半剛性基層瀝青路面開裂分析及防治措施

鄧偉

【摘 要】半剛性基層+瀝青面層已經成為我國多數公路所選擇的主要路面結構形式，在長期的運營實踐期間也取得了不錯的效果，其自身優異的性能也被人們所廣泛接受。但是半剛性基層瀝青路面的開裂現象一直亟待解決。文章從半剛性基層裂縫和路面裂縫的產生原因和機理展開分析，并指出了相應的預防和治理措施，希望為相關工程提供參考。

【關鍵詞】半剛性基層；瀝青路面；開裂

自上世紀八九十年代起，隨著沙慶林院士指出的“強基薄面”方針后，我國多數地區的高等級公路建設都開始采用半剛性基層+瀝青面層這種造價合適、性能優異的路面結構。半剛性基層的板體效益和瀝青面層的柔性作用能夠滿足行車荷載和路面壽命的雙重要求，直至現在在我國大多數地區半剛性基層包括水泥穩定碎石、石灰穩定土、石灰粉煤灰穩定土等依然是道路基層所選取的主要材料形式。

但采用這種路面結構形式后，隨著我國交通壓力的逐漸增長，以及對公路服務水平要求的不斷提高，對于半剛性基層+瀝青面層上存在的裂縫的關注不斷增多。針對這種路面形式在使用期間基層出現的開裂、沖刷等病害，以及攤鋪完成早期就產生的一些干縮、溫縮裂縫，致使路面出現呈規則間斷的開裂，稱之為反射裂縫。路面一旦形成反射裂縫后，由于地表徑流、雨水等滲入裂縫縫隙中，而下部的半剛性基層自然滲水性較差，容易產生水分的滯留和淤積，在這種前提下，如果外部耦合以車輛荷載，縫隙內的水分會形成高速動水壓力，引起基層粒料沖刷剝落，以及上部瀝青結構的剝離破壞。除此之外，瀝青面層自身由于溫縮、疲勞以及凍融循環等作用也會形成一定程度裂縫。路面裂縫不僅影響車輛通行時的行駛質量，還會降低路面的使用壽命和整體效果，因此有必要進一步分析其裂縫成因，并進一步找出相應對策。

一、半剛性基層瀝青路面裂縫成因分析

（一）結構性裂縫成因

瀝青路面結構性裂縫的產生原因主要是由于路基的不均勻沉降以及部分區域路基加固處理不當引起濕陷造成的，或者是在路面縱向攤鋪時，接茬部位處理不當引起的。這種情況產生的裂縫往往會導致結構的整體性破壞，致使路面表層產生以裂縫形式為主的表征。瀝青混凝土材料的配合比不當導致的自身抗剪強度不足也會引起結構性裂縫。

（二）疲勞裂縫

瀝青面層或半剛性基層在承受行車荷載反復作用的情況下，其內部自身應力處于交替變化狀態，致使部分應力還來不及擴散就受到接下來的荷載作用，出現結構整體強度的損失或下降，最終表現為路面部分出現裂縫或斷裂的現象，稱之為疲勞斷裂。這種裂縫常見于重軸載、車流大的路段。此外溫度循環作用造成的瀝青材料溫度疲勞也是產生疲勞裂縫的一種形式。

（三）干縮裂縫和反射裂縫

之所以將這二者合一考慮，是因為半剛性基層較面層更容易產生溫度裂縫，而一旦半剛性基層板體形成干縮，便容易在基層裂縫處形成應力集中，進而反射至瀝青面層出現對應的裂縫。半剛性基層形成干縮裂縫的直接原因表現為兩個方面：①由于半剛性基層材料的模量大、收縮性強，在完成基層的鋪筑后，由于材料中結構水的蒸發，其內部強度提高的同時會有明顯的收縮現象，在其未形成板體前和抗拉強度不足時，就已經有很大的干縮應力，如果在高溫天氣進行施工或養生不利的條件下，很可能在還沒有攤鋪面層前就預先形成初期微裂，而在后期運營期間，隨著車輛荷載和水分繼續減少，裂縫會有持續增長的趨勢，直至最終形成明顯的裂縫。②半剛性材料的溫度敏感性較強，即在高低溫度變化時，會有較強的膨脹和收縮趨勢，在基層材料形成板體后，其內部溫度應力不能夠有效擴散，當超過材料所能接受的最大抗拉強度時，基層會直接斷裂，而通常情況基層材料的橫向約束要小于縱向約束，這樣一來便更容易產生橫向開裂。基層裂縫產生后，反射裂縫也會相應形成。

