瀝青路面裂縫成因與養(yǎng)護(hù)措施探析

褚亮亮

（山西路橋集團(tuán)榆和高速公路有限公司， 山西 太原 030006）

1 高速公路瀝青路面常見裂縫形式

1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫

這種類型的裂縫通常是由車輛荷載作用引起的，尤其是超載嚴(yán)重的道路最為常見。高速公路交通量大，行車渠道化嚴(yán)重，在車輛荷載作用下瀝青路面底部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)車輛荷載較大時(shí)，結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力增大，使瀝青路面結(jié)構(gòu)底部出現(xiàn)變形，長時(shí)間作用造成層底斷裂，出現(xiàn)裂縫。

1.2 溫度裂縫

常見的溫度裂縫形式有低溫裂縫和高溫裂縫兩種形式，其中以低溫裂縫比較常見。低溫裂縫是瀝青路面材料在低溫下，材料由于體積收縮變形，產(chǎn)生收縮應(yīng)力，當(dāng)收縮應(yīng)力大于路面材料極限拉應(yīng)力時(shí)，出現(xiàn)開裂。尤其是在溫差變化較大的地區(qū)，溫度裂縫較為嚴(yán)重，這是由于溫度驟然降低會(huì)使收縮應(yīng)力增大，超過路面材料極限拉應(yīng)力造成開裂。另外，由于瀝青路面使用時(shí)間較長，瀝青材料老化嚴(yán)重，使瀝青路面的抗拉強(qiáng)度降低，也容易產(chǎn)生溫度裂縫。

1.3 反射裂縫

在對(duì)由于瀝青路面進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)罩面施工時(shí)，如果沒有對(duì)原路面病害進(jìn)行有效處理，造成原有路面的裂縫反射到新面層上產(chǎn)生的裂縫，即反射裂縫。另外，在高速公路施工過程中，由于基層開裂也會(huì)出現(xiàn)反射裂縫。高速公路基層施工完成后，沒有對(duì)基層進(jìn)行有效的灑水保濕養(yǎng)護(hù)，或是透層瀝青灑布不及時(shí)，都會(huì)造成基層材料由于失水造成開裂。當(dāng)車輛荷載作用在瀝青路面時(shí)，進(jìn)一步加劇了面層結(jié)構(gòu)的開裂，尤其是采用比較薄的瀝青面層時(shí)，運(yùn)營使用一段時(shí)間后即出現(xiàn)了反射裂縫。

1.4 疲勞裂縫

疲勞裂縫是在低于瀝青路面材料極限抗拉應(yīng)力的情況下，經(jīng)過反復(fù)作用產(chǎn)生的，主要分為溫度疲勞裂縫和荷載疲勞裂縫。在某一個(gè)區(qū)域內(nèi)的晝夜溫差，四季溫差不斷變化，雖然由于溫度變化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力小于路面材料的極限抗拉應(yīng)力，但長時(shí)間作用也會(huì)使路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞，產(chǎn)生開裂。另外，瀝青路面在長期低于路面結(jié)構(gòu)極限抗拉應(yīng)力的車輛荷載作用下，也會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞，即出現(xiàn)荷載疲勞裂縫。另外，瀝青材料的老化也是造成疲勞開裂的主要因素之一。

2 瀝青路面裂縫產(chǎn)生原因

2.1 路基結(jié)構(gòu)問題引起的開裂

路基是高速公路的基礎(chǔ)，如果路基出現(xiàn)了質(zhì)量問題，會(huì)直接影響瀝青路面的質(zhì)量情況，造成瀝青路面的破壞。路基結(jié)構(gòu)破壞所造成的破壞往往是路基路面整體性的破壞，其中由于路基不均勻沉降造成的裂縫最多。在路基施工過程中，沒有進(jìn)行有效的施工質(zhì)量控制，造成路基填筑材料不合格或壓實(shí)度不足等問題，使用一段時(shí)間后，出現(xiàn)沉降，造成瀝青路面開裂，導(dǎo)致整體路基路面結(jié)構(gòu)的破壞。

2.2 氣候條件原因

由于高速公路所在區(qū)域的氣候條件所產(chǎn)生的病害通常是溫縮裂縫，屬于非荷載裂縫。高速公路暴露在大氣環(huán)境中，溫度和濕度的變化會(huì)對(duì)其造成直接影響，尤其是溫度變化對(duì)其影響更加顯著。由于晝夜溫差加大、四季溫度變化、溫度驟然下降等原因，會(huì)使瀝青路面在溫度應(yīng)力的作用下出現(xiàn)溫縮裂縫。這種裂縫形式在北方地區(qū)比較常見，如果沒有對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理，很容易造成路面結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步破壞。

2.3 設(shè)計(jì)原因

瀝青路面在設(shè)計(jì)過程中，由于對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，也容易造成路面結(jié)構(gòu)開裂。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)厚度不足，容易受到基層和車輛荷載的影響，導(dǎo)致路面開裂。另外，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，造成路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能達(dá)不到要求，在車輛荷載作用下也會(huì)造成路面結(jié)構(gòu)開裂。

