公路工程裂縫形成機(jī)理及修補(bǔ)技術(shù)研究

杜景山

摘 要：改革開放以后，國民經(jīng)濟(jì)得到了迅速發(fā)展。作為交通運(yùn)輸行業(yè)的主要構(gòu)成成分，公路事業(yè)發(fā)揮的作用也越來越大。但因技術(shù)、自然等諸多因素的影響，我國公路路面早期病害現(xiàn)象較為嚴(yán)重，裂縫是路面早期病害最常見的類型之一，裂縫產(chǎn)生將對行車安全造成嚴(yán)重影響，進(jìn)而阻礙交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。為此，本文主要對公路工程裂縫形成機(jī)理及修補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行了分析與探究，以此帶動(dòng)公路行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：公路工程；裂縫形成機(jī)理；修補(bǔ)技術(shù)

中圖分類號(hào)：U415.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）14-0117-01

1 路面病害調(diào)查及分析

我縣管轄的311國道鹿邑境內(nèi)某公路工程總長度為64.284km，為雙向四車道。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前縱、橫縫總量為7萬m以上，其中4萬m需選取開槽灌縫處理。通過實(shí)地詳細(xì)調(diào)查得出，路面病害中路面裂縫所占比重較大，是路面病害的主要形式，局部位置還有坑槽、沉陷及龜裂等問題。路面全線排查統(tǒng)計(jì)情況如下：84173m為裂縫總量，其中60608.6m為沒有處理的裂縫，9877.1m為還需處理的橫縫，13265.5m為所需處理的縱縫，422m為需處理的不規(guī)則裂縫，3500m為全線平交道需處理的裂縫。產(chǎn)生此類裂縫的主要原因?yàn)閲?yán)重的超載現(xiàn)象、劇烈的溫度變化、不完善的排水設(shè)施、路面厚度不足或材料質(zhì)量不佳、配合比不合理等。

2 公路路面裂縫形成機(jī)理

修補(bǔ)裂縫前，必須先充分考慮裂縫類型及其形成機(jī)理，按照裂縫的具體類型、成因選取科學(xué)有效的修補(bǔ)方式，才能達(dá)到路面性能及強(qiáng)度有效提升的目的。

（1）龜裂形成機(jī)理。車輛載荷作用下，瀝青路面不同位置點(diǎn)所受應(yīng)力不同，并產(chǎn)生交變應(yīng)力，出現(xiàn)疲勞斷裂問題，產(chǎn)生裂縫，隨著荷載的反復(fù)作業(yè)，裂紋逐步向表面擴(kuò)展、延伸，形成大裂縫，此類裂縫以網(wǎng)狀呈現(xiàn)，錯(cuò)綜復(fù)雜，即為龜裂。龜裂直接影響路面使用性能，必須早期預(yù)防，及時(shí)治理。

（2）塊裂形成機(jī)理。瀝青針入度降低、溫縮及瀝青老化都會(huì)導(dǎo)致瀝青混合料變硬、變脆，進(jìn)而產(chǎn)生塊裂。為防止此類問題出現(xiàn)，必須在瀝青混合料配置時(shí)，選擇良好抗老化性能的材料。并減小瀝青混合料溫縮效應(yīng)，完善排水設(shè)施。

（3）橫向裂縫形成機(jī)理。溫縮裂縫作為橫向裂縫的主要類型之一，其產(chǎn)生原因?yàn)闇囟葢?yīng)力變化。除此之外，橫向接縫施工不到位、接縫位置空隙大等也會(huì)有細(xì)微橫向裂紋出現(xiàn)，長期車輛載荷影響下，將會(huì)產(chǎn)生橫向裂縫。

