公路路面施工裂縫的成因

郭華紅

(山西晉城路橋建設(shè)有限公司，山西 晉城 048000)

1 公路路面裂縫原因

1.1 基層的干縮和溫縮

半剛性基層出現(xiàn)的干燥收縮開裂的問題主要是因?yàn)榛旌狭系氖畤?yán)重而造成的。干縮現(xiàn)象的出現(xiàn)與材料的性質(zhì)和含水量存在直接的聯(lián)系，無機(jī)料穩(wěn)定細(xì)粒土要比穩(wěn)定粗粒土的干縮變形量會比較大，所以容易容易發(fā)生開裂的問題。在失水量達(dá)到25%時(shí)，石灰土的干縮系數(shù)達(dá)到(1 200～1 500)×10-6并產(chǎn)生(3 000～3 750)×10-6的干縮應(yīng)變。

低溫干縮開裂主要是因?yàn)榘雱傂曰鶎釉谑┕さ倪^程中因?yàn)楦邷嘏c常溫的影響作用，在冬季溫度下降比較快，混合料會出現(xiàn)急劇收縮的情況，此時(shí)會導(dǎo)致下層受到約束影響而產(chǎn)生收縮應(yīng)力，如果在該應(yīng)力超出材料的抗拉性能時(shí)，就會導(dǎo)致溫縮裂縫的存在，一般寬度會達(dá)到2～16 mm，溫差越大、約束越大就更加容易出現(xiàn)開裂的問題。路面開裂的發(fā)展與應(yīng)力變化為：混合料因?yàn)闇囟认陆当容^快而導(dǎo)致拉應(yīng)力超出材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會出現(xiàn)裂縫的問題，在開裂之后其內(nèi)部的應(yīng)力會發(fā)生一定的變化，如果還有內(nèi)部應(yīng)力，就會繼續(xù)產(chǎn)生更加嚴(yán)重裂縫的問題。直到最終的裂縫發(fā)展到一定程度，應(yīng)力消除之后才能逐漸的縮小裂縫。

1.2 路基壓實(shí)度不夠或不均勻沉陷

路基路面在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，車輛荷載應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn)額定軸(BZZ-100)來進(jìn)行分析。在公路項(xiàng)目建設(shè)完成投入使用之后，路基的工作區(qū)域深度已經(jīng)達(dá)到了要求。投入運(yùn)營后，車輛的持續(xù)重載碾壓作用之下，路基工作區(qū)的深度會持續(xù)的增加，但是往往會因?yàn)槌d的影響而導(dǎo)致其實(shí)際深度超出預(yù)設(shè)深度，從而導(dǎo)致了部分的路基出現(xiàn)穩(wěn)定性、強(qiáng)度嚴(yán)重不足的問題，路基也就會出現(xiàn)裂縫、沉陷、車轍、變形等問題。

1.3 瀝青面層的彎拉疲勞和老化

瀝青材料的是一種粘彈性的材料，具備較高的溫度敏感性。瀝青材料在高溫使用之下，應(yīng)力松弛性能比較好，溫度的變化所產(chǎn)生的變形不會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，但是氣溫持續(xù)下降之下，瀝青材料會逐步的發(fā)硬并且開始收縮，如果材料的低溫性能無法滿足該地區(qū)的溫度變化過大的溫度應(yīng)力，此時(shí)半剛性基層也會產(chǎn)生嚴(yán)重的拉應(yīng)力作用，瀝青混合料的應(yīng)力松弛無法達(dá)到溫度應(yīng)力的變化，混合料的勁度會有很大的提升，瀝青面層也會直接說道路面的約束，面層中所存在的拉應(yīng)力超出材料的抗拉強(qiáng)度，就會導(dǎo)致開裂問題的出現(xiàn)。

1.4 反射裂縫

反射裂縫是因?yàn)榛娱_裂反射現(xiàn)象的存在而導(dǎo)致面層開裂，也可能會造成基層開裂問題的出現(xiàn)。溫度裂縫的主要形式就是上大下小，有些裂縫是從面層直接開裂到基層結(jié)構(gòu)中，有些則是只在面層結(jié)構(gòu)上開裂。從溫度膨脹系數(shù)的方面進(jìn)行分析，瀝青面層要比無機(jī)結(jié)合土大，在同期、同路段中，面層收縮應(yīng)力會大于基層結(jié)構(gòu)，此時(shí)會造成比較嚴(yán)重的接縫問題。新鋪設(shè)施工的半剛性結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，隨著水含量的逐漸降低，會導(dǎo)致干縮應(yīng)力的存在，水分流失速度越快，就會導(dǎo)致干縮應(yīng)力越大，此時(shí)也會導(dǎo)致嚴(yán)重變形的問題。在已經(jīng)存在的干縮裂縫的面層結(jié)構(gòu)，如果面層比較薄的情況下，半剛性瀝青基層部分的裂縫會先在面層底部出現(xiàn)，并且在短時(shí)間內(nèi)就會形成發(fā)射裂縫的問題，如果在車輛持續(xù)的作用之下，拉應(yīng)力與溫度應(yīng)力聯(lián)合作用會導(dǎo)致反射裂縫發(fā)育較快，嚴(yán)重性也會比較大。

