研究瀝青路面裂縫灌縫新技術在公路養(yǎng)護中的應用

常麗功

裂縫一直以來都是瀝青路面常見病害問題，輕則影響瀝青路面整體外觀，嚴重時由于裂縫不斷發(fā)展和擴大將產生更嚴重的破壞。瀝青路面裂縫修補方法有很多種，其中以灌縫的方法較為方便和快捷，效果也相對顯著。為適應越來越復雜的瀝青路面裂縫情況，并進一步提高修補效果，有必要在瀝青路面裂縫灌縫處理中引入新技術。

一、灌縫技術現(xiàn)狀

對于國內所用裂縫修補技術，可將其歸納成以下兩種：第一種為以裂縫寬度為依據(jù)利用普通熱瀝青實施修補，需要注意的是此種方法下礦料也需要加熱到指定溫度；第二種為利用乳化瀝青實施修補。這兩種技術施工方法比較簡單，修補需要的成本費用也較低。然而，無論使用何種方法，有效期都在一年以內，完成維修后在相同的位置容易再次開裂，因此不得不每年都進行修補，不僅養(yǎng)護工作量大幅增加，而且養(yǎng)護費用也明顯提高。

在國外，美國主要使用密封膠作為裂縫修補材料，該修補材料是聚合物改性瀝青，常溫條件下為固體，常用品種包括路守福、寶利福與蘇步福。在使用之前需通過加熱使其變?yōu)橐后w，一般需要193℃的溫度。在密封膠自然冷卻后，無論是在低溫還是在常溫條件都有良好彈性，伴隨裂縫脹縮產生相應的彈性變形，以此始終發(fā)揮良好的密封作用。采用該材料實施路面裂縫修補時，一般需要配備兩臺設備，即開槽機與灌縫機，相比之下設備相對復雜，所需費用成本也較高。

二、瀝青路面裂縫類型及其產生原因

1.橫向裂縫

該裂縫和路面中心線基本保持垂直，但寬度不一，裂縫長度有的可能貫穿整個路面，其產生原因為：瀝青質量未能滿足所在地區(qū)氣候條件要求或與相關技術標準不符，導致面層產生溫度收縮或產生比自身抗拉強度大的溫度疲勞應力；對施工縫進行的處理不到位，使接縫不嚴密，導致各部位結合不良；半剛性基層因水泥劑量或施工質量方面的原因產生裂縫使面層出現(xiàn)反射裂縫；其它結構物回填處未能按照要求完成施工，或施工處理不當，產生一定程度的不均勻沉降。

2.縱向裂縫

該裂縫走向和路線走向基本保持平行，縫長與縫寬不一，其產生原因為：路基填料質量不合格，由于吸收膨脹導致路面開裂；縱向加寬未按要求施工，或碾壓不到位，導致加寬處產生沉降，引起縱向開裂；路基邊坡坡度未能達到設計要求，或邊坡未能壓實導致滑坡；邊溝深度過大導致填高增大引起滑坡，使路面縱向開裂；面層上的冷接縫未能按照要求做好處理，由于結合不嚴密導致脫離，出現(xiàn)縱向開裂。

3.網(wǎng)狀裂縫

裂縫橫縱向交錯分布，寬度超過1mm，間距小于40mm，其產生原因為：橫縱向裂縫產生后不斷擴展，特別是在我國北方地區(qū)，由于冰凍水不斷侵入造成；混合料質量不滿足要求，拌和持續(xù)時間過長，拌和過程中的溫度過高或儲料倉內存儲時間過長導致瀝青老化使混合料抵抗變形發(fā)生的能力減弱；瀝青材料技術性能較差，特別是低溫條件下抵抗變形發(fā)生的能力減弱；面層中有軟弱夾層存在，或粒料層松動影響水穩(wěn)定性，導致網(wǎng)狀裂縫產生；面層厚度不足，使水分大量侵入，層間結合性變差，加快網(wǎng)狀裂縫產生速度；瀝青強度較低，損壞初期產生網(wǎng)裂，之后進一步發(fā)展，使裂縫之間的距離變小。

4.反射裂縫

基層開裂后受溫度與行車荷載持續(xù)作用導致裂縫不斷反射至面層表面，面層開裂形式和基層裂縫形式大致相同。若路面采用半剛性基層，則以橫向裂縫居多，而對于柔性路面增鋪的瀝青層，其裂縫形式不一，與下承層結構類型及實際狀態(tài)有關。該裂縫產生原因包括：在已經有裂縫存在的舊路面上增鋪瀝青面層，因溫度明顯變化導致舊路面裂縫被拉開，使新攤鋪結構在既有裂縫部位斷開；半剛性基層產生溫縮裂縫導致路面出現(xiàn)反射裂縫；新攤鋪而成的半剛性基層因混合料中水分不斷減少而形成一定干縮應力，在產生裂縫的同時向上反射至面層結構。

