層極易出現(xiàn)干縮、溫縮裂縫，并會進一步向瀝青面層擴展，從而形成反射裂縫，降低路面使用性能。為此，開展半剛性基層瀝青路面反射裂縫處治措施具有十分重要的意義。

1 反射裂縫的類型

半剛性基層多采用水硬性材料處治穩(wěn)定碎石，比如石灰、水泥、粉煤灰等，對于溫度、濕度，此類材料敏感性較強，因此，在使用過程中，很容易形成干縮裂縫、低溫收縮裂縫，特別是在行車荷載和自然環(huán)境的反復(fù)作用下，基層裂縫必定會擴展到面層，從而產(chǎn)生反射裂縫。根據(jù)反射裂縫的形成機理，可以將其分為兩種不同的類型，具體如下。

1.1 荷載型反射裂縫

若車輛行駛至裂縫一側(cè)的情況下，裂縫兩側(cè)面將會形成相對切向位移現(xiàn)象，同時，裂縫尖端相對應(yīng)的面層底部也會形成一定剪應(yīng)力；若車輛行駛到裂縫頂面的情況下，裂縫兩側(cè)面并不會出現(xiàn)切向位移，但裂縫尖端相對應(yīng)的面層底部卻會出現(xiàn)一定彎拉應(yīng)力。若車輛從裂縫處駛離，必定會形成與車輛行駛至裂縫一側(cè)時的相反剪應(yīng)力。在整個環(huán)節(jié)，瀝青面層將會承受一次彎曲和二次剪切作用，不僅會形成張開型裂縫，也可能會產(chǎn)生剪切型裂縫。

1.2 溫度型反射裂縫

相比荷載型反射裂縫，溫度型反射裂縫主要原因在于溫度，主要裂縫分為兩類：其一，低溫收縮開裂；其二，溫度疲勞開裂，上述兩種開裂基本上都屬于張開型裂縫。究其原因在于溫度變化，主要原因如下：一方面，當(dāng)氣溫迅速下降，或者冬季低溫時期，很容易出現(xiàn)基層收縮開裂，這種情況下，裂縫尖端相應(yīng)的面層底部則會產(chǎn)生一定拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂縫面出現(xiàn)背向移動類的裂縫；另一方面，若白天和晚上的溫差過大，面層頂部溫度將發(fā)生很大變化，但是面層底部溫度變化卻相對很小，這種情況下，極易形成溫度梯度，加上基面層材料不同，溫縮系數(shù)略有差異，面層頂面極易形成拉應(yīng)力，面層底面卻會形成壓應(yīng)力，這種情況下，瀝青面層因收縮、翹曲從而形成反射裂縫。

2 反射裂縫的危害

自20世紀70年代后，半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，在交通量不斷增長的今天，半剛性基層極易出現(xiàn)干縮和低溫收縮裂縫，甚至?xí)鸩较驗r青面層擴展，并產(chǎn)生反射裂縫，進而降低路面使用性能。對于路面性能和耐久性而言，反射裂縫的危害包括以下幾點。

1)在路面上，由于裂縫的存在，路表水極易滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，嚴重時雨水也會滲入土基，加上動水壓力的影響，雨水持續(xù)沖刷路面材料，必定會影響瀝青和集料間的粘結(jié)作用，或者會降低路基的強度及穩(wěn)定性。

2)因為裂縫的出現(xiàn)，會影響路面板體的整體性，導(dǎo)致裂縫位置的應(yīng)力過度集中，向路基頂面?zhèn)鬟f的應(yīng)力過大。

3)一旦出現(xiàn)路面裂縫問題，處治不到位，便會大幅增加瀝青面層頂面的剪應(yīng)力和底面的拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生路面病害，比如網(wǎng)裂、坑槽等，嚴重影響路面使用壽命。

4)在荷載和溫度等因素的作用下，沿著裂縫走向，磨耗層極易出現(xiàn)集料、瀝青剝落現(xiàn)象，從而產(chǎn)生路面病害，比如坑槽、松散等。

在半剛性基層瀝青路面中，反射裂縫是最常見的路面病害，開展反射裂縫研究十分重要，了解其危害性，更有助于提出科學(xué)、有效的防治對策。

3 反射裂縫的處治措施

3.1 合理確定面層材料和面層厚度

為了防治反射裂縫，須合理選擇面層材料，要求采用的瀝青、改性瀝青材料具有針入度大、勁度模量高、溫度敏感性低等特點，且確保集料級配合理。這樣有利于提升面層的抗裂能力。除此之外，對于荷載型反射裂縫而言，面層厚度適當(dāng)增加，也可起到抑制裂縫擴展的作用。為此，必須合理控制面層。

3.2 加鋪土工合成材料

土工合成材料可鋪設(shè)到土體內(nèi)部、各層土體之間，通過鋪設(shè)土工合成材料，能夠達到增強土體的效果；同時，也可起到抑制路面裂縫的作用。當(dāng)土工合成材料鋪設(shè)之后，由于土工合成材料的隔離作用，基層裂縫尖端的拉應(yīng)力便無法向面層傳遞。若在面、基層之間鋪設(shè)土工格柵，裂縫尖端應(yīng)力的方向會發(fā)生變化，主要是從垂直轉(zhuǎn)變?yōu)樗椒较?，能夠達到加筋作用，提升瀝青面層的抗拉強度。

