道路工程瀝青路面面層裂縫產(chǎn)生原因及防治措施

李昂 核工業(yè)長(zhǎng)沙中南建設(shè)集團(tuán)有限公司

1 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，超載車輛和交通量均呈現(xiàn)不斷增多的趨勢(shì)，這使得道路工程出現(xiàn)長(zhǎng)期的超載問題，路面也會(huì)產(chǎn)生較為明顯的早期病害情況。對(duì)此，要采取有效措施加大路基的承載力，加強(qiáng)路面預(yù)防性防護(hù)，延長(zhǎng)道路的使用壽命，以此維持社會(huì)生活和生產(chǎn)的有序開展，為人們的日常出行提供便利條件。

2 道路瀝青路面面層裂縫問題的主要成因

2.1 溫度裂縫

如果氣溫欠佳很容易造成路面裂縫病害。隨著氣候的變化，瀝青路面的荷載會(huì)發(fā)生變化。道路的施工晝夜溫差較大，基層和面層溫度不同，產(chǎn)生不同的應(yīng)力方向。低溫狀態(tài)時(shí)，瀝青路面強(qiáng)度較好，剛性增加導(dǎo)致抗變形能力降低；溫度降低后，基層約束瀝青面層，難以實(shí)現(xiàn)有效的收縮。

相對(duì)于路面抗拉強(qiáng)度上限值，實(shí)際收縮拉應(yīng)力超過上限值時(shí)裂縫出現(xiàn)，主要是橫向間隔性裂縫。如果道路運(yùn)營(yíng)環(huán)境差，還會(huì)產(chǎn)生縱向裂縫。裂縫先在表層出現(xiàn)，再延伸至路面下部。

2.2 泛油問題及其成因

對(duì)于瀝青路面來說，泛油問題的產(chǎn)生是由于瀝青路面內(nèi)層水分含量過多導(dǎo)致，堆積過多水分進(jìn)入瀝青路面內(nèi)部，不斷堆積在路面底部區(qū)域內(nèi)，在荷載或壓力作用下，瀝青膜剝脫，形成自由瀝青，自由瀝青使得下部瀝青逐漸向上移動(dòng)，產(chǎn)生泛油現(xiàn)象。該問題的出現(xiàn)會(huì)破壞瀝青路面的固結(jié)效果，增大結(jié)構(gòu)松散度。目前常見的泛油形式以壓密型、空隙過小型和動(dòng)水作用型為主。而導(dǎo)致泛油問題產(chǎn)生的因素較多，如瀝青混合料配比不正確，黏稠度不高；因溫度或季節(jié)變化水分滲透過多等。施工人員應(yīng)重點(diǎn)分析其成因，進(jìn)而采取科學(xué)有效的處理措施。

2.3 荷載型裂縫

受汽車車輪荷載持續(xù)作用，在半剛性基層結(jié)構(gòu)的底部會(huì)產(chǎn)生一定拉應(yīng)力，在這一持續(xù)增長(zhǎng)的拉應(yīng)力超出基層材料自身抗拉強(qiáng)度后，將導(dǎo)致基層結(jié)構(gòu)從底部開始產(chǎn)生裂縫，這種裂縫就屬于荷載型裂縫。

2.4 橫、縱向裂縫

橫向裂縫的分布和中心線垂直，各處縫寬分布規(guī)則，但是具有差異性，裂縫以相同的間距形成。現(xiàn)場(chǎng)氣溫和瀝青面層抗裂性能的改變會(huì)改變裂縫間距。縱向裂縫的走向分布平行于行車方向，裂縫的長(zhǎng)寬有差異。裂縫處具有較小的荷載，縱向裂縫的寬度為5mm～10mm，以單條裂縫居多。具體的成因是路基的壓實(shí)度不同，路基邊緣處的水會(huì)對(duì)其造成侵蝕，大氣和車輛荷載都會(huì)造成路面開裂。

3 道路瀝青路面面層裂縫問題的有效防治措施

3.1 不同深度裂縫的修補(bǔ)

