瀝青路面裂縫的防治措施研究

彭開禮

【摘要】半剛性基層的瀝青路面以其諸多優(yōu)勢被廣泛的運(yùn)用于我國高等公路建設(shè)中，是目前為止較為理想的高等公路面層結(jié)構(gòu)。在實(shí)際使用中，由于瀝青材料性能及施工技術(shù)與管理上的問題往往導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)裂縫等病害。本文將結(jié)合我國高等公路瀝青路面的實(shí)際情況及多年工作和研究經(jīng)驗(yàn)，從瀝青路面裂縫類型及產(chǎn)生因素著手分析，并提出針對性的解決措施。

【關(guān)鍵詞】公路建設(shè)；瀝青路面；裂縫；防治措施

1.瀝青路面裂縫主要類型

（1）反射裂縫

反射裂縫從發(fā)生機(jī)理上來講可以分為三大類，即半剛性基層上的反射裂縫、舊瀝青路面殘留裂縫引起加鋪層的反射裂縫、下臥水泥混凝土路面接縫或原有裂縫造成的加鋪層反射裂縫。隨著水分的散失，半剛性基層由于材料特性導(dǎo)致其產(chǎn)生干縮應(yīng)力，進(jìn)而造成基層開裂，開裂程度一方面跟半剛性基層的特性有關(guān)，另一方面路面所處地段的晝夜溫差、暴露時(shí)長等因素也會(huì)造成反射裂紋。另外在施工工藝上，基層混合料攪拌不均勻以及施工操作不當(dāng)也會(huì)使半剛性路面產(chǎn)生反射裂紋，其中水泥含量變化、集料波動(dòng)是影響材料攪拌均勻度的關(guān)鍵因素。實(shí)踐研究及調(diào)查分析可知，反射裂紋產(chǎn)生的最主要因素是溫度，正是由于路面瀝青材料在溫度變化的影響下發(fā)生變裂縫現(xiàn)象，這種裂縫不屬于荷載型裂縫。

（2）溫度影響裂縫

從瀝青路面產(chǎn)生裂縫的機(jī)理分析，溫度辯護(hù)是最主要原因，由溫度變化造成的溫度開裂一直受到行業(yè)重視，其中低溫裂縫是較為復(fù)雜的問題。瀝青路面低溫開裂的影響因素很多，但最終的表現(xiàn)形式主要有溫度收縮裂縫與溫度疲勞裂縫兩種。受制于熱脹冷縮的物理特性，瀝青路面在經(jīng)歷溫度降低時(shí)所造成的溫度應(yīng)力過程中，瀝青路面本身的抗拉應(yīng)力遠(yuǎn)小于溫度應(yīng)力，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溫度收縮開裂。由于低溫裂變發(fā)生的范圍較廣，為較常見的瀝青路面裂縫形式，因此對其深入研究具有積極的意義。影響瀝青路面低溫開裂的因素主要有：瀝青材料的性能、瀝青混合料組成、路面結(jié)構(gòu)層特征、環(huán)境以及施工工藝、交通量等其他因素。

2.瀝青路面產(chǎn)生裂縫的主要因素

（1）反射裂縫產(chǎn)生的影響因素

實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)際觀測發(fā)現(xiàn)，反射裂縫形成的原因包括受拉疲勞、剪切屈服、受拉屈服，三個(gè)因素共同作用或者單獨(dú)作用均會(huì)產(chǎn)生發(fā)射裂縫。瀝青混凝土路面的下臥層與面層材質(zhì)的不同造成二者之間受外界因素影響結(jié)果的不同，在長期的溫差、水分等因素影響下，下臥層發(fā)生的漲縮現(xiàn)象會(huì)使面層承受扯裂作用，當(dāng)扯裂應(yīng)力超出面層抗拉應(yīng)力峰值時(shí)，面層就會(huì)產(chǎn)生反射裂縫。受限于瀝青混合材料較差的熱傳導(dǎo)性，面層上、中、下各層受溫度的影響不同，產(chǎn)生的溫度反應(yīng)亦不同，溫度變化的大的上層產(chǎn)生的溫度應(yīng)力較大，容易產(chǎn)生較大的拉裂現(xiàn)象，作用力向下擴(kuò)展，使下層形成受拉屈服，進(jìn)而產(chǎn)生反射裂縫。另外，作用于路面的荷載作用對面層與下臥層的影響亦不同，也容易產(chǎn)生反射裂縫。