三、灌縫新技術應用

1.技術概述

以下提出一種灌縫新技術，即冷法補縫，其灌縫材料為專門用于路面裂縫處理的SP高彈密封膏，采用這種材料無需加熱就能實施灌縫處理。先在灌縫槍中注滿膏體，然后由人工對灌縫槍進行加壓處理，按照4～6MPa的壓力將灌縫槍中的膏體注入至裂縫當中，以此封閉路面上的裂縫，瀝青與水泥路面皆可使用，并且基本不會再次產生裂縫。采用這種材料即便是在負溫條件下也能完成灌縫材料，操作方便。實踐表明，通過采用這項灌縫技術，能長時間有效封閉路面上的裂縫，尤其是瀝青路面裂縫。

對于SP高彈密封膏，其配方從國外引進，由國內相關研究機構進行了改良，研制出新型產品，相較于國外產品，除了能簡化所需施工機械設備，實現(xiàn)冷法施工，為現(xiàn)場養(yǎng)護人員創(chuàng)造便利條件，還能用于水泥路面裂縫處理。該灌縫材料尤其適用于夏季炎熱與冬季嚴寒的地區(qū)，適宜施工溫度為不低于-5℃，如果需要在氣溫低于-5℃的條件下施工，則要用非明火進行必要的預熱處理。

根據(jù)該材料實際應用效果可知，主要具有下列幾方面優(yōu)勢：其一，可實現(xiàn)冷施工，即無需加熱就能用于灌縫施工，現(xiàn)場施工十分方便和靈活，而且還能在負溫條件下施工，隨時對路面上的裂縫進行修補，施工極為方便；其二，施工工藝較為簡單，對于寬度小于3cm的裂縫，一般無需在其內部填加礦料，完成灌縫后也無需在其表面撒布細砂或石屑來養(yǎng)護，在現(xiàn)場借助專門的灌縫槍進行灌縫處理方可；其三，密封效果良好，因補縫結構比較特殊，灌縫材料能在裂縫的頂部形成彈性極高的硬殼，而裂縫下部依然是膏體，所以能良好適應車輪荷載作用及裂縫自身脹縮變形作用，進而始終保持良好的密封效果，不會由于車輪荷載或裂縫自身脹縮導致灌縫材料失效，使裂縫繼續(xù)發(fā)展。

2.作用機理

專用于路面裂縫灌縫處理的SP高彈密封膏，其主要成分包括瀝青、高分子聚合物、增粘劑、增強劑與塑化劑，該密封膏材料在常溫條件下為粘稠膏體，主要技術性能為：5℃溫度條件下的擠出性不小于20mL/s；10℃溫度條件下的表干時間不超過15min；揮發(fā)性為1%；閃點不小于160℃；15℃溫度條件下的密度在0.9～1.1g/cm3范圍內。

該瀝青路面裂縫灌縫新技術作用機理為：如果瀝青路面上的裂縫的寬度和深度均相對較大，則其產生原因通常為路基裂縫向上反射，在該裂縫影響下，會使路基土實際含水量大幅升高，因為雨水或雪水都會通過裂縫進入。針對這種實際情況，需在壓入密封膏之前預先在裂縫當中填入篩選完成后的石屑或細砂，之后再按照標準要求的程序灌入密封膏，此時部分密封膏將和細砂或石屑發(fā)生混合，一同進入至路基土當中，密封膏所含膨脹活化物雖然數(shù)量很少，但能立即吸收水分，使體積膨脹3～5倍，同時密封膏所含瀝青和高分子聚合物還能與路基土中的氧化鋁、氧化鈣與氧化硅發(fā)生半固相反應，由此形成板體結構。這樣一來，除了能對路基裂縫進行有效修補，還能提高路基整體強度，實現(xiàn)路基加固。

無論瀝青材料老化或低溫條件下的塑性不足或其它方面的原因導致的路面裂縫，除了會對路面正常使用性能造成影響，還會加快路面結構損壞速度，因此一旦發(fā)現(xiàn)路面產生裂縫，必須立即采取措施將其修補。不論路面裂縫寬度如何，在其內部灌入密封膏之后，密封膏所含輕組份活性物將與裂縫兩側表面產生再生親和，同時還能均勻且持續(xù)地滲入至裂縫當中，促使密封膏和裂縫兩側兩者形成一個完整的整體；密封膏所含增粘劑與增強劑還能加強和裂縫兩側之間的粘附力；密封膏所含塑化劑可以改善瀝青和高分子聚合物兩種成分在常溫及低溫條件下的彈性，降低溫度對彈性造成的影響。密封膏完成固化后，方可在裂縫頂部形成彈性較高的硬殼，此時即便受到車輪荷載持續(xù)作用，也能使受力后產生的變形快速恢復，還能伴隨裂縫自身脹縮變形產生一定程度的彈性變形，以此使密封作用得以長時間穩(wěn)定發(fā)揮。正是由于密封膏具備這種特殊的性能，才能長時間有效封閉路面上的各類裂縫。