對(duì)于不同深度的裂縫，應(yīng)采用不同的灌縫措施保證灌縫質(zhì)量，當(dāng)灌縫深度小于3mm時(shí)，由于裂縫開裂深度較淺，在施工時(shí)可以直接灌縫，不需要開挖。但灌縫前需要對(duì)路面開裂處進(jìn)行清理，對(duì)于難以清掃的雜物可以通過噴氣槍進(jìn)行沖刷，開始灌縫后，需要保證灌縫的飽滿。

深度在3mm～5mm 的裂縫產(chǎn)生的主要原因可能是溫度變化造成的。在低溫時(shí)，路面的延展性能不足，產(chǎn)生低溫縮裂，對(duì)于該類裂縫采用直接灌縫法不能充分灌縫，在裂縫清掃完畢后應(yīng)進(jìn)行開槽處理，在裂縫上部形成灌縫通道，保證灌縫材料能夠充分滲透至內(nèi)部，從而達(dá)到灌縫效果。

當(dāng)裂縫深度超過5mm 時(shí)，該類型裂縫產(chǎn)生的原因主要是基層造成的反射裂縫或由于道路結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致，對(duì)于該類損壞十分嚴(yán)重的裂縫，如果不及時(shí)處理，將會(huì)導(dǎo)致水分進(jìn)入路面，造成基層脫空。該類型裂縫灌縫時(shí)需要進(jìn)行鉆孔處理，在裂縫附近選擇合適的點(diǎn)位鉆孔，以壓漿的形式將灌縫瀝青運(yùn)送至裂縫內(nèi)部，通過該措施使裂縫內(nèi)部充滿灌縫材料。

3.2 車轍病害的處理

車轍對(duì)瀝青道路路面的破壞較為明顯。目前常見的車轍病害處理方式有以下兩點(diǎn)。一是按照車轍深度不同采取不同的解決措施。車轍深度小于10mm 以下，基層連接較好的瀝青路面，可利用熱烘焙方式先實(shí)施路面軟化，再將混合料加入車轍的位置，壓實(shí)。車轍深度在10mm以上時(shí)，先采用銑刨機(jī)，刨除道路瀝青路面的面層結(jié)構(gòu)，清理雜物，噴撒粘層油，再使用土工合成材料鋪設(shè)，利用機(jī)械攤鋪的方式，保障修復(fù)路面與原有路面的壓實(shí)度；二是根據(jù)結(jié)構(gòu)受損情況采取合理措施。先對(duì)路面車轍引起的破損情況加以勘查和了解，之后從基層路面結(jié)構(gòu)開始不斷實(shí)行路面強(qiáng)度加固，提高路面穩(wěn)定性，避免類似問題的再次發(fā)生。

3.3 提高對(duì)于路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作相關(guān)原料的質(zhì)量控制

在開展道路的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作過程當(dāng)中，如果預(yù)防性養(yǎng)護(hù)所采用的原料質(zhì)量得不到保障，就會(huì)導(dǎo)致瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作不能達(dá)到預(yù)期的效果，甚至還可能完全發(fā)揮不了養(yǎng)護(hù)作用，對(duì)路面造成二次危害。負(fù)責(zé)瀝青路面養(yǎng)護(hù)工作的單位，必須要全面重視預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作相關(guān)使用原材料的購(gòu)置工作，在采購(gòu)之前，應(yīng)對(duì)各項(xiàng)備選材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，全面保證路面養(yǎng)護(hù)使用到的原材料能夠滿足質(zhì)量需求，從而為瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作，持續(xù)提供質(zhì)量較高且穩(wěn)定的原材料，保證道路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作能夠順利地開展。

3.4 材料方面的控制措施

（1）使用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)礦料級(jí)配。通過相關(guān)試驗(yàn)可知，對(duì)于密實(shí)型半剛性材料，其干縮系數(shù)與溫縮系數(shù)都比懸浮結(jié)構(gòu)低很多，但溫縮與干縮的抗裂指數(shù)均有所提高?？梢姡诨鶎硬牧线x擇過程中，應(yīng)優(yōu)先考慮密實(shí)結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)成型后基層整體的抗收縮性。