2 預(yù)防瀝青路面裂縫的對策措施

2.1 應(yīng)用抗裂性能較強(qiáng)的施工材料

基層材料的性質(zhì)往往會因?yàn)樗帧囟鹊挠绊懚鴮?dǎo)致其出現(xiàn)開裂的問題，因此，在進(jìn)行板剛性路面設(shè)計(jì)的過程中，需要使用具備較強(qiáng)抗沖刷、干縮性能較小的材料進(jìn)行施工， 同時(shí)要滿足工程所需要的抗拉強(qiáng)度性能。應(yīng)用水泥來取代石灰的方式，其抗裂性能更好。在施工中，應(yīng)該加強(qiáng)對于半剛性基層材料的含水量控制，保證其處于工程要求的范圍內(nèi)，并且碾壓施工結(jié)束之后需要立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工， 同時(shí)還可以選擇在表層鋪設(shè)乳化瀝青封層。從大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析可以發(fā)現(xiàn)，將基層厚度從10 cm增加到25 cm之后，承載性能提升約3倍。由此可見，在成本合理性的基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)?shù)脑黾踊鶎雍穸取?/p>

2.2 提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性

路基是整個(gè)結(jié)構(gòu)部分的承載結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是主要承載車輛載荷的部分，其強(qiáng)度性能和穩(wěn)定性也會直接影響工程的質(zhì)量，所以需要加強(qiáng)施工的質(zhì)量控制。

當(dāng)前的公路運(yùn)行中超載問題比較嚴(yán)重，所以在路基施工階段，其工作范圍內(nèi)的深度應(yīng)該大于設(shè)計(jì)深度尺寸，從而可以全面提升結(jié)構(gòu)的承載性能。嚴(yán)格控制路基的填筑施工工藝，選擇合適的施工材料，以達(dá)到工程的質(zhì)量要求。公路項(xiàng)目的建設(shè)施工，還容易存在碾壓不均勻、壓實(shí)度不足的情況，其承載性能就無法達(dá)到規(guī)定的要求，同時(shí)也會導(dǎo)致不同程度的沉陷問題，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫病害。因此，在施工過程中需要加強(qiáng)壓實(shí)度的控制，確保其強(qiáng)度和穩(wěn)定性達(dá)到要求，否則將會導(dǎo)致工程質(zhì)量出現(xiàn)嚴(yán)重問題。

2.3 選擇符合工程要求的混合料

根據(jù)工程的施工需要，選擇合適的瀝青施工材料，并且需要加強(qiáng)技術(shù)參數(shù)的控制，在達(dá)到穩(wěn)定性的要求下，應(yīng)該采用針入度比較大的瀝青材料制作面層，此時(shí)可以消除低溫收縮與高溫疲勞而導(dǎo)致的裂縫問題。如果沒有優(yōu)質(zhì)瀝青材料，可以在施工中加入一定量的添加劑或者聚合物，以保證材料的低溫抗裂與高溫穩(wěn)定性達(dá)到要求。瀝青混合料中的集料應(yīng)該使用粗糙度、堅(jiān)硬度、耐磨性等都能夠達(dá)到要求的集料制作，以保證其達(dá)到要求?？障堵蕦τ诿鎸咏Y(jié)構(gòu)部分的疲勞性能產(chǎn)生直接的影響，密實(shí)性瀝青混凝土結(jié)構(gòu)中的瀝青硬化速度比較慢，并且可以緩解裂縫的延展。

2.4 設(shè)置應(yīng)力吸收層

深入的分析反射裂縫的形成原因與工作原理，明確基層與面層中的瀝青材料進(jìn)行施工，可以根據(jù)需要在中間層的位置上設(shè)置吸收基層反射應(yīng)力，以防止裂縫出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)U(kuò)散的問題。

3 結(jié)束語

伴隨著公路事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，瀝青混凝土被大量的應(yīng)用到工程實(shí)踐中，但是在長期的使用過程中，因?yàn)橥獠孔匀画h(huán)境、車輛荷載的影響而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫的問題，并且容易出現(xiàn)沉陷、翻漿、松散等問題，并且會持續(xù)的擴(kuò)展，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞的問題，承載性能也無法滿足要求?；诖?，在施工中需要充分分析裂縫原因，并且采取合理的處理措施，提升養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，滿足交通運(yùn)行安全性與舒適性的需要。