高速公路瀝青混凝土路面縱橫向裂縫修補技術(shù)研究

摘要 為優(yōu)化高速公路瀝青混凝土路面縱橫向裂縫修補效果，提高路面的抗壓強度和安全性，文章對高速公路瀝青混凝土路面縱橫向裂縫的修補技術(shù)進行了研究，首先對瀝青混凝土路面損壞狀況進行了檢測，明確了損壞的具體位置和程度；其次，選擇復合改性超細水泥注漿材料作為修補材料，對材料進行了制備，設(shè)計了裂縫修補施工流程，修補路面縱橫向裂縫；最后，通過初期養(yǎng)護與中期養(yǎng)護，確保修補后路面的平整、安全、耐用。結(jié)果表明，該技術(shù)應用后，縱橫向裂縫寬度和深度修補效果更為徹底，路面的抗壓強度也得到有效提升，達到了22 MPa以上。

關(guān)鍵詞 高速公路；縱橫向裂縫；瀝青混凝土；路面；修補

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）17-0143-03

0 引言

瀝青混凝土路面作為高速公路的優(yōu)選鋪設(shè)方案，因其優(yōu)越的行車舒適度和持久的耐用性，得到了廣泛應用。然而，長時間使用后，瀝青混凝土路面會面臨不同程度的損害問題[1]，其中縱橫向裂縫較為常見。這些裂縫不僅導致路面不平整，威脅行車安全，還可能進一步侵蝕路面結(jié)構(gòu)，甚至可能引發(fā)嚴重的交通事故?？v橫向裂縫的形成原因復雜多樣，包括材料老化、溫度變化、交通荷載、地基沉降等。這些因素降低瀝青混凝土路面的強度和穩(wěn)定性，破壞路面的完整性，使其更容易受到水、氧氣等有害物質(zhì)的侵蝕，從而加速路面的老化過程。因此，科學合理地應用路面縱橫向裂縫的修補技術(shù)至關(guān)重要。

然而，傳統(tǒng)的路面縱橫向裂縫修補技術(shù)在實際應用中仍然存在一定缺陷。張華清等[2]提出的技術(shù)雖采用復合增韌機理，通過填充修補材料與周圍的材料形成強結(jié)合力，恢復材料的完整性和強度，但修補效率受限，難以準確判斷裂縫成因和發(fā)展趨勢，不能適應大規(guī)模高速公路的養(yǎng)護需求。彭子凌等[3]提出的修補技術(shù)使用膠黏劑黏合分離部分，并在裂縫周圍涂布黏合劑，但長期效果可能不穩(wěn)定，修補后的路面易出現(xiàn)再次開裂。因此，深入研究高速公路瀝青混凝土路面縱橫向裂縫的修補技術(shù)至關(guān)重要，其具有深遠的現(xiàn)實意義和顯著的工程價值。基于此，該文提出了全新的裂縫修補技術(shù)，將為高速公路瀝青混凝土路面的養(yǎng)護和維修提供技術(shù)支持和決策依據(jù)。

1 路面縱橫向裂縫修補技術(shù)研究

1.1 瀝青混凝土路面損壞檢測

首先，收集待檢測路面的設(shè)計資料、施工記錄、維修歷史等信息，以便有針對性地制定檢測方案。隨后，將探地雷達安裝在檢測車輛上，確保車輛以恒定的速度在道路上行駛。在此過程中，探地雷達會主動發(fā)射電磁脈沖信號，與地下的不同介質(zhì)產(chǎn)生交互作用，進而產(chǎn)生反射波[4]。捕捉并記錄這些反射波出現(xiàn)的時間點，同時監(jiān)測路面結(jié)構(gòu)中電介質(zhì)常數(shù)的異常變化。深入了解路面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過電介質(zhì)常數(shù)及波速，計算路面結(jié)構(gòu)層厚度，公式如下所示：

v= c √ε （1）

d=v× t 2 （2）

式中，v——電磁波在介質(zhì)中傳播的速度（km/h）；c——電磁波在真空中的傳播速度（km/h）；ε——介質(zhì)的介電常數(shù)；d——電磁波在路面結(jié)構(gòu)中的傳播距離，即路面結(jié)構(gòu)層的厚度（km）；t——電磁波從發(fā)射到接收的時間（h）。獲取瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層厚度后，利用探地雷達，采集路面圖像，顯示路面結(jié)構(gòu)的不同層次和反射界面。當路面存在損壞時，如裂縫、脫空或松散等，將在圖像上形成異常的反射模式，進而確定損壞的位置和范圍[5]。