（2）嚴(yán)格控制土中粒徑在0.075mm以內(nèi)的顆粒實(shí)際含量。當(dāng)基層材料中存在很多細(xì)料時(shí)，會(huì)使材料內(nèi)部產(chǎn)生較多孔隙，此時(shí)受到水的作用將產(chǎn)生很大的收縮現(xiàn)象。因此，要對(duì)粒料當(dāng)中細(xì)料的實(shí)際含量予以嚴(yán)格控制，利用尺寸為0.075mm 的篩孔，使細(xì)料含量不超過5%。

（3）嚴(yán)格控制基層混合料的含水量。水泥、水與不同細(xì)粒土在完成拌和與碾壓后，因蒸發(fā)與水泥水化，會(huì)使混合料中含有的水持續(xù)減少，進(jìn)而使混合料產(chǎn)生一定程度的體積收縮現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，對(duì)于水泥穩(wěn)定材料，如果它的實(shí)際含水量提高1%，則其對(duì)干縮應(yīng)變?cè)斐傻挠绊懪c水泥增加1%相比，要大2～3 倍?；诖?，施工中必須對(duì)碾壓前的混合料實(shí)際含水量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)干縮應(yīng)變的有效控制。

（4）適當(dāng)減少水泥劑量。在強(qiáng)度可以達(dá)到要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能選擇最小的水泥劑量。這是因?yàn)楫?dāng)水泥用量增加時(shí)，水泥發(fā)生水化時(shí)放出的熱量也會(huì)增加，同時(shí)由于吸收更多的水，導(dǎo)致收縮也有所增加。

（5）水泥穩(wěn)定粒料當(dāng)中摻入適量粉煤灰。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果可知，如果在水泥穩(wěn)定粒料當(dāng)中摻入適量的粉煤灰，除了能提高抗壓強(qiáng)度，還能減小平均溫縮系數(shù)與干縮系數(shù)。

3.5 注重預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和定期檢測(cè)

道路路面產(chǎn)生裂縫需要及時(shí)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。通常道路病害發(fā)生的高峰期是春天融凍和雨季。在春天融凍和雨季到來之前要展開預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)需要耗費(fèi)人力、物力、財(cái)力進(jìn)行修補(bǔ)，技術(shù)人員可在節(jié)省成本和提高效率的基礎(chǔ)上處理路面病害。對(duì)于道路的養(yǎng)護(hù)應(yīng)做到防治結(jié)合，溫度、濕度、路面材料性質(zhì)對(duì)瀝青混合料的穩(wěn)定性和強(qiáng)度都會(huì)產(chǎn)生影響，因此技術(shù)人員需要加強(qiáng)道路的定期維護(hù)，從而消除不利影響，裂縫等病害的處理需要及時(shí)修復(fù)防止?jié)B入雨水。大面積裂縫可用外層乳化瀝青砂漿密封。如果路基強(qiáng)度不足引起裂縫，應(yīng)對(duì)基層和表層進(jìn)行處理。此外，超載車輛的嚴(yán)格限制非常重要，超載時(shí)必須卸載，防止路面的超載碾壓。加強(qiáng)路面的定期檢測(cè)應(yīng)從多渠道收集路面數(shù)據(jù)，通過路面工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行路面裂縫的有效處理。同時(shí)技術(shù)人員要檢測(cè)路面的破損情況，路面檢測(cè)的跟蹤管理可使路面的檢測(cè)效果得到提升，對(duì)于道路的彎度、平整度等情況要全面考慮，從而提升路面的檢測(cè)水平。

