瀝青路面裂縫成因分析及防治對策探討

■陳 曦

（福建路橋建設有限公司，福州 350000）

1 引 言

瀝青路面由于具有表面平整無接縫、耐磨、噪音低、行車舒適、施工期短、易養護維修、安全性好、抗滑性好、揚塵少等優勢，在我國高等級公路中得到了廣泛應用。我國已建成的高速公路中，瀝青混凝土路面占到了80%以上，部分城市的瀝青混凝土路面覆蓋面甚至高達98%。但是隨著我國社會經濟的快速發展，道路交通壓力日益加大，瀝青路面出現裂縫病害也成為不可避免的問題。而且瀝青路面裂縫類型多樣，其裂縫產生原因也各不相同，這就為瀝青路面的施工工藝以及質量控制提出了很高的要求。因此，本文主要對瀝青路面的裂縫類型以及成因進行了分析與總結，并就瀝青路面裂縫的防治對策進行了詳細闡述，為我國瀝青路面施工過程中的裂縫防治提供參考。

2 瀝青路面裂縫的類型

瀝青路面裂縫病害的類型主要有反射裂縫、溫縮裂縫、水損裂縫等三種裂縫病害類型。

2.1 反射裂縫

在半剛性基層上，在已經開裂的老瀝青路面上、或者在有接縫的水泥混凝土路面上鋪筑瀝青層以后，基層的裂縫以及老路面上原先的裂縫或者接縫在受拉疲勞、剪切屈服、受拉屈服的單獨或者聯合作用下，會在新鋪筑瀝青路面層上的相同位置重新出現反射裂縫。

2.2 溫縮裂縫

瀝青路面溫度影響裂縫主要表現為低溫開裂。瀝青路面的低溫開裂主要有溫度收縮裂縫與溫度疲勞裂縫兩種。其中溫度收縮裂縫是低溫作用造成的溫度收縮所產生的溫度應力超過瀝青路面抗拉應力時產生的開裂現象；溫度疲勞裂縫主要產生在日溫差大以及太陽光強烈照射的地區，也可能發生在北方冰凍地區。

2.3 水損裂縫

所謂瀝青路面水損害影響裂縫是指瀝青路面在存在水分的條件下，經受交通荷載的反復作用，水分逐步侵入到瀝青和集料的界面上，再加上水動力作用，瀝青膜逐漸從集料表面剝離，并且導致集料間的粘結力逐漸喪失，最終造成路面唧漿、松散、網裂、形變，產生水損裂縫。瀝青路面水損裂縫的產生原因有粘附力損失與粘結力損失這兩種。最近幾年來，很多高速公路在建成不久便遭到了破壞，特別是在雨季或者梅雨季節，這種瀝青路面破壞現象普遍存在，這與水損裂縫有很大的關系。

3 瀝青路面裂縫的防治對策

3.1 工程概況

福建省莆田至永定（閩粵界）高速公路永春至永定泉州段工程起于永春達埔互通與泉三高速公路相接，經永春縣達埔鎮、安溪縣金谷鎮、湖頭鎮、白瀨鄉、湖上鄉、劍斗鎮、感德鎮以及福田鄉，終點設獅子爐隧道與龍巖相接，全長約62.987 公里。是海西高速公路網“三縱八橫”中的第四橫的重要組成部分，屬于福建省典型山區高速公路，本合同段全長34.315km，其中共有隧道12 座，橋梁23 座。公路自然區劃屬IV4-浙閩沿海山地中濕區，多雨潮濕。主線采用雙向四車道高速公路標準建設，瀝青路面結構層采用4.5cm 改性瀝青AC-16C+5.5cm 改性瀝青AC-20C+16cm 瀝青碎石ATB-25+16cm 級配碎石+32cm3%水泥穩定碎石，計算行車速度80km/h，路面設計標準荷載為BZZ-100，設計年限15 年。為了達到設計使用年限，考慮到路段內橋隧等結構物相對較多，且地處多雨潮濕地區，對瀝青路面反射裂縫及水損裂縫的防治顯的尤為重要。

3.2 反射裂縫的防治對策

瀝青路面反射裂縫是在受拉疲勞、剪切屈服、受拉屈服的單獨或者聯合作用下產生的。消除瀝青路面的反射裂縫應該從消除反射裂縫的反射源、減少下臥層冷接縫、提高面層抗拉強度、在面層與基層間設置應力消散過渡層等幾個方面進行考慮。

