公路瀝青路面接縫處裂縫成因及防治措施

夏演

（廣東廣樂高速公路有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511533）

0 引言

瀝青是道路施工中廣泛使用的材料，能提升路面整體質(zhì)量，延長道路使用壽命。在道路工程建設(shè)中，路面接縫不可避免，其處理效果直接影響工程質(zhì)量。為了提高道路工程質(zhì)量，需要分析實際的技術(shù)指標(biāo)，把控具體施工工藝，采取有針對性的措施，防止裂縫的產(chǎn)生。瀝青道路最容易出現(xiàn)裂縫的地方是路面的接縫處。在路面施工中，應(yīng)該注意道路的平整性和連續(xù)性[1]。盡量選擇與環(huán)境相適應(yīng)且相對合理的施工技術(shù)方案，減少瀝青路面接縫處裂縫的出現(xiàn)。

1 公路瀝青路面接縫處裂縫類型

1.1 荷載型裂縫

一般來說，重荷載對瀝青路面產(chǎn)生的破壞程度比一般荷載大。當(dāng)有重荷載車輛在公路瀝青路面行駛時，行車的最大荷載處將產(chǎn)生路面結(jié)構(gòu)層層底彎拉應(yīng)力最大值，在該值超出結(jié)構(gòu)層材料的極限抗拉強度時，則會導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)底部開裂的情況。通常情況下，由于基層產(chǎn)生的彎拉應(yīng)力大于瀝青路面面層，故基層先出現(xiàn)開裂，其在反復(fù)荷載的作用下會逐漸衍生至路面上部，從而導(dǎo)致瀝青面層也出現(xiàn)開裂破壞現(xiàn)象。因為此種裂縫受重荷載作用的影響較大，因此將其稱為荷載型裂縫。

1.2 溫度裂縫

受瀝青路面不同結(jié)構(gòu)層材料的差異性以及其本身特性的影響，溫度在瀝青路面?zhèn)鬟f時需要經(jīng)過一定的時間，在此過程中，瀝青表面層、中面層、下面層、底部以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)不可避免產(chǎn)生溫度梯度，尤其是環(huán)境和溫度不同的情況下這種情況更加明顯。溫度梯度使得瀝青路面的不同部位的溫度應(yīng)力有所差異。按照溫度應(yīng)力作用和溫度裂縫形成的原因來劃分，溫度裂縫有低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫。

（1）低溫收縮裂縫

瀝青材料屬于黏性材料，其在溫度較高的環(huán)境下具備柔韌性，這與瀝青材料在高溫環(huán)境下具有應(yīng)力松弛性能相對應(yīng)，簡單來說即抗變形能力較高。所以，即使瀝青溫度不斷改變其產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也不大。但是，瀝青在低溫環(huán)境下就會逐漸變硬，并出現(xiàn)一定程度的收縮現(xiàn)象，隨之產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力。當(dāng)瀝青的收縮應(yīng)力比抗拉強度大時，瀝青面層將產(chǎn)生開裂問題。若路面基層與面層的銜接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，基層則無法有效分擔(dān)因溫度而產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，進(jìn)而增大了溫度裂縫的發(fā)生概率。

（2）溫度疲勞裂縫

城市地區(qū)一般晝夜溫差大、溫度變化頻繁，從而產(chǎn)生溫度疲勞，城市地區(qū)的公路瀝青路面更容易產(chǎn)生溫度疲勞裂縫。疲勞裂縫的存在還將加快瀝青路面老化速度，降低瀝青的松弛性能。因此，當(dāng)收縮應(yīng)力大于瀝青混合料的設(shè)計極限時，將導(dǎo)致溫度裂縫出現(xiàn)。

1.3 反射裂縫

半剛性材料是公路建設(shè)過程中經(jīng)常使用到的一種材料，由于其自身具有優(yōu)良的工程性能，將其應(yīng)用到公路路面基層中可以有效提升路面結(jié)構(gòu)的承載能力，減少瀝青鋪筑厚度，降低公路建設(shè)成本，為施工企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。因此，半剛性材料在公路建設(shè)中應(yīng)用廣泛。