3.6 施工方面的控制措施

（1）完成對(duì)半剛性基層的壓實(shí)后，應(yīng)盡快開始養(yǎng)生。在半剛性基層施工完成后，若未能及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)生，任由其直接被陽光暴曬，伴隨水分的不斷蒸發(fā)和散失，將使基層產(chǎn)生明顯的干縮裂縫，具體包含可見的與不可見的兩種類型。此外，該裂縫最終都會(huì)反射至面層，導(dǎo)致路面反射裂縫的產(chǎn)生。

（2）在基層養(yǎng)生完成并檢查確認(rèn)合格后，應(yīng)盡快進(jìn)行透層施工。為了使基層實(shí)際含水量達(dá)到要求，需要在基層養(yǎng)生結(jié)束后，采用稀釋瀝青或直接使用瀝青乳液進(jìn)行透層施工，并在灑布均勻的透層表面撒上一層粗砂或石屑。通過透層施工，除了能為運(yùn)料車與攤鋪機(jī)提供良好的工作條件，還能起到使基層與面層之間良好粘結(jié)的作用，對(duì)防止基層裂縫產(chǎn)生也有一定作用，所以必須引起相關(guān)人員的高度重視。

（3）在透層施工結(jié)束，且檢查合格后，應(yīng)盡快進(jìn)行面層鋪筑施工。透層雖然具有良好的保溫與保水作用，但如果停留的時(shí)間過長(zhǎng)，基層混合料所含有的水分仍會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)損失，導(dǎo)致基層材料由于干縮而開裂。因此，在透層施工結(jié)束后，應(yīng)盡快開始面層的施工，尤其是在晝夜溫差相對(duì)較大時(shí)，如果未能及時(shí)封閉，可能使基層出現(xiàn)溫縮裂縫。

（4）合理應(yīng)用磨阻理論避免收縮裂縫的產(chǎn)生，即在不同結(jié)構(gòu)層之間人為制造一個(gè)粗面，以此增大摩擦系數(shù)，提高摩阻力。比如可在表面嵌入釘子石，或采用機(jī)械設(shè)備對(duì)結(jié)構(gòu)層的頂部拉毛。通過這樣的處理，能在基層產(chǎn)生干縮時(shí)，由于和面層及底基層之間都存在一定的摩擦結(jié)合力，所以能對(duì)干縮應(yīng)力起到一定制約作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少裂縫的目標(biāo)。

（5）通過預(yù)鋸縫實(shí)現(xiàn)提前防御。將基層養(yǎng)護(hù)完成后，可通過鋸縫來消除干縮應(yīng)力，起到減少或避免干縮裂縫產(chǎn)生的作用。在完成切縫以后，在面層攤鋪之前采用乳化瀝青實(shí)施灌縫，并在灌縫完成以后于切縫處鋪筑一道土工格柵，同時(shí)將其釘牢，實(shí)踐表明，這是一種能有效防止基層裂縫產(chǎn)生并能阻止基層裂縫向路面反射的措施。

3.7 加強(qiáng)日常維修和養(yǎng)護(hù)

道路瀝青路面的養(yǎng)護(hù)多數(shù)是以預(yù)防性養(yǎng)護(hù)為主，做好日常檢查和維修作業(yè)，編制完善的檢修養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，做到及早發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，將病害問題控制在初期階段，避免其有擴(kuò)大的機(jī)會(huì)。對(duì)于存在溫差較大的瀝青路面養(yǎng)護(hù)，應(yīng)充分考慮凍脹及裂縫問題，根據(jù)地區(qū)情況制定合理的防控措施。如在秋季進(jìn)行防凍預(yù)防，在春季回溫時(shí)，做好收縮修補(bǔ)處理等。夏季是坑槽和車轍病害出現(xiàn)的高峰期，所以在夏季時(shí)，要做好實(shí)時(shí)性監(jiān)控處理，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命。

3.8 重視預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)