（4）縱向裂縫形成機(jī)理。作為路面病害的主要類型，縱向裂縫一般沿行車方向分布。路基壓實(shí)度不夠、荷載作用力大于路面承載力都是產(chǎn)生縱向裂縫的主要原因。同時(shí)，因排水設(shè)施不到位，將導(dǎo)致路基內(nèi)有大量地表水滲入，利用邊坡，路肩向路堤侵入，導(dǎo)致水長期浸泡路基，進(jìn)而降低路基承載力。在車輛載荷交替作用下，也會(huì)加快路基沉陷速度，導(dǎo)致縱向裂縫出現(xiàn)于路基承載力不均勻位置。

（5）反射裂縫形成機(jī)理。因裂縫產(chǎn)生于下層材料，隨著時(shí)間的延長，將向上面層逐步延伸、擴(kuò)張，此類裂縫被稱為反射裂縫。通常情況下，反射裂縫都會(huì)產(chǎn)生于舊路面加鋪新層位置。因舊路面存有裂縫問題，逐步向上擴(kuò)張，導(dǎo)致新裂縫產(chǎn)生于上面層。此外，溫縮裂縫也會(huì)伴隨基層溫度變化產(chǎn)生，即便在新建路面同樣會(huì)向上逐步延伸，進(jìn)而出現(xiàn)反射裂縫。路面結(jié)構(gòu)各層間都存有瀝青混合料，相互膠結(jié)。因此，如小變形或裂縫存于下鋪層及基層位置，也會(huì)導(dǎo)致面層底部瀝青材料產(chǎn)生較大應(yīng)變現(xiàn)象，如圖1所示。但具體應(yīng)用中，瀝青路面材料基本不能承受該應(yīng)變，極易出現(xiàn)斷裂問題。

3 公路工程裂縫修補(bǔ)技術(shù)的應(yīng)用

本工程屬于改擴(kuò)建工程，路面結(jié)構(gòu)為兩層18cm厚水泥穩(wěn)定碎石+7cm瀝青混凝土面層，通車1年后，基層水泥穩(wěn)定碎石裂縫已向上面層反射，2到7mm為裂縫寬度，且路面橫、縱縫較多，不僅嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量，雨季時(shí)還會(huì)通過裂縫路面積水下滲基層，進(jìn)而對路基穩(wěn)定性造成極大影響，甚至危害行車安全。實(shí)地詳細(xì)調(diào)查顯示，反射裂縫為本工程路面主要裂縫類型，且呈不規(guī)則面層裂縫形狀。針對本工程路面病害情況，可選取高滲透液態(tài)灌縫技術(shù)進(jìn)行施工。作為一種新型灌縫技術(shù)，高滲透液態(tài)灌縫技術(shù)可利用原材料與催化劑間的化學(xué)反應(yīng)填滿裂縫，原材料化學(xué)材料產(chǎn)生反應(yīng)時(shí)，可有效膨脹，根據(jù)自身膨脹灌滿裂縫，進(jìn)而達(dá)到良好灌縫效果，也可按照灌縫施工規(guī)定，進(jìn)行原材料配比的適當(dāng)調(diào)整，以此對灌縫材料硬化時(shí)間加以合理控制。

3.1 技術(shù)參數(shù)

選取灌縫料作為高滲透灌縫技術(shù)施工材料，其通過2種高聚物混合形成，在路面養(yǎng)護(hù)及維修方面施工效果顯著。本文按照一定比例選取黑色液體A與淡黃色液體B兩種高聚物成分進(jìn)行混合。此類材料一般由多元醇組合物與改性異氰酸酯混合形成，且其實(shí)測值與施工設(shè)計(jì)要求相符。通過材料性能分析（表1），如質(zhì)量比為A料：B料=1：1時(shí)，則其具有較大伸長率，及較高彈性恢復(fù)率，通過膨脹作用可達(dá)到裂縫、空隙填滿功效。因此類灌縫材料具有良好抗老化、耐高溫及耐腐蝕性，裂縫修補(bǔ)選取此類材料，可避免裂縫再次開裂，能夠達(dá)到路面性能有效提升的目的。