（2）溫度裂縫產(chǎn)生的原因

瀝青混合材料鋪設(shè)在路基上后，溫度快速下降，由溫度變化造成的面層溫度應(yīng)力逐漸增大，并且隨著溫度的降低，瀝青混合材料的強(qiáng)度和剛性也在增強(qiáng)，這時(shí)不斷加大的溫度應(yīng)力與不斷收縮的瀝青混合材料產(chǎn)生作用，造成瀝青路面開裂。這種溫度收縮形式的開裂受限于路面寬度，往往是橫向開裂的。通常來說，溫度裂縫產(chǎn)生的影響因素主要有路面材料性質(zhì)、外界環(huán)境變化情況、路面幾何尺寸三個(gè)方面。其中材料因素主要包括瀝青膠結(jié)料的溫度、瀝青含量、集料類型、集料的級(jí)配、瀝青混合材料的含氣量等；環(huán)境因素主要包括溫差、溫度變化速度、路面壽命等；路面幾何尺寸因素主要包括路面寬度、厚度以及瀝青混凝土層和基層間的摩擦系數(shù)、路基類型、施工缺陷等。

（3）水損害裂縫產(chǎn)生的影響因素

研究表明，瀝青路面的水損害機(jī)理主要有兩種，即粘附性破壞和粘聚性破壞。粘附性破壞的機(jī)理為集料對水分的吸引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于集料對瀝青的吸引力，這就造成集料與瀝青之間出現(xiàn)大量的水分，是瀝青與集料接觸角減少，粘結(jié)力降低，造成集料破壞；粘聚性破壞的機(jī)理為瀝青材料本身性質(zhì)使水分浸入，瀝青強(qiáng)度和粘度降低，造成集料與瀝青之間的整體性和強(qiáng)度降低。影響瀝青混合料的粘附性因素有混合料便面張力、混合料化學(xué)構(gòu)成、瀝青粘度、礦料多孔性、混合料拌和時(shí)礦料的含水量與溫度等。

3.防治瀝青路面裂縫的措施

（1）反射裂縫防治

對瀝青路面反射裂縫的防治應(yīng)從消除反射源入手，常用的防治方法有土工織物防治、舊混凝土路面碎石化處理、采用瀝青大碎石應(yīng)力吸收層等。土工織物主要借助其隔離、防滲、過濾排水、加筋補(bǔ)強(qiáng)、防護(hù)等功能。土工織物本身的特征能夠有效形成抗拉力隔離層，降低路面不同層之間的應(yīng)力差，形成緩沖帶，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防裂功能。浸潤土工織物、聯(lián)結(jié)上下層的粘層油最好采用改性瀝青，通常取0.7～1.3L/m2。

（2）半剛性基層開裂防治

對半剛性基層開裂而言，從材料、施工工藝、集料配合比、養(yǎng)護(hù)等方面進(jìn)行控制較為理想。對原材料的控制方面，集料最大粒徑以不超過31.5mm為宜，其中粒徑大于26.5mm的集料占比不能超過10%。集料級(jí)配方面，天然砂礫需配合5%～6%的水泥進(jìn)行穩(wěn)定，最佳級(jí)配砂礫要用2%的水泥穩(wěn)定。在施工過程中，路面不同層運(yùn)用水泥含量不同，以最小量水泥配比為宜。通常上基層5%左右，極限為5.5%。通過對原材料質(zhì)量、水泥計(jì)量、用水量的嚴(yán)格控制來控制拌和料質(zhì)量，才外還需適當(dāng)增加拌和時(shí)間。

（3）溫度裂縫防治

常用溫度裂縫的防治方法有灌油修補(bǔ)法、瀝青混合料罩面、乳化瀝青稀漿封層法。灌油修補(bǔ)法是清理裂縫之后，直接用油壺灌入加熱的乳化瀝青油，然后再表面撒布熱砂加以保護(hù)。乳化瀝青稀漿封層是將瀝青、水、化學(xué)物質(zhì)的混合物，在強(qiáng)機(jī)械剪力作用線，形成懸浮液，滲入裂縫中，待其破乳水分蒸發(fā)，達(dá)到修補(bǔ)裂縫的目的。瀝青混合料罩面法是采用細(xì)粒式或中粒式瀝青混凝土、土工布、土工格柵等做罩面材料，鋪設(shè)1.5cm～4cm厚度的應(yīng)力吸收層，以提高防裂效果。

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