高速公路瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施

李泓

摘 要：瀝青路面裂縫是高速公路常見的危害，裂縫容易造成路面的分化和路基的損害，也給交通帶來了安全隱患，這也是高速公路建設(shè)的技術(shù)難點(diǎn)。文章就路面裂縫產(chǎn)生的原因和防治措施進(jìn)行了分析討論。

關(guān)鍵詞：高速公路；瀝青路面；裂縫；防治措施

瀝青路面是高速公路建設(shè)常設(shè)計(jì)的路面，其路面耐磨、耐分化、行車噪音小、土塵少、瀝青熱量高，利于冬天冰雪融化，維修方便的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。但裂縫是路面常見危害，不但損害了公路質(zhì)量，而且?guī)砹烁嗦闊L(zhǎng)期裂縫易使冰雪雨水滲透到路面中，通過氣候變化熱脹冷縮，導(dǎo)致路面開口甚至斷裂，再經(jīng)過車輛的碾壓后直接損害了路基。使路面高低不平，不但影響行車方便，縮短使用壽命，而且易造成交通事故發(fā)生，因此是不可忽視的公路路面問題。

1 裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 溫度。任何物質(zhì)都有熱脹冷縮的物理特性，瀝青也一樣，夏天高溫炙烤，瀝青會(huì)拉伸，冬天溫度降低瀝青會(huì)收縮，從而使瀝青路面拉伸收縮，產(chǎn)生裂縫。其次，氣候環(huán)境隨四季的變化，溫度也會(huì)周而復(fù)始的循環(huán)，使瀝青混凝土的極限拉伸應(yīng)力逐漸變小，應(yīng)力松馳性能下降，將在溫度應(yīng)力小于抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生開裂；再次當(dāng)瀝青層較厚時(shí)，基層受到的溫差作用較小，基層對(duì)面層的摩阻力，不足以抵消由于基層溫縮增大對(duì)瀝青面層裂縫尖端鄰近產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力的增大部分，從而使裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度繼續(xù)增加。

1.2 長(zhǎng)期承載。高速公路路面設(shè)計(jì)會(huì)承受一定的重量，使用一定的時(shí)間，如果長(zhǎng)期超載壓迫，就會(huì)使路面及路基失去承受的能力，容易產(chǎn)生裂縫。

1.3 瀝青老化。由于瀝青路面長(zhǎng)期使用，材料老化，變形能力減小，也會(huì)造成路面被拉斷，多呈龜裂。

1.4 反射裂縫。這種裂縫是由于高速公路半剛性基層的干燥收縮或溫度收縮開裂，在裂縫部位應(yīng)力集中使得瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫。大量研究表明，反射裂縫產(chǎn)生的基本機(jī)理是受拉疲勞、受拉屈服與剪切屈服，在它們的聯(lián)合或單獨(dú)作用下導(dǎo)致產(chǎn)生反射裂縫。在面層上，由于瀝青混合料導(dǎo)熱性能差，其上、中、下層的溫度變化幅度不同，加之寒冷的氣候及表層與基層的收縮、翹曲聯(lián)合作用，造成溫度變化大的表層產(chǎn)生大的表層拉應(yīng)力超過所用材料的極限屈服應(yīng)變。在拉力作用下產(chǎn)生裂縫，逐漸向下擴(kuò)展，形成“上寬、下窄”的裂縫，稱為受拉屈服。

1.5 路況和施工。路基受地下水位的影響，容易造成路基沉陷，其次公路施工中不認(rèn)真不負(fù)責(zé)，施工接縫處理不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫。

2 防治措施

路面裂縫的原因是多方面產(chǎn)生的，要防止裂縫就得綜合考慮，從設(shè)計(jì)，原材料、施工方面充分考慮防裂問題：

2.1 合理設(shè)計(jì)。（1）路面厚度的確定。作為柔性路面，必須根據(jù)其道路等級(jí)、交通量、自然地基地質(zhì)情況、道路基層情況和施工季節(jié)等綜合因素計(jì)算確定其設(shè)計(jì)厚度，有資料介紹，在貧配混凝土上鋪筑10cm的瀝青面層，在形成反射裂縫前可累計(jì)通過標(biāo)準(zhǔn)軸載（8.2t）10×106次，鋪筑15cm可通過20×106次，如加厚到17.5cm則可放心使用。當(dāng)然，一味加厚面層會(huì)造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。（2）瀝青混凝土配合比的要求瀝青用量的多少直接影響混合料的骨架、嵌擠作用。瀝青用量在符合規(guī)范的各項(xiàng)指標(biāo)（密度，孔隙率，飽和度，穩(wěn)定度，流值）前提下，可適當(dāng)降低用量，減少游離瀝青，油石比采用低限，控制在4%～4.5%。孔隙率控制在3%～5%，以4%為宜。對(duì)礦料而言，碎石必須潔凈、堅(jiān)硬；混合料中須含有較多破裂面的碎集料；同時(shí)提高50mm礦料用量，大集料表面結(jié)構(gòu)必須粗糙；集料級(jí)配必須有足夠的礦料和粉屑。（3）粘層油的使用。粘層油是指在封層之間或是具有裂縫的路面層之間的涂刷層，它能有效地去除反射裂縫。如路面做在半剛性基層和舊水泥混凝土路面上時(shí)須使用。