2.4 施工問題

在高速公路施工過程中，由于沒有建立完善的質(zhì)量控制體系，對(duì)施工質(zhì)量控制不到位，也會(huì)導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問題。比如在路基填筑施工過程中，沒有嚴(yán)格按照要求進(jìn)行分層填筑，填筑厚度過大，造成壓實(shí)度不足，高速公路投入使用不久就出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降，導(dǎo)致瀝青面層開裂。另外，在瀝青路面施工過程中，沒有對(duì)壓實(shí)度、瀝青混合料溫度和質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，也是造成瀝青路面出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問題的原因之一。

2.5 養(yǎng)護(hù)問題

高速公路在使用過程中，由于受到車輛荷載和自然因素的作用，會(huì)出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。然而，由于沒有指定科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)方案，養(yǎng)護(hù)管理不到位，造成瀝青路面裂縫沒有及時(shí)得到修補(bǔ)，不斷發(fā)展擴(kuò)大，甚至擴(kuò)大為松散、坑槽等嚴(yán)重病害。

3 瀝青路面裂縫養(yǎng)護(hù)技術(shù)

傳統(tǒng)的瀝青路面裂縫養(yǎng)護(hù)，通常采用熱瀝青灌縫的方式進(jìn)行處治。這種方法雖然操作簡單，但養(yǎng)護(hù)維修效果差，瀝青不能完全滲入到瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)環(huán)境污染大。同時(shí)，過往的車輛還會(huì)將灌縫的瀝青帶走，也容易老化，防水效果差。近年來，高速公路裂縫修補(bǔ)逐漸采用開槽灌縫、貼縫、養(yǎng)護(hù)劑灌縫等等一些新技術(shù)，養(yǎng)護(hù)速度快，效果好。

3.1 開槽灌縫

通過調(diào)查，劃定瀝青路面的維修區(qū)域，并按照要求進(jìn)行開槽。開槽使用開槽機(jī)對(duì)劃定區(qū)域進(jìn)行施工，開槽的寬度約為1 cm ～ 1.5 cm，深1.5 cm ～ 2 cm。開槽后將槽內(nèi)清理干凈，并使用灌縫機(jī)將灌縫材料灌入槽內(nèi)，完成路面裂縫的修補(bǔ)。采用這種方法施工效果好，灌封料對(duì)裂縫封閉性好，施工速度快，不容易出現(xiàn)二次破壞。但是，這種方法施工造價(jià)高，設(shè)備造價(jià)高。

3.2 貼縫

這種修補(bǔ)方法是采用PCR-WIII 型修復(fù)劑對(duì)瀝青路面裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，這是一種以低模量丁苯橡膠為基材的貼縫材料。這種材料細(xì)度模數(shù)小、流動(dòng)性強(qiáng)，對(duì)裂縫修補(bǔ)效果好。在進(jìn)行貼縫施工前，不僅要將裂縫內(nèi)部的雜物清理干凈，還應(yīng)使用高壓熱氣噴機(jī)將滲入裂縫內(nèi)部進(jìn)行均勻加熱，去除水分，然后將貼縫施工，修補(bǔ)效果更好。

耐磨型涂聚脲彈性增強(qiáng)纖維布，可以增強(qiáng)耐磨性。這種縫補(bǔ)手法的工藝流程如下： 首先對(duì)要修補(bǔ)的裂縫進(jìn)行放樣，放樣可以用粉筆進(jìn)行標(biāo)注，然后采用螺旋式高壓熱風(fēng)噴機(jī)進(jìn)行烘烤，裂縫濕度達(dá)到要求后，進(jìn)行灌封，之后便貼上耐磨型涂聚脲彈性增強(qiáng)纖維布，并用橡膠錘加以錘實(shí)，確保密封的牢固性，這樣15 min 左右就可以行車。

3.3 改良性瀝青養(yǎng)護(hù)劑灌縫

采用改良性瀝青養(yǎng)護(hù)劑，可以對(duì)破損不嚴(yán)重的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，通常修補(bǔ)寬度小于3 mm 的裂縫。實(shí)踐證明，這種方式修補(bǔ)滲水率在3%以內(nèi)的瀝青路面裂縫效果最佳，修補(bǔ)后可以有效延長瀝青路面的使用壽命。施工中首先用鐵鉤等工具將裂縫徹底清理干凈，并使用吹風(fēng)機(jī)將雜物吹凈，然后將養(yǎng)護(hù)劑注入裂縫內(nèi)，即可開放交通。

4 結(jié)語

高速公路是我國公路交通設(shè)施的重中之重，必須保證其處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。裂縫是瀝青路面最常見的病害形式之一，會(huì)直接降低路面使用性能，縮短使用壽命。通過闡述瀝青路面裂縫形式，從設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)和氣候等方面分析瀝青路面裂縫成因，并制定了養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)，提出了改進(jìn)措施，對(duì)高速公路瀝青路面裂縫養(yǎng)護(hù)具有一定的參考作用。