半剛性路面基層裂縫分析及防治措施

李晉

摘 要：本文在分析半剛性路面基層裂縫病害機(jī)理的同時(shí)，將找出裂縫病害治理的有效方式，并做好公路半剛性路面養(yǎng)護(hù)工作，為工程量節(jié)約、養(yǎng)護(hù)成本減少及延長(zhǎng)道路使用年限提供可靠保證。

關(guān)鍵詞：半剛性路面；裂縫處理；病害機(jī)理

半剛性路面是指選用無(wú)機(jī)結(jié)合料如水泥、石灰等，處理的土或碎（礫）石及含有水硬性結(jié)合料的工業(yè)廢渣修筑的基層，這種路面前期具有柔性路面的力學(xué)性能，使用后期將大大提升其強(qiáng)度與剛度，相比水泥混凝土，其強(qiáng)度與剛度則較小。因其剛性屬于柔性路面和剛性路面之間，因此，將這種基層和在它上面鋪筑的瀝青面層叫做半剛性路面。半剛性基層的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在良好的板體性、剛度及較強(qiáng)的擴(kuò)散應(yīng)力等，同時(shí)還具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度及不錯(cuò)的水穩(wěn)性等。這些特點(diǎn)可以確保路面基層具有良好的受力性能，并提高路面的穩(wěn)定性。因此，在施工過(guò)程中應(yīng)確保半剛性基層具有一定的整體性，半剛性基層能夠?qū)β访娼Y(jié)構(gòu)起到承載力提升的作用。

一、半剛性路面基層裂縫病害機(jī)理

半剛性基層開裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的。影響裂縫輕重程度的主要因素有：基層材料的性質(zhì)，氣候條件（特別是冬季氣溫及其變化）、交通量和車輛類型以及施工因素等。但就基層材料的主要原因而論，主要是由于基層溫縮、干縮、疲勞引起的面層開裂。

1、溫度收縮機(jī)理

組成半剛性材料的三個(gè)相，即不同礦物顆粒組成的固相、液相（水）和氣相在降溫過(guò)程中相互作用的結(jié)果，使半剛性材料產(chǎn)生體積收縮，及溫度收縮。就組成固相的礦物顆粒而言，原材料中沙粒以上顆粒的溫宿收縮系數(shù)較??；粉粒以下顆粒，特別是粘土礦物的溫度收縮性較大。粘土及其他交替顆粒的溫度收縮性的大小與擴(kuò)散厚度成正比。半剛性基層材料中的固相顆粒大部分為結(jié)晶體及部分為非結(jié)晶體，其熱學(xué)性質(zhì)由質(zhì)點(diǎn)間的鍵性和熱運(yùn)動(dòng)以及結(jié)構(gòu)組成所決定。組成晶體的質(zhì)點(diǎn)在空間是很有規(guī)律地排列著，質(zhì)點(diǎn)的熱運(yùn)動(dòng)只是在其平衡位置附近的熱震蕩。由于組成固相復(fù)合材料的各礦物有不同熱脹縮性，但又是膠結(jié)為整體的材料，所以其熱脹縮性是各組成單元體間相互作用的“綜合效應(yīng)”。半剛性材料中膠結(jié)物各礦料也有較大的溫度收縮性，存在于半剛性基層材料內(nèi)部大孔隙、毛細(xì)孔和凝膠孔中的水主要是通過(guò)“擴(kuò)張作用”、“表面張力作用”和“冰凍作用”三個(gè)作用過(guò)程，對(duì)半剛性材料的溫度收縮性質(zhì)產(chǎn)生較大的影響，使半剛性材料在干燥和飽和水狀態(tài)下有較小的溫度收縮值，而在一般含水量下有較大是的收縮值。

2、干燥收縮機(jī)理

干燥收縮是指半剛性基層材料內(nèi)部含水量變化而引起體積收縮現(xiàn)象。干燥收縮的基本原理是由于水分蒸發(fā)而發(fā)生的“毛細(xì)管張力作用”、“吸附水及分子間力作用”、礦物晶體或膠凝體的“層間水作用”、以及“碳化脫水作用”而引起的整體宏觀體積的變化。

（1）毛細(xì)管張力作用；（2）吸附水分子間力作用；（3）干燥收縮的層間水作用；（4）碳化收縮作用。除此以外，含有集料的半剛性基層材料，集料本身的收縮也會(huì)影響整體材料的干燥收縮性能。通常，孔隙率大、吸水率高、模量值低的集料具有較大的干燥收縮率。把引起半剛性基層材料干燥收縮的三個(gè)主要作用過(guò)程的收縮力與含水量之間的關(guān)系繪制成曲線，大致呈拋物線形變化。對(duì)于含水量較大水泥穩(wěn)定碎石材料，干燥收縮形式總是從毛細(xì)管張力作用開始，然后是吸附水和分子間力作用到層間水作用。

二、工程概況

某高速公路工程總長(zhǎng)度為7.319km，52m為路幅寬度，屬于雙向六車道。伴隨交通量的增加，特別是在重型車、超限、超載車輛長(zhǎng)期作用下，路面病害現(xiàn)象極為嚴(yán)重，特別是裂縫問題，存在于多個(gè)路段，對(duì)高速公路服務(wù)水平造成嚴(yán)重影響。在全面檢測(cè)本路段相關(guān)技術(shù)資料的前提下，提出了以下防治措施。

三、半剛性路面基層裂縫防治措施

1、局部修補(bǔ)