由于半剛性材料屬于一種水硬性材料，當(dāng)其被應(yīng)用到路面基層建設(shè)過程中，其內(nèi)部的物理與化學(xué)反應(yīng)仍然需要持續(xù)一定的時間，此時基層材料的強度和剛度會隨著公路養(yǎng)護齡期的增加而不斷增加。同時，半剛性材料的養(yǎng)護時間較長，使得其容易受到施工現(xiàn)場溫度和濕度變化的影響。如果這時工程項目的建設(shè)質(zhì)量無法得到保證，溫度與濕度的不斷變化將造成反射裂縫[2]。此時，路面基層之間的摩阻作用會對其收縮變形產(chǎn)生限制作用，進(jìn)而路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力比內(nèi)部結(jié)構(gòu)的抗拉強度大時，基層發(fā)生斷裂。即瀝青面層與半剛性材料的裂縫處形成一個受力薄弱點，路面在使用過程中，在荷載應(yīng)力和溫度的共同作用下，該薄弱點產(chǎn)生集中應(yīng)力，從而形成反射裂縫，反射裂縫會逐漸向路面上部擴散，直達(dá)瀝青表面。

2 瀝青路面接縫處裂縫產(chǎn)生原因

道路工程建設(shè)難以避免地會出現(xiàn)瀝青路面的接縫，且由于后期使用時間長，接縫處的縫隙會不斷擴大，如不及時處理，將導(dǎo)致路面進(jìn)一步損壞。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，道路路面總是出現(xiàn)凹陷等問題，究其原因還是接縫處出現(xiàn)了裂縫且沒有及時處理所致。

在瀝青路面鋪設(shè)作業(yè)中，鋪設(shè)不均勻、材料攪拌不均、混合料配比不足等情況較為常見，容易造成路面不平整，進(jìn)而引發(fā)斷層，給道路通行帶來隱患。不能確保瀝青路面的平整和連續(xù)性，進(jìn)而加大了道路運行風(fēng)險。另外，在瀝青攤鋪結(jié)束后沒有及時碾壓路面，使得瀝青凝固時有外界氣體侵入，路面材料發(fā)生了膨脹，也會導(dǎo)致接縫處出現(xiàn)裂縫。

3 橫向接縫處理方法

3.1 橫向接縫產(chǎn)生原因

沿路線橫斷方向有規(guī)則的裂縫。在瀝青路面產(chǎn)生的橫向裂縫中，大多屬于溫度裂縫，其發(fā)生的順序是先瀝青面層表面，然后慢慢延展到底面層和基層，最終形成的裂縫具有上寬下窄的特點。有時橫向溫度裂縫會貫通路面的一部分，大多數(shù)橫向溫度裂縫貫通整個路面寬度。一條瀝青路面可能存在多條橫向溫度裂縫，縱向間距為5～10m。

如果地基或者填土路堤發(fā)生縱向不均勻沉降，或瀝青混合料攤鋪作業(yè)過程中沒有處理好橫向接縫，那么極容易產(chǎn)生橫向裂縫，錯臺現(xiàn)象也由此而生。在溫度變化大的地區(qū)，則會由于路面溫度太低、溫度變化過大產(chǎn)生縱向近似等間距的橫向裂縫，即溫度裂縫。

3.2 橫向接縫的特點

經(jīng)過深入分析發(fā)現(xiàn)，接縫處理技術(shù)的應(yīng)用需要綜合考慮各種因素，保證使用技術(shù)的合理性和適用性，進(jìn)而保證瀝青路面接縫處理的效果。對于橫向接縫的處理，需要明確橫向裂縫與縱向裂縫的區(qū)別。施工中，路面拼接鋪筑產(chǎn)生的接縫稱為橫向接縫，一般由瀝青混合料攤鋪的中斷所致。為了保證工程質(zhì)量和進(jìn)度，需在消除橫向接縫以后繼續(xù)攤鋪瀝青混合料。