3.2 配合比

為對兩種高聚物成分配合比進(jìn)行準(zhǔn)確確定，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r及行車狀況，試驗(yàn)得出，10到25℃范圍內(nèi)，兩種體積比為A：B=2：1，外加劑選取兩種材料總體積1/9時(shí)，混合后產(chǎn)生反應(yīng)，灌縫料粘度、穩(wěn)定性及其向裂縫滲入的速度等都滿足設(shè)計(jì)要求，表明其具有良好施工質(zhì)量。在此情況下，高滲透液態(tài)灌縫材料可在2—5sec內(nèi)快速向裂縫滲入；20—35sec內(nèi)固化成膠態(tài)。

3.3 灌封機(jī)工作原理

將一定量的灌縫料加到料斗內(nèi)，隨后利用點(diǎn)火裝置進(jìn)行導(dǎo)熱油加熱。隨后將導(dǎo)熱油壓電動(dòng)機(jī)開啟，保證導(dǎo)熱油能夠循環(huán)流動(dòng)。加熱灌縫料至預(yù)定溫度后，即可開啟引擎，啟動(dòng)攪拌閥，均勻攪拌灌縫料。除此之外，選取預(yù)熱后的軟管連接噴出閥和灌縫噴槍，同時(shí)將主閥及噴出閥打開，通過噴槍將灌縫料向裂縫內(nèi)灌入。灌縫前，可選取壓縮空氣吹干凈軟管。因常溫下即可使用灌縫料，無需加熱材料，只有均勻攪拌一定時(shí)間后，即可進(jìn)行灌縫施工。

3.4 工藝流程

本工法施工簡單，無需進(jìn)行開槽施工，可向縫內(nèi)直接灌入灌縫料，具體施工步驟如下：

（1）工作面封閉。整齊規(guī)范地?cái)[放各類標(biāo)志，安全區(qū)、工作區(qū)長度必須滿足施工設(shè)計(jì)規(guī)定，并指派專人做好保通工作。（2）清縫。針對裂縫位置，選取鋼刷進(jìn)行2到3遍清理，裂縫內(nèi)雜物可選取空壓機(jī)進(jìn)行清理。（3）涂刷介面劑。徹底清理裂縫后，即可進(jìn)行介面劑涂刷作業(yè)，要求在2cm以下控制寬度，且均勻涂刷。其作用是避免裂縫內(nèi)水分直接接觸灌縫材料產(chǎn)生反應(yīng)；或增強(qiáng)灌縫料和路面間的粘結(jié)力。（4）配制灌縫料。先在A料內(nèi)根據(jù)比例添加外加劑，隨后根據(jù)配比，利用液壓泵將兩種材料向灌封機(jī)容料斗內(nèi)注入，常溫下高滲透灌縫材料即可使用，因此，可直接開啟攪拌裝置，均勻拌和兩種混合料，時(shí)間控制在10s左右，可根據(jù)裂縫長度確定成品料配制量。（5）灌縫。完成配置灌縫料后，可選取預(yù)熱后的軟管連接噴出閥和灌縫噴槍，并將主閥與噴出閥打開，進(jìn)行灌縫施工。按照裂縫寬度實(shí)際情況，合理選取各種灌縫設(shè)備施工。裂縫在3mm以內(nèi)時(shí)，材料注入工具可選取灌縫噴槍；如裂縫在3—7mm或7mm以上時(shí)，材料注入工具可選取注入棒，盡可能向縫內(nèi)灌入材料，可在5min內(nèi)完成成品料。

4 結(jié)語

綜上所述，在公路工程施工中，路面裂縫問題一直備受關(guān)注，有很多原因都會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，因此施工單位需要根據(jù)工程的實(shí)際情況對路面裂縫進(jìn)行控制。在路面病害調(diào)查的基礎(chǔ)上，應(yīng)對裂縫形成機(jī)理進(jìn)行研究，選取科學(xué)有效的修補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行裂縫治理，可進(jìn)一步提升公路工程技術(shù)性能及建設(shè)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]王金山.論公路建設(shè)中瀝青混凝土路面裂縫的成因及預(yù)防[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（05）.