在此基礎(chǔ)上，利用反映高速公路瀝青混凝土路面的損壞程度。由破損率計算得出，公式如下所示：

DR=100· ∑ 21 i=1wiSi S （3）

PCI=100?δ0DRδ1 （4）

式中，Si——第i類破損的路面調(diào)查面積（m2）；S——實際破損面積（m2）；wi——第i類破損的權(quán)重；δ0、δ1——標定系數(shù)，分別取值15.0與0.41。根據(jù)PCI與DR值，基于表1所示的路面損壞狀況評價標準，對瀝青混凝土路面的損壞狀況作出評價。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，可以評價高速公路瀝青混凝土路面的損壞程度，為后續(xù)有針對性地實施路面裂縫修補提供有力支持。

1.2 縱橫向裂縫注漿材料制備

瀝青混凝土路面損壞檢測完畢后，獲取路面損壞的位置與損壞程度。接下來，選擇并制備高性能的路面裂縫修補材料，為后續(xù)修補施工奠定基礎(chǔ)。該文采用復合改性超細水泥注漿材料作為修補材料。鑒于納米材料因其微小的粒徑和巨大的比表面積，容易形成團聚，在摻入后難以分散均勻，不僅削弱摻入效果，還會對結(jié)石體產(chǎn)生局部應力的集中現(xiàn)象[6]。因此，對注漿材料進行充分的分散處理顯得至關(guān)重要，采取人工攪拌的方式對注漿材料進行分散處理。首先，按照預定的配比，精確稱量納米材料，并與約70%的水一同放入容器中[7]；然后，利用攪拌棒進行人工攪拌，直至納米材料在水中達到分散狀態(tài)；最后，再利用剩余30%的水將附著在容器內(nèi)壁的少量納米材料溶解，并繼續(xù)攪拌，直至得到色澤一致、穩(wěn)定的納米顆粒懸濁液[8]。這一操作，旨在確保納米材料在注漿過程中均勻分布，充分發(fā)揮其作用。

利用電子秤，對苯丙乳液、超細水泥等關(guān)鍵基材進行稱量。待所有基材稱重并混合完畢后，倒入專用的料桶，首先通過手動方式進行攪拌，確?；木鶆蚧旌?。隨后，啟動配備攪拌爪的電鉆設(shè)備，在攪拌的同時加入納米分散液，確保分散液與注漿基材能夠充分融合并達到均勻狀態(tài)。攪拌過程中，首先以適中速度攪拌120 s，然后暫停15 s，讓材料有短暫的穩(wěn)定時間，接著再以較快的速度攪拌120 s，確保獲得混合均勻的注漿材料。

1.3 縱橫向裂縫修補施工流程

路面縱橫向裂縫修補材料制備完畢后，設(shè)計裂縫修補施工流程，如圖1所示：

如圖1所示，裂縫修補流程包括裂縫復查，對裂縫進行全面檢查和記錄詳細信息；制定裂縫修補技術(shù)方案，根據(jù)具體情況確定所需材料和工藝方法；清理修整原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，確保表面清潔無雜質(zhì)；進行界面處理及原修補件含水率控制，確保修補材與原有結(jié)構(gòu)良好結(jié)合并控制含水率；按照技術(shù)方案進行裂縫修補施工，采用適當材料和工藝；最后進行修補質(zhì)量驗收，確保修補效果達到預期標準，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

1.4 瀝青混凝土路面養(yǎng)護

路面縱橫向裂縫修補施工完成后，進行養(yǎng)護處理措施，旨在保障修補后的路面具備高度的平整性、安全性和耐用性，進而有效延長路面的使用壽命。路面養(yǎng)護包括初期養(yǎng)護與中期養(yǎng)護兩階段。該文將路面初期養(yǎng)護周期設(shè)定為從瀝青混凝土路面施工完成后的第一天開始，持續(xù)約7 d。在施工現(xiàn)場周圍設(shè)置臨時路障，禁止車輛通行，保證路面在初始硬化階段不受外界力量的干擾[10]。使用灑水車，使路面保持濕潤狀態(tài)，幫助瀝青混凝土充分硬化和凝固，提高其強度和耐久性。每天定時對路面進行噴水，特別在高溫時段，減緩瀝青混凝土路面表面溫度的升高，防止過早干裂。中期養(yǎng)護周期設(shè)定為初始養(yǎng)護結(jié)束后，進入中期養(yǎng)護階段，通常持續(xù)約7～15 d。隔天對路面進行清掃，清除表面的積塵、雜物和落葉等，防止雜物對路面產(chǎn)生損害。針對路面的實際使用狀況和交通流量，采取輕型壓實的技術(shù)手段，以加強瀝青混凝土的密實性和穩(wěn)定性，進而提升其整體的承載能力，確保路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與持久。在中期養(yǎng)護階段，如發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)裂縫或坑洼等情況，應按照上述修補施工流程進行修補，確保路面質(zhì)量。

