公路工程中瀝青路面裂縫的預(yù)防

張 卓

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 設(shè)計(jì)方面充分考慮材料性質(zhì)并選用適合材料

在進(jìn)行半剛性路面設(shè)計(jì)時，首先應(yīng)選用抗沖刷性能好、干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)小、抗拉強(qiáng)度高的半剛性材料做基層。選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青面層。在缺少優(yōu)質(zhì)瀝青的情況下，應(yīng)采取改善瀝青性質(zhì)的措施。在穩(wěn)定度滿足要求的前提下，優(yōu)先選用針入度較大的瀝青做瀝青面層。瀝青面層采用密實(shí)型瀝青混凝土。采用合適的瀝青面層厚度，確保半剛性基層在使用期間不會產(chǎn)生干縮裂縫和溫縮裂縫。為進(jìn)一步提高表面層抗溫度裂縫性能，可采用橡膠瀝青或聚合物瀝青在瀝青混凝土表面做一封層，也可設(shè)置應(yīng)力消減(應(yīng)力吸收)中間層。

瀝青選用具有良好的高低溫性能、抗老化性能、含蠟量低、高粘度的優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)或進(jìn)口瀝青。在條件許可的情況下，可在瀝青中摻加各種類型的改性劑，以提高其性能指標(biāo)。骨料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性強(qiáng)、嵌擠作用好、與瀝青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性則應(yīng)添加一定數(shù)量的抗剝落劑或石灰粉，確保混合料的抗剝落性能，同時應(yīng)盡量降低骨料的含水量?；旌狭霞壟浯_定瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、疲勞性和低溫抗裂性，路面表面特性和耐久性是相互制約的，照顧了某一方面性能，可能會降低另一方面性能。所以混合料配合比設(shè)計(jì)，實(shí)際上是在各種路用性能之間搞平衡或最優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和交通情況做具體分析，盡量互相兼顧。

2 施工期間采用的預(yù)防處理措施

(1)提高路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定度。

路基是路面的基礎(chǔ)，路基又是經(jīng)受行車荷載影響較大的深度區(qū)域，該深度區(qū)域具有足夠的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性對保證路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性極為重要，否則將產(chǎn)生不均勻沉降使路面發(fā)生開裂。因此，必須采取有效措施處理好影響路基工作區(qū)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最大限度地減小路基完工后的沉降量。

路基的強(qiáng)度主要是在填筑過程中形成的，必須嚴(yán)格控制路基的填筑工藝，確保路基強(qiáng)度。填筑材料首選石、砂、礫類土，其次選用含礫、砂低液限粘土，再次選用低液限粘土。粉質(zhì)土和有機(jī)土不能用于填筑路基。

壓實(shí)度是反映路基強(qiáng)度的重要指標(biāo)，也是提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的最經(jīng)濟(jì)、最有效的技術(shù)措施，施工中必須嚴(yán)格檢測控制，使其達(dá)到規(guī)定值。填土層的厚度對壓實(shí)度有直接的影響，施工中要插桿掛線，每層的松鋪厚度不應(yīng)大于30cm。檢測壓實(shí)度試坑要打到下一層頂面，凡是檢測結(jié)果達(dá)不到規(guī)定值的要加壓處理或推除重填。

降低地下水位是提高路基強(qiáng)度的重要措施。路面底下80cm路床是路基的關(guān)鍵部位，它直接承受和吸收路面的擴(kuò)散應(yīng)力，要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。當(dāng)開挖后發(fā)現(xiàn)地下滲水，無論流量大小都要處理。填方地段要采用較好的材料填筑，土質(zhì)差的地段要進(jìn)行換填處理，確保其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

(2)基層應(yīng)有合理厚度。

當(dāng)基層厚度增加時，其承載能力也迅速增加，試驗(yàn)證明，半剛性基層厚度由10cm增加到25cm時，其承載力提高為原來的3倍。

(3)修筑防裂路面。

研究表明，面層反射裂縫明顯地受瀝青面層厚度的影響，厚度超過15.0cm的面層可有效地防止受拉疲勞所產(chǎn)生的裂縫，還可以降低車輛荷載引起的剪應(yīng)力。國外資料介紹，在貧混凝土上鋪筑10.0cm的瀝青面層時，在形成反射裂縫前可累積通過標(biāo)準(zhǔn)軸載10×10次。如果瀝青面層加厚到15.0cm，則可通過20×10次。如瀝青面層加厚到17.5cm則可放心使用。

(4)選擇防裂性能好的材料

選用抗沖刷能力好，干縮、溫縮系數(shù)小、抗拉能力高的半剛性材料做基層，最好使用溫度膨脹系數(shù)低的骨料。選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做面層，保證瀝青的針入度、延度等指標(biāo);在缺少優(yōu)質(zhì)瀝青的情況下，應(yīng)采用某些添加劑或聚合物，以提高瀝青的低溫抗裂性能及高溫穩(wěn)定性能。在穩(wěn)定度滿足要求的前提下選用針入度較大的瀝青做面層，國外的研究表明:在瀝青混凝土中使用軟的瀝青可以阻止低溫收縮及高溫疲勞作用兩種機(jī)理引起的裂縫擴(kuò)展。采用密實(shí)型瀝青混凝土面層空隙率對面層的疲勞壽命有很大影響，密實(shí)型瀝青混合料在使用中瀝青硬化緩慢，同時也延緩了裂縫的擴(kuò)展。瀝青混合料的集料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性強(qiáng)、嵌擠作用好、與瀝青粘附性好的材料。同時應(yīng)合理選配混合料級配，兼顧其高溫穩(wěn)定性，疲勞性能和低溫抗裂性能，以及路面耐久性等各方面的要求。在條件允許的情況下，可以采用間斷級配、大空隙、密實(shí)型的瀝青瑪蹄脂碎石(SMA)混合料和采用改性瀝青。也可采用橡膠瀝青或聚合物改性瀝青在瀝青混凝土表面做封層，以進(jìn)一步提高表面層的抗溫性。

(5)設(shè)置應(yīng)力吸收層。

在基層與面層之間鋪橡膠瀝青中間層、預(yù)制織物膜帶條、土工織物或土工格柵中間層、低粘度瀝青混凝土層等均勻應(yīng)力吸收層。

(6)新鋪半剛性基層的開裂預(yù)防技術(shù)。

在半剛性基層上鋸縫，即在結(jié)構(gòu)層碾壓前切割一條縫直到底層?？p寬為0.5mm，內(nèi)填瀝青砂或?yàn)r青乳液，隨即將切縫快速封閉，然后以正常方式碾壓該層。其目的就是預(yù)先制造更直、更多規(guī)則間距的裂縫(通常間距為2～3mm)，這樣它比自然裂縫更細(xì)、裂縫位移更小，從而避免裂縫邊緣的快速惡化和減緩裂縫貫穿瀝青層。