2.2 正確施工。（1）土基、底基層、基層充分壓實(shí)，最好用密實(shí)度和彎沉雙控的辦法，保證壓實(shí)和檢測(cè)基層的整體強(qiáng)度、剛度。同時(shí)材料配合比應(yīng)正確，拌和均勻，碾壓密實(shí)。多次重復(fù)碾壓土基、底基層，使其結(jié)實(shí)能承受起超載車輛的碾壓。在其它條件相同的情況之下，瀝青混合料最大密實(shí)度具有最高強(qiáng)度。如果孔隙較大，會(huì)吸收大量水分，破壞材料的粘結(jié)力，而造成剝落和強(qiáng)度降低，同時(shí)鋪筑時(shí)不宜在雨霧天氣。（2）加強(qiáng)運(yùn)料車的保溫工作，保證適宜的攤鋪，碾壓溫度，及時(shí)碾壓，并保證供料和施工的連續(xù)性。（3）作好施工接縫的連接。在高速公路每段接縫處要密實(shí)銜接縫，以防雨水滲入，造成破壞。

2.3 正確選擇路面材料，合理調(diào)配瀝青。（1）包括正確地選擇原材料、合理的配合比設(shè)計(jì)和改善瀝青性質(zhì)。調(diào)解瀝青組分，選用粘度較高、針入度小、軟化點(diǎn)較高和含蠟量較低的瀝青。（2）摻外加劑。根據(jù)瀝青改性的要求，在瀝青中摻入適當(dāng)?shù)南鹉z粉、合成橡膠、塑料、硫磺、石棉等，以改善其路用性能。目前，經(jīng)常用到的改善劑有：SBR（橡膠類），PE（塑料類），SBS（聚合類），EVA（共聚物），金屬皂，聚苯乙烯，SBA（加硫），CB（碳黑），GL（復(fù)合型乳化劑）及抗剝落劑。（3）選擇合適的礦料（包括強(qiáng)度指標(biāo)要求），以使瀝青與礦料發(fā)生強(qiáng)烈的吸附作用。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)瀝青（酸性）與堿性粒料作用時(shí)吸附較強(qiáng)，而與酸性巖石（SiO2含量大于65%）粘結(jié)時(shí)，不能形成化學(xué)吸附化合物。這時(shí)就需要考慮加入適量的瀝青抗剝落劑。

2.4 加強(qiáng)交通管理，限制大型超載車輛通行，將車輛荷載控制在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，減少超重破壞。同時(shí)加強(qiáng)宣傳教育，使人們認(rèn)識(shí)到超載的危害性。其次要及時(shí)清理高速道路的積雪，可用除雪車進(jìn)行清理，以免積雪形成冰層，損害路面。

3 探索和建議

從以上幾點(diǎn)可以看出，設(shè)計(jì)、施工、材料的選取及道路的養(yǎng)護(hù)、維修工作對(duì)控制路面裂縫的產(chǎn)生影響很大。因此：

3.1 設(shè)計(jì)者必須做到精心設(shè)計(jì)，運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)來獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 施工單位要精心組織，精心施工。要把設(shè)計(jì)，施工和養(yǎng)護(hù)工作有機(jī)地結(jié)合起來，根據(jù)調(diào)查研究作好設(shè)計(jì)，根據(jù)施工中發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)修改設(shè)計(jì)，根據(jù)養(yǎng)護(hù)工作中所收集的資料提供給設(shè)計(jì)和施工時(shí)參考。

3.3 充分發(fā)揮監(jiān)理機(jī)構(gòu)的作用，嚴(yán)格質(zhì)量控制。

3.4 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和維修工作，要及時(shí)鏟除更換已經(jīng)分化裂縫不能用了的瀝青材料，并對(duì)更換的新瀝青進(jìn)行充分的碾壓，做好與原來地面的接縫銜接，以防因更換路面造成二次損害。其次大力宣傳人們對(duì)公共財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)，應(yīng)在高速路旁設(shè)立比較醒目的宣傳保護(hù)標(biāo)語(yǔ)。

總之，導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生裂縫的因素，總體可以認(rèn)為外部因素有溫度應(yīng)力、車輛荷載、突發(fā)的震災(zāi)、水分及陽(yáng)光、空氣的老化作用，其中以半剛性基層開裂為主導(dǎo)作用。內(nèi)部因素為材料自身的受拉疲勞、受拉屈服、剪切屈服以及施工不當(dāng)留下的缺陷。瀝青路面裂縫采取綜合防治，是消除這一病害的有效途徑。設(shè)計(jì)防裂厚度、防裂混合料配合比和增設(shè)應(yīng)力吸收層以及應(yīng)用改性瀝青，以消除裂縫的產(chǎn)生。其維修方法有灌縫法、封層罩面法及現(xiàn)場(chǎng)再生法，而以現(xiàn)場(chǎng)再生維修效果為佳。對(duì)提高公路質(zhì)量，改變?yōu)r青混凝土路面有很大的幫助，同時(shí)能帶來很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬虎林.高速公路瀝青路面各種病害的成因與處治方法[J].科技致富向?qū)В?008，10.