3.施工方法

當使用SP密封膏進行灌縫施工時，需注意以下幾方面要點：

（1）灌縫開始前應先將裂縫內部清理干凈，對此建議借助手持式清縫機實施吹縫，將裂縫中存在的雜物、碎屑清理干凈。為了使密封膏能和裂縫兩側良好粘結，防止拉脫破壞等現(xiàn)象的發(fā)生，必須對裂縫與其兩側路面進行清理，在清理干凈并達到干燥后才能開始后續(xù)灌縫處理，為灌縫處理順利完成和達到理想灌縫效果奠定良好基礎，創(chuàng)造必要的外部條件。

（2）將裂縫清理干凈后開始為灌縫槍裝料和加壓，即在預先備好的灌縫槍中注滿性能與質量都符合要求的SP密封膏，完成裝料并經檢查確認無誤后，將灌縫槍的槍頭與裂縫中央完全的對準，最后采用人工對灌縫槍實施加壓處理。

（3）完成以上兩道工序后，方可開始灌縫操作。灌縫應從裂縫其中一端開始，待裂縫中存在一定量的密封膏且有向外溢出的趨勢后，再開始向前移動，以此緩慢前進，盡量做成貼封狀。

（4）對于寬度達到3cm以上的裂縫，應在灌縫開始前先在裂縫中填入篩選好的細砂或石屑，之后再采用以上方法灌入密封膏。

（5）施工路段的交通需要在密封膏達到不會與車輪粘結的狀態(tài)下才能開放，根據(jù)工程實踐經驗，達到這一狀態(tài)通常需要15min左右的時間，具體可結合現(xiàn)場氣候條件靈活確定，防止由于開放交通過早導致裂縫中的膏體被車輪帶走。

4.施工控制

（1）施工開始前認真檢查所有施工材料與機械設備，相關養(yǎng)護部門或單位需提供密封膏質量檢查報告，經檢查確定材料與機械設備合格后才可開始施工。

（2）如果路面較為潮濕或溫度不滿足施工要求，則均不可開始施工，否則必然會對最終的灌縫效果造成不利影響。在沒有特殊要求且可行的情況下，建議在其氣溫不超過10℃的條件下進行施工，因為此時路面上的裂縫寬度將達到峰值。

（3）雨雪霧等惡劣天氣條件下不可進行灌縫施工，在施工中一般要求有良好的通視條件，因此不能在有霧時進行施工。施工時風力不能超過三級，且路面應保持干燥，不可在過濕或存在積水的路段進行施工。

（4）當需要在路面進行開槽時，建議采用無貼封標準槽，也可按照無貼封淺槽的形式進行設計，確保開槽線和裂縫之間達到完全吻合，避免產生錯位。如果裂縫邊緣存在剝落的情況，需在施工前將其清理干凈。若在開槽完成發(fā)現(xiàn)裂縫內部較為潮濕，則需要在灌縫開始前進行適當烘烤，以達到干燥。

（5）灌縫開始前適當加熱密封膏，期間對加熱與出料的溫度進行嚴格控制。雖然密封膏支持重復使用，但經過多次使用會使其性能明顯下降，因此還要對重復加熱次數(shù)進行控制，一般不能超出2～3次，具體按照密封膏說明書控制。

（6）當使用灌縫機施工時，由自帶刮平裝置的壓力噴頭將密封膏灌入到縫槽當中，通常需要分多次灌入，直到將縫槽完全灌滿，同時在裂縫走向兩側形成適當寬度和厚度的封層。每一條裂縫的灌縫施工都要保持連續(xù)，并且還要在裂縫表面形成良好的密封層。在灌縫操作過程中需注意，灌嘴必須插入到縫槽的底部，對密封膏緩慢擠壓，如果灌嘴未能到達縫槽底部，則會在灌縫完成后于縫槽底部產生氣泡，由于氣泡上升，所以會使縫槽中的密封膏變?yōu)榍驙?，進而對灌縫質量和最終的效果造成不利影響。

四、結語

綜上所述，灌縫是當前瀝青路面裂縫常用修補方式，以上在簡述灌縫技術現(xiàn)狀和瀝青路面裂縫類型及其產生原因的基礎上，提出一種以SP密封膏為主要材料的新灌縫技術，對其施工工藝方法和控制要點進行深入分析，旨在為更多瀝青路面裂縫灌縫工程提供技術參考。