3.2.1 高分子抗裂貼布設

高分子抗裂貼是由瀝青基的高分子聚合物、高強抗拉胎基、耐高溫并與瀝青相容的高強織物復合而成。使用高分子抗裂貼可以起到隔離、防滲、加筋補強、過濾排水、防護等功能。高分子抗裂貼具有優良的抗拉力學特性以及良好的隔離防滲功能。由于高分子間存在的吸附以及鍵合等作用，瀝青和高分子抗裂貼的有機復合不管是在理論上，還是在實踐方面都是可行的。高分子抗裂貼與瀝青有機復合形成的加筋瀝青面層可以有效改善面層的物理力學性能，從而提高瀝青路面的使用壽命。

因路段內橋隧結構物相對較多，為防止后期瀝青反射裂縫病害，本路段使用高分子抗裂貼粘貼于隧道水泥砼面層施工縫，縮縫、脹縫等裂縫及路面與構造物接頭位置。布設前，先用噴燈在抗裂貼周圍對其加熱，使其密貼于砼表面裂縫處。再用膠輪壓路機碾壓三遍以上，將抗裂貼貼熨貼至地面，以確保抗裂貼和路面結合成一體，不能有氣泡，皺褶。高分子抗裂貼加筋瀝青路面鋪筑流程圖如圖1 所示。

圖1 抗裂貼加筋瀝青路面鋪筑流程圖

3.2.2 冷接縫的防治

瀝青面層下臥層如存在冷接縫，因其粘接性差，水分容易進入，容易出現開裂。下臥層由于開裂而形成板塊，當車輛在瀝青路上通過時，相鄰板塊端部間的豎向位移差在瀝青路面層引發剪切疲勞而形成反射裂縫。為盡量減少及避免冷接縫，應合理組織施工，使攤鋪作業連續進行；分幅攤鋪時，前后幅應緊跟，避免前攤鋪幅混合料冷卻后才攤鋪后半幅，確保熱接縫。對于無法避免的冷接縫的處理，應先將已攤鋪壓實的攤鋪帶邊緣切割整齊、清除碎料，然后用熱混合料敷貼接縫處，使其預熱軟化；接著鏟除敷貼料，對縫壁涂刷0.3kg/m2-0.6kg/m2粘層瀝青，再鋪筑新混合料。

3.3 溫縮裂縫防治對策

瀝青路面溫縮裂縫和當地的環境氣候條件以及路面瀝青混合料特性以及路面結構組合設計有著非常密切的關系。溫縮裂縫防治對策主要有選取適用的瀝青類型、選用合理的碾壓機械設備搭配等等。

3.3.1 選用合適的瀝青材料

相關調查研究表明，很多瀝青路面在建成后正式通車前就會產生裂縫，不管這些瀝青路面裂縫屬于哪種類型，他們都是由溫度變化所引發的溫縮裂縫。除了溫度這個客觀條件外，產生溫縮裂縫的最主要的因素是瀝青材料的性質，改善瀝青性能對減小溫縮裂縫能起到90%的作用。根據GB50092-96 瀝青路面施工及驗收規范要求，按該地區氣候條件和道路等級選取以韓國SK牌A 級-70 號普通瀝青為基質瀝青生產的SBS（I-D 類）改性瀝青，以減少或消除瀝青面層溫度收縮裂縫。

3.3.2 選用合適的碾壓設備及工藝

路面的最終成品是碾壓出來的，無論采用哪種設計方法，瀝青混合料通過現場碾壓工藝取得高性能的路面是關鍵。瀝青混合料碾壓時鋼輪在低勁度下壓實成型的細微裂縫易成為開裂的誘因，輪胎壓路機通過搓揉碾壓則可減少這種裂縫的產生。

為有效減少溫縮裂縫的產生，本路段在碾壓設備方面配備了4 臺戴納帕克CC624HF 雙鋼輪壓路機+2 臺徐工XP301 膠輪壓路機，通過初壓、復壓、終壓三道工序進行碾壓：

（1）初壓：初壓應在混合料攤鋪后，采用CC624HF 雙鋼輪壓路機緊跟攤鋪機進行碾壓，碾壓方式是：從路面橫坡低側開始，前進靜壓后退開振碾壓一遍。碾壓時，相鄰碾壓重疊20～30cm,碾壓直到路面橫坡高側壓完為一遍.初壓起始溫度應不低于150℃。初壓速度控制在2～3km/h。

（2）復壓：復壓緊接在初壓后進行，復壓采用CC624HF 雙鋼輪壓路機+XP301 輪胎壓路機進行組合碾壓，組合碾壓方法：使用CC624HF 雙鋼輪壓路機掛強振碾壓2 遍，碾壓速度均控制在4～5km/h，振動頻率應控制在35～50HZ，振幅為0.3～0.8mm，相鄰碾壓帶重疊寬度為10～20cm。然后使用XP301 型輪胎壓路機按階梯型進行搓揉碾壓2 遍，碾壓速度控制在3～5km/h，相鄰碾壓帶應重疊1/3～1/2 的碾壓輪寬度。