3.3 做好混合料的溫度控制

受溫度的影響，不同溫度下瀝青的性能不同。施工中，應(yīng)根據(jù)環(huán)境調(diào)整施工方案，合理控制瀝青混合料的溫度，盡可能降低接縫對整體施工的影響。瀝青路面出現(xiàn)接縫時，使用溫度檢測裝置測量瀝青混合料的實際溫度，保證施工的科學(xué)性。處理橫向接縫時，根據(jù)施工環(huán)境的變化，控制攤鋪瀝青混合料的溫差，保證最優(yōu)的接縫處理效果。

攤鋪過程中混合料的溫度變化較大，會直接影響接縫處的平整程度。如果瀝青混合料的溫度下降過快，則采取適當(dāng)保溫措施，精準(zhǔn)把握瀝青混合料接縫處的溫度變化。如果混合料溫度較高，會因為黏性過大而發(fā)生推移問題。如果溫度較低會因為太快凝固而導(dǎo)致不易壓實。如果橫向的裂縫處理不好，會導(dǎo)致瀝青路面早期損壞。在對瀝青混合料的橫縫進(jìn)行碾壓時，應(yīng)將溫度控制在低于正常鋪攤溫度10℃左右。

3.4 黏層油施工

在瀝青中面層與上面層之間灑布黏層瀝青，具體使用改性乳化瀝青。灑布車設(shè)定灑布量為0.5L/m2時，經(jīng)現(xiàn)場實測能滿足灑布量為0.3～0.6L/m2的要求。噴灑的黏層油呈均勻霧狀，在路面全寬度內(nèi)分布一層薄膜，避免存在漏空、成條狀和堆積情況。如果噴灑不夠需進(jìn)行補灑，過量則刮除。完成后，注意管制交通，除了運料車，其他車輛以及行人均不能通過。

黏層油灑布完成，并當(dāng)乳化瀝青破乳、水分蒸發(fā)完成或稀釋瀝青中的稀釋劑基本揮發(fā)完后，立即開展瀝青層鋪筑作業(yè)，以避免黏層受到外界環(huán)境的污染。

3.5 選擇合適的接縫施工處理方式

對不同等級的道路選用不同的接縫處理方式。在攤鋪上面層之前，在路基橫坡高的一側(cè)、路面與護欄或者路緣石之間銜接處，沿瀝青攤鋪方向粘貼4cm 的貼縫膠帶。對于高等級公路而言，通常使用斜接縫的方式處理下面層橫向接縫，從而發(fā)揮出自然碾壓的效果；并應(yīng)用垂直平接縫的方式處理上層接縫。根據(jù)不同的接縫處理方法，優(yōu)化接縫混合料的攤鋪和碾壓過程，進(jìn)而提升路面的平整度與連續(xù)性。橫縫處理后會有遺留的瀝青混合料，為了方便鏟除，施工前可鋪設(shè)一層牛皮紙或根據(jù)施工溫度灑水，降低瀝青混合料與基層的黏結(jié)力。為了提高壓實度，采用機械碾壓。在需要處理的接縫處稍待冷卻但未冷透時，對不規(guī)則的瀝青混合料攤鋪位置進(jìn)行準(zhǔn)確切割，方便后續(xù)開展接縫施工。

3.6 做好接縫處的攤鋪作業(yè)

橫向接縫處理的優(yōu)劣直接影響瀝青路面的使用性能，如果在施工過程中出現(xiàn)了嚴(yán)重錯誤，則會導(dǎo)致接縫處錯臺，易引發(fā)道路路面病害，造成安全隱患和縮短使用年限。在路面整體攤鋪結(jié)束后，攤鋪機離開施工現(xiàn)場時，應(yīng)在接近道路的末梢處再抬高熨平板。后續(xù)地面的處理需要借助人工，將多余的瀝青混合料切齊。攤鋪機工作中，施工人員要利用2 根3m 的直尺放置于路面中心，觀察整個平面，避免出現(xiàn)變化性斷面，再利用切割機對未完全冷透的瀝青混合料攤鋪邊緣進(jìn)行切割處理，為后續(xù)攤鋪瀝青混合料提供有利條件。