目前大部分道路在長(zhǎng)期的使用過程中，很容易受到各種不同因素的影響，從而出現(xiàn)各類路面病害問題。一般情況而言，道路的路面在完成施工建設(shè)投入使用之后，實(shí)際的應(yīng)用過程可以被分為三個(gè)主要的壽命周期：道路工程項(xiàng)目建設(shè)剛剛竣工后，是初步使用時(shí)期；之后是微小路面病害時(shí)期；最后是大面積病害時(shí)期。在初步使用時(shí)期，是對(duì)道路進(jìn)行質(zhì)量保護(hù)的最佳時(shí)期，如果這一階段的質(zhì)量管理工作不到位，在后期路面瀝青氧化之后，就很容易出現(xiàn)路面裂縫現(xiàn)象，這是路面危害的前兆，也是道路進(jìn)入微小路面病害時(shí)期的標(biāo)志。

在微小路面病害時(shí)期，道路質(zhì)量管理工作的重點(diǎn)就是對(duì)瀝青路面開展全面的養(yǎng)護(hù)工作。只有在微小路面病害時(shí)期做到對(duì)瀝青路面的及時(shí)養(yǎng)護(hù)，才能夠有效地抑制路面病害問題的進(jìn)一步惡化和復(fù)發(fā)。如果在微小路面危害時(shí)期沒有及時(shí)有效地養(yǎng)護(hù)工作，道路就會(huì)逐漸出現(xiàn)大面積的病害惡化現(xiàn)象，這時(shí)的道路會(huì)出現(xiàn)面積較大、裂隙較深的路面裂縫現(xiàn)象，這些裂縫會(huì)對(duì)道路的質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響，阻礙道路的正常使用，從而對(duì)城市的交通運(yùn)輸線造成不良影響，更嚴(yán)重的情況下還會(huì)導(dǎo)致城市運(yùn)輸線的癱瘓。

在大面積病害時(shí)期，就需要對(duì)該路段進(jìn)行封鎖維修和全面養(yǎng)護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于道路病害的最大程度修復(fù)，有效修補(bǔ)路面裂縫，盡可能地避免道路出現(xiàn)報(bào)廢現(xiàn)象。

3.9 微表處技術(shù)的合理應(yīng)用

微表處技術(shù)可針對(duì)各種不同病害問題展開處理和修復(fù)，提升處理效率，降低資源、資金的消耗。將微表處技術(shù)應(yīng)用到瀝青路面養(yǎng)護(hù)中，可加快病害問題處理速度，改進(jìn)瀝青路面質(zhì)量，且避免問題的二次出現(xiàn)，節(jié)省更多人力、物力和財(cái)力。

3.10 控制瀝青混合料攤鋪和碾壓過程

對(duì)于瀝青混合料攤鋪而言，攤鋪速度的控制，可使攤鋪過程連續(xù)，保持穩(wěn)定的攤鋪速度，提升攤鋪機(jī)的生產(chǎn)能力，保證運(yùn)輸車輛的數(shù)量和噸位，確保碾壓機(jī)械的配置合理化，控制攤鋪速度，保證攤鋪機(jī)連續(xù)、均勻地?cái)備?。通常攤鋪速度不能超過3m/min。瀝青混合料的壓實(shí)應(yīng)控制碾壓溫度，保證碾壓質(zhì)量達(dá)標(biāo)。如果溫度較高，碾壓遍數(shù)可減少。溫度較低，碾壓過程存在困難，路面的不平整性也會(huì)加強(qiáng)，盡量使壓實(shí)溫度為120℃～140℃，瀝青路面的振幅為0.4mm～0.8mm，保證碾壓速度的最大化和碾壓遍數(shù)的減少，從而使碾壓工作效率得到提升。

4 結(jié)束語

道路是城市建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)，但在施工以及使用過程中，多種因素導(dǎo)致道路路面出現(xiàn)裂縫，影響路面外觀以及使用功能。應(yīng)深入了解道路瀝青路面面層裂縫質(zhì)量通病的主要成因，結(jié)合實(shí)際施工情況靈活采取防治措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類面層裂縫質(zhì)量通病的有效延緩和防治，為工程使用壽命及施工質(zhì)量提供必要保障。