（1）處置方法。灌縫：灌縫方式一般用于修補(bǔ)線狀裂縫。瀝青管縫機(jī)、高壓熱空氣吹風(fēng)機(jī)等為灌縫的主要機(jī)械。瀝青、乳化瀝青等為瀝青路面灌縫的材料。挖補(bǔ)處理：修補(bǔ)塊狀裂縫及龜裂時(shí)，需根據(jù)坑槽實(shí)施修補(bǔ)，也就是將路面結(jié)構(gòu)損壞位置挖除，隨后進(jìn)行相應(yīng)級(jí)配瀝青混凝土填補(bǔ)、壓實(shí)。

（2）設(shè)計(jì)方案

根據(jù)工程建設(shè)需求，本工程對(duì)修補(bǔ)線狀裂縫與面狀裂縫提供了指導(dǎo)性方案。根據(jù)路面實(shí)際病害情況可對(duì)填縫機(jī)械、工藝與開槽參數(shù)合理確定。通常填縫料選取熱瀝青與克萊福密封膠。如線狀裂縫較為細(xì)小、灌入難度大，則可將一條凹槽開設(shè)于裂縫上，防止拉壓力與交通荷載過(guò)分作用于填縫材料，通常情況下以U形作為開槽類型。如溫縮、干縮導(dǎo)致路面基層出現(xiàn)縱、橫裂縫，且寬度小于6毫米，需徹底清理干凈縫隙，并通過(guò)壓縮空氣將其塵土吹走，隨后選取灌縫撒料方式對(duì)裂縫加以處理，材料為熱瀝青與乳化瀝青。如裂縫寬度大于6mm，則可將存于裂縫內(nèi)的雜質(zhì)清理干凈，并進(jìn)行開槽填縫，并通過(guò)壓縮空氣順著裂縫開槽位置吹凈，隨后選取材料進(jìn)行填筑、壓實(shí)與密封，材料包括：砂粒式瀝青混合料與細(xì)粒式瀝青混合料。

2、大中修

（1）處置方法。罩面：普通型罩面、防水型罩面與抗滑層罩面為瀝青路面罩面的主要類型。高速公路罩面厚度通常為4到5厘米；交通量大、重型車輛多的路段其封層厚度可定為1厘米，交通量適中路段封層厚度可定為0.7厘米，一般情況下高等級(jí)公路抗滑層厚度必須在4厘米以上。翻修：選取罩面養(yǎng)護(hù)無(wú)法使嚴(yán)重破損路面恢復(fù)良好狀態(tài)，可采用翻修養(yǎng)護(hù)技術(shù)，以此確保路面服務(wù)功能的有效發(fā)揮。翻修前需詳細(xì)調(diào)查翻修路段的路面結(jié)構(gòu)、路基結(jié)構(gòu)及通行能力，并按照公路瀝青路面設(shè)計(jì)要求計(jì)算結(jié)構(gòu)厚度。再生利用：熱拌與冷拌為拌制再生瀝青混合料的主要方式。冷拌再生瀝青混合料是在常溫下充分拌制舊料、新礦料及其他材料的方式。一般選取冷拌再生瀝青混合料對(duì)四級(jí)公路路面進(jìn)行翻修養(yǎng)護(hù)。熱拌再生瀝青混合因其高強(qiáng)度、路用性能良好在翻修養(yǎng)護(hù)施工中得到了廣泛應(yīng)用，通常被應(yīng)用于一、二、三級(jí)公路中下面層。補(bǔ)強(qiáng)：在原有公路等級(jí)沒有變化的前提下，路面補(bǔ)強(qiáng)通常用于嚴(yán)重破損瀝青路面、強(qiáng)度系數(shù)與施工要求的情況下。除此之外，在提升公路等級(jí)等改造工程也可選取補(bǔ)強(qiáng)方式。

（2）施工方案

該工程大中修處置方案主要為銑刨到相應(yīng)位置再進(jìn)行重新鋪筑，隨后進(jìn)行SMA—13罩面層加鋪。本次施工方案根據(jù)道路各個(gè)車道的具體情況，進(jìn)行了多個(gè)方案研究，其路面結(jié)構(gòu)如下：4厘米改性瀝青瑪蹄脂歲是混合料（SMA—13）+5厘米中粒式瀝青混凝土（AC—20）+10厘米粗粒式瀝青混凝土（AC—25）+20厘米瀝青碎石混合料（LSPM—30）+33厘米水泥穩(wěn)定砂礫（原路面下基層）。路段具有嚴(yán)重網(wǎng)裂、縱向裂縫，裂縫在深度范圍內(nèi)將對(duì)瀝青整體面層都會(huì)造成嚴(yán)重影響，以此需全部銑刨瀝青路面各個(gè)面層。當(dāng)路段具有嚴(yán)重橫縫時(shí)，可進(jìn)行二層銑刨。如完成銑刨工作后，其下層依舊存有裂縫、松散等情況，則需往下繼續(xù)銑刨，直至其土層具有良好狀況。同時(shí)，全線硬路肩與超車道、行車道等都需進(jìn)行改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料罩面（4厘米厚度）鋪設(shè)，10米為單幅罩面寬度，局部修復(fù)老路面病害路段需在罩面加鋪前進(jìn)行。為保證所有面層間具有良好拼接質(zhì)量，分層回填過(guò)程中，可選取臺(tái)階拼接的方式施工于新老路面結(jié)構(gòu)層，其中50厘米為縱向臺(tái)階最小寬度，15厘米為橫向臺(tái)階每層最小寬度。還需將粘層瀝青均勻撒布于各瀝青層內(nèi)，以此提高各層間的粘結(jié)能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著改革開放的不斷深入，作為影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要因素，為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，必須重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。半剛性路面基層施工作為公路工程建設(shè)的重要組成部分。為實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的科學(xué)性、正確性與規(guī)范性。必須重視施工方式的選擇，規(guī)范施工工藝，有效提高施工技術(shù)水平，延長(zhǎng)公路工程使用壽命，這也是提升工程建設(shè)整體質(zhì)量的重要途徑。

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