4 縱向接縫處理方法

4.1 縱向接縫產(chǎn)生原因

縱向裂縫為順路方向出現(xiàn)在行車道上的單根縱向長條裂縫。一般成熟的縱向裂縫長度約20～50m。通常情況下，若路表水滲入路堤下地基的范圍較小，將只在中央分隔帶兩側(cè)行車道上或接近硬路肩的一側(cè)產(chǎn)生一條縱向裂縫，反之則會在中央分隔帶兩側(cè)行車道上和超車道上產(chǎn)生至少兩條縱向裂縫。

如果路基邊部壓實不夠，將導(dǎo)致路堤邊部發(fā)生沉降，進(jìn)而使距離路邊大概30cm 位置產(chǎn)生縱向裂縫。同時，如果在瀝青混合料攤鋪過程中未處理好縱向接縫，使得路面發(fā)生早期滲水現(xiàn)象或壓實不滿足要求，在過往車輛的行駛過程中將在縱向接縫處形成縱向裂縫。由于地基和填土在橫向存在不均勻性，特別是當(dāng)路表水滲入地基時，將加大瀝青路面產(chǎn)生細(xì)小縱向裂縫的概率。當(dāng)縱向裂縫產(chǎn)生的時間太早且過多、裂縫寬度也比較大和長時，將會降低路面使用性能，時間一長則減少路面的使用時間。

4.2 熱接縫處理

瀝青混合料在高溫狀態(tài)下呈現(xiàn)出較強的可塑性和黏結(jié)性，而熱接縫處理技術(shù)正是借助了這兩個特性的作用。在此過程中，需要2臺甚至更多的機械同時工作。攤鋪機在前方攤鋪，壓路機在后方碾壓，保證施工順暢。為使攤鋪機能夠協(xié)同工作，要控制好2臺攤鋪機的距離。瀝青在高溫狀態(tài)下攤鋪后，應(yīng)在其冷卻前進(jìn)行碾壓施工，以保證路面的平整。由于瀝青材料在高溫狀態(tài)下內(nèi)部孔隙會有氣體的侵入，碾壓施工時要盡量排除瀝青內(nèi)多余的氣體，保證壓實度[3]。對于寬闊的瀝青路面，可采用縱向接縫處理技術(shù)。進(jìn)行接縫處理時要分析現(xiàn)場條件，根據(jù)不同的問題選擇合理的施工方法。

4.3 冷接縫處理

將冷接縫與熱接縫處理技術(shù)進(jìn)行對比可知，兩者的混合料溫度存在較大差異，因此必須按照施工路段長度來選擇處理方法。較長的路面一般選用冷接縫處理。因路面較長，施工時無法做到瀝青混合料在冷卻凝固前及時處理，所以采用冷接縫處理，能夠保證路面平坦。對施工路段劃分時，必須用切割機來切割瀝青路面，以便于接縫銜接[4]。施工人員應(yīng)明確了解現(xiàn)場路面接縫的性質(zhì)和接縫處的處理方法，以便選擇用熱接縫還是冷接縫處理技術(shù)。

混合料攤鋪中，無論是熱接縫還是冷接縫處理技術(shù)都可以保證路面的攤鋪效果。在接縫施工工藝的選擇上，應(yīng)充分考慮施工的環(huán)境和條件，制訂科學(xué)的施工方案，以達(dá)到良好的效果。

5 結(jié)語

在公路施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)瀝青路面裂縫問題。為了減少瀝青路面接縫處的裂縫，首先對瀝青路面接縫處裂縫類型和產(chǎn)生的原因進(jìn)行綜合分析，根據(jù)施工現(xiàn)場情況制訂科學(xué)合理的施工方案，才能保證接縫處裂縫的處理效果。