3.3 增加柔性基層

強度高、板體性好是半剛性基層的主要特點，在溫度、濕度的作用下，半剛性基層很容易出現(xiàn)收縮裂縫，為了改善基層所處溫、濕度環(huán)境，可以將柔性基層設(shè)于面層、基層之間，減少基層溫度收縮。目前，常用的柔性基層類型很多，比如開級配瀝青穩(wěn)定碎石、瀝青穩(wěn)定碎石、大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石等。

3.4 設(shè)置應(yīng)力吸收層

應(yīng)力吸收層可設(shè)置到面、基層之間，以此達到封水、抑制反射裂縫的效果。在應(yīng)力吸收層設(shè)置當(dāng)中，主要組成材料有橡膠瀝青、細集料、改性乳化瀝青等，橡膠材料的摻加，可以提高混合料的粘聚力，加上其自身溫度敏感性較低，能夠與集料充分粘結(jié)。由于應(yīng)力吸收層的應(yīng)變能力強、模量低，能夠起到延緩或抑制反射裂縫的出現(xiàn)。

4 工程概況

某公路工程通行多年，目前路面出現(xiàn)了不同程度的早期病害，經(jīng)測定，本工程存在半剛性基層反射裂縫。為了解決此類病害，多方商議后，決定鋪設(shè)橡膠瀝青碎石應(yīng)力吸收層，具體施工流程如下。

1)橡膠瀝青制作。橡膠瀝青生產(chǎn)制作當(dāng)中，重點在于溫度。一般來講，在橡膠瀝青生產(chǎn)前，需按照規(guī)范要求加熱基質(zhì)瀝青，要求溫度控制在190℃左右，待瀝青材料加熱后，便可均勻拌和，拌和時須控制好時間，確保拌和均勻。待完成橡膠瀝青生產(chǎn)制作后，須及時進行存儲，在此環(huán)節(jié)同樣要控制好其溫度，保持在190℃～230℃，各項技術(shù)指標滿足要求。

2)施工準備。施工前，須確保施工材料準備充足，各類材料技術(shù)指標均可滿足要求，同時處理好路表面，保證無雜物、干凈。同時，還要提前配備好施工設(shè)備，并做好試機工作，防止出現(xiàn)機械故障，對施工進度造成不利影響。

3)預(yù)拌碎石。為了增強碎石、橡膠瀝青間的粘結(jié)作用，須提前進行預(yù)拌碎石施工，保證瀝青材料可以均勻裹附到碎石上。

4)灑布橡膠瀝青。基面處理之后，便能按量噴灑橡膠瀝青材料。在噴灑時，調(diào)整好噴灑方向和噴嘴的噴灑量，在整個噴灑過程中，確保噴灑的均勻性，避免漏灑，根據(jù)規(guī)定要求，須合理控制噴灑量，嚴禁超標。

5)撒布碎石。噴灑橡膠瀝青材料的同時，還需要撒布碎石材料，根據(jù)設(shè)計要求，控制好碎石用量，若局部出現(xiàn)撒布不均勻現(xiàn)象，須及時處理。

6)碾壓施工。撒布完碎石材料后，便可進行碾壓施工。根據(jù)工程實際情況，可采取25 t輪胎壓路機進行施工。壓路機數(shù)量可根據(jù)施工路面面積合理選擇，緊隨灑布車之后，壓路機相距5 m進行施工，碾壓遍數(shù)為2～3遍。

7)開放交通。待碾壓施工后，須及時清理干凈施工作業(yè)面，確保表面無雜物，以防對層間粘結(jié)性能造成不利影響。一般來講，碾壓后養(yǎng)護3 h，便可開放交通，但前期需做好車速控制工作，避免損壞作業(yè)面。

8)檢測效果。在延緩及抑制反射裂縫當(dāng)中，為了檢驗橡膠瀝青碎石應(yīng)力吸收層的防治效果，在施工結(jié)束后，采取了鉆芯取樣法進行測定。對工后舊路面裂縫處取樣，取樣檢測結(jié)果為芯樣完整，原裂縫處已被修復(fù)。由此表明，在防治反射裂縫方面橡膠瀝青碎石應(yīng)力吸收層的應(yīng)用效果良好。

5 結(jié)語

長期以來，瀝青路面都是高等級公路最常用的路面形式，而半剛性基層則是瀝青路面的主要結(jié)構(gòu)形式。但在通車運行當(dāng)中，很多路面在通車2～3年便出現(xiàn)了很多病害問題，尤其是裂縫最多，若處理不及時，裂縫將進一步擴展，并發(fā)展成反射裂縫，嚴重危害路面結(jié)構(gòu)的使用性能。為了解決半剛性基層反射裂縫，需要根據(jù)工程實際情況，采取切實可行的措施，改善路面使用性能，延長路面使用壽命。