（3）終壓：終壓應緊接在復壓后進行，碾壓使用CC624HF 雙鋼輪壓路機靜壓2 遍,壓到無明顯輪跡為限。終壓速度控制在2.5～3.5 km/h。終壓終了溫度不低于130℃,也就是說,終壓應在混合料溫度降低到90℃之前完成。

3.4 瀝青路面水損裂縫防治對策

瀝青路面水損裂縫的產生原因有粘附力損失與粘結力損失這兩種。要想徹底解決瀝青路面水損裂縫，就必須耐水、防水、排水三管齊下。

3.4.1 提高瀝青和集料的粘附性——增強耐水性能

根據瀝青和礦料相互作用的基本理論可知，礦料與瀝青的粘附性取決于瀝青—礦料—水三相系的平衡。各種改善措施主要從降低在集料表面水對瀝青的置換能力這一概念出發，以保證在有水的情況下瀝青膜不出現剝離與收縮的現象，依然可以和礦料形成良好的化學吸附作用。用一部分石灰替代礦粉，或者在瀝青混合料中添加少量抗剝落劑等，都可以改善粘附性。

本路段使用礦粉由龍巖市東元礦粉有限公司生產，摻消石灰比例為20%；抗剝落劑由重慶伍圣建材有限有限公司生產，型號AR-I，摻量為結合料的0.3%，與集料的粘附性達到4 級。石灰中的碳酸鈣含量高，非常容易形成正的吸附中心，和瀝青中帶有負電荷的表面活性物質可以形成化學吸附層，各種液態抗剝落劑都屬于表面活性物質，一端是親水性的胺基，和酸性石料有非常強的親和力，另外一端是融于瀝青的親油性烷基，由于其在瀝青—礦料表面形成的這種定向排列可以有效降低瀝青—礦料的界面張力，因此可以提高瀝青和礦料的粘附性，從而很好的解決瀝青路面的耐水問題。

3.4.2 級配優選，合理控制空隙率——提高防水性能

瀝青混合料的水穩定性在很大程度上取決于空隙率與空隙結構以及瀝青膜厚度。相關試驗結果顯示，瀝青混合料的空隙率在4%到17%時非常容易導致水的滲入，而且不易自由排除。因此，在瀝青混合料的配合比設計中，級配設計是一個非常重要的方面。瀝青混合料的級配決定了集料的嵌鎖結構以及壓實特性。各種級配的瀝青混合料所形成的瀝青混凝土的內部結構各不相同，有的是懸浮密實結構，有的是骨架密實結構，不僅僅空隙總量不同，其空隙的連通性以及孔徑分布也是存在區別的；不一樣的可壓實性也會導致瀝青膜厚度的不同，進而導致抗水滲透以及軟化能力的不同。因此，通過瀝青混合料級配的優選，合理控制路面空隙率，有效解決瀝青路面的防水問題。

3.4.3 設置良好的路面內部排水系統

水是導致瀝青路面水損裂縫的直接元兇。瀝青混合料設計時考慮混合料流動性變形及泛油情況，瀝青混凝土路面的設計殘留空隙率為3%～6%，導致部分路面表面水由空隙下滲至路面結構層層間和滯留在瀝青混凝土空隙內，形成層間自由水，使混合料內部總是被水浸泡，從而導致損壞。因此，設置良好的瀝青路面內部排水系統以快速排出結構層的自由水也不失為一項非常有效的措施。

本路段在3%水泥穩定碎石層頂部設置1cm 單層瀝青表處下封層。在3%水泥穩定碎石層上做完透層油之后，待透層油充分滲透，稀釋劑揮發或者水分蒸發后，表面干燥、潔凈并刮除表面多余油脂部分后方可鋪筑下封層。澆灑下封層采用配有電腦控制和導熱油保溫的灑布車澆灑。澆灑后隨即勻撒粒徑為4.75～9.5mm 不含粘細料的小石子，小石子做到不重疊、滿鋪、無松散。小石子撒后用6～8t 輕型壓路機碾壓，撒布量為6～9kg/m2。在路面基層頂面設置下封層，可截住路面下滲水，由下封層通過路拱橫坡排至路肩，與路面邊緣排水設施配套，有效的解決了路面內部自由水的排水問題。

4 結束語

瀝青路面裂縫病害是比較常見的，主要有反射裂縫、溫縮裂縫與水損裂縫等三種類型，且不同類型的瀝青路面裂縫的成因也是不同的。本文在分析不同類型瀝青路面裂縫成因的基礎上，針對當地氣候條件及道路等級，分別采取了幾種防治瀝青路面裂縫的對策。經現場檢驗，取得了較好的防治效果。

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