通過以上的初始養(yǎng)護和中期養(yǎng)護步驟，確保瀝青混凝土路面在施工后得到充分養(yǎng)護和保護，為路面的使用和維護奠定堅實基礎(chǔ)。

2 應用分析

2.1 高速公路工程概況

以S高速公路工程為研究依托，全長150 km，設(shè)計速度為120 km/h。該高速公路主要承擔區(qū)域間的客貨運輸任務，交通流量大，重載車輛多。該高速公路主要采用瀝青混凝土作為鋪設(shè)材料，然而，近年來由于交通流量的持續(xù)增長及氣候條件的復雜多變，路面縱橫向裂縫的問題愈發(fā)凸顯，成為亟待解決的問題。經(jīng)過對該高速公路路面的深入調(diào)查，發(fā)現(xiàn)裂縫主要集中分布在行車道及超車道上，裂縫寬度基本在2～5 mm的范圍內(nèi)，但也有部分裂縫的寬度超過了10 mm。至于裂縫的長度，則呈現(xiàn)出明顯的差異，短的僅有幾十厘米，長的可達數(shù)米。這些裂縫不僅影響路面的平整度和行車舒適性，還會導致水分滲入路面結(jié)構(gòu)，加速路面的損壞。

2.2 修補效果分析

按照提出的縱橫向裂縫修補技術(shù)流程，完成修補工作后，對路面裂縫進行全方位的質(zhì)量檢驗。選擇具有代表性的裂縫樣本，確保樣本在修補前和修補后的條件相同，以便準確地進行比較。通過對比修補前后裂縫的寬度和深度變化，初步評估了修補技術(shù)的有效性。裂縫質(zhì)量檢驗結(jié)果如表2所示：

通過表2所示的質(zhì)量檢驗結(jié)果，應用上述修補技術(shù)后，修補后裂縫寬度最大不超過0.5 mm，裂縫深度幾乎難以察覺，這表明路面縱橫向裂縫的病害問題得到有效改善，修補效果徹底。

為進一步驗證該項技術(shù)的修補效果，分別應用上文提出的技術(shù)，以及文獻2、文獻3提出的修補技術(shù)，對6條縱橫向裂縫進行修補。對修補前后的樣本施加逐漸增加的壓力，測定修補后裂縫樣本的抗壓強度，并作出對比，結(jié)果如圖2所示：

圖2 抗壓強度對比結(jié)果

由圖2對比結(jié)果看出，在施加壓力逐漸增大的情況下，應用該文提出的修補技術(shù)后，樣本抗壓強度始終高于另外兩個對照組，均達到22 MPa以上，高于修補前的平均抗壓強度15 MPa，抗壓強度得到顯著提升，這一對比結(jié)果表明，該文提出的修補技術(shù)可以有效地提高瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的抗壓強度，從而恢復及增強其承載能力，修補效果優(yōu)勢顯著。

3 結(jié)束語

隨著交通流量的持續(xù)增長和車輛荷載的不斷增加，瀝青混凝土路面的裂縫問題日益凸顯，嚴重威脅著行車安全及道路的使用壽命。因此，深入研究和探索有效的裂縫修補技術(shù)，對于保障道路暢通、提升行車安全具有重要意義。試驗結(jié)果表明，利用該文提出的修補技術(shù)，可以有效地填補不同寬度和深度的縱橫向裂縫，恢復瀝青混凝土路面的承載能力，提高修補效果的持久性和穩(wěn)定性。未來，將繼續(xù)深入研究和技術(shù)創(chuàng)新，為解決高速公路路面裂縫問題提供更加科學、有效的解決方案，為推動我國交通運輸事業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展作出貢獻。

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