相關調查試驗和檢測顯示，以現階段路面的鋪筑技術和路面服務情況下，半剛性基層瀝青路面所產生的裂縫主要是橫縫，且主縫間距固定在5至20米之間，部分嚴重區域產生有呈蔓延趨勢支縫，且主縫兩側啃邊情況幾乎沒有，也極少存在破碎帶、錯臺等。因此在日常路面養護時一般采用的是灌縫或封縫的方式，用改性瀝青封堵或撒入石屑等，以防水分進入結構層內部。一般情況下產生橫縫的路面在修補后二次開裂情況不嚴重，在普通車載作用下基本能達到設計使用要求。

二、半剛性基層瀝青路面開裂的防治措施

要想降低半剛性基層路面的裂縫產生情況，就要首先根據基層所選用的無機結合料的特性進行針對性的選取和改善，先做到“預防為主”，而一旦產生無可避免的路面裂縫后，為防止裂縫的進一步擴展，再選用合適的養護治理方式進行修復工作，后做到“治理為輔”。

（一）控制無機結合料質量及用量

以水穩為例，在選用水泥材料時，應當盡可能選用強度等級低、緩凝的水泥材料，同時針對當地地區的實際狀況選用合適的水泥劑量，因為水泥含量的多少和基層整體的強度、模量、干縮系數等均有直接關系，高的水泥用量必然會在凝固硬化后有一定的收縮應力，因此盡可能采用較低的水泥劑量，降低結合料的收縮特性，必要情況下還可添加一定量的外加劑，如微膨脹劑、減水劑等，降低混合料的干縮體積變化。

（二）嚴格控制細集料中土含量和含水率

將這兩種原因綜合到一起來說是因為細集料中的土（粒徑小于0.075mm）會有較大的收縮系數，遇水后膨脹性強，失水后干縮變形很大。同時土含量增多會導致半剛性基層塑性增大，抗開裂能力也會隨之降低。而控制含水量一方面首先要保證水泥的水化用水，使水穩材料能夠達到規定的設計強度，但含水量如果太大就會導致基層中含有太多的游離水，蒸發后帶來空隙和干縮應力，進而導致基層縮裂。因此必須要嚴格控制含水量，通過現場試驗來確定合適參數。

（三）注意攤鋪后的養生和保溫

在半剛性基層鋪筑碾壓成型后，要及時進行覆膜或鋪上草簾開始養生，養生時間不能小于7天，每天灑水再3遍以上，使基層在強度增長期間處于潮濕狀態，嚴格防止暴曬，也要嚴格控制養生的時間，切勿因趕工而縮短養生時間。在完成養生后及時進行面層的攤鋪，起到封水保溫作用，降低產生溫縮裂縫的幾率。

（四）裂縫產生后的養護修補

值得考慮的是，即便做到嚴格的施工控制，也無法完全預防半剛性基層路面產生裂縫的現象，對于已經生成的裂縫，主要采用灌縫和封縫的方式進行修補，以防水分的進入對基層形成沖刷，具體來水按照路面裂縫形式和嚴重程度有兩種方法：①對于沒有產生支縫的輕度的直裂縫可以采用清除縫內雜物，然后烘干縫內水對裂縫進行灌注熱改性瀝青以減少水的滲入的措施來防止裂縫的進一步擴大。②對于已經產生支縫的重度裂縫，或者寬度較大，情況較為嚴重的裂縫，可以根據實際情況來切除適當寬度和深度的路面層形成路槽，然后采用2mm厚的“高分子抗裂貼膜”進行貼縫，貼縫使用常規的乳化類粘層油，用量在（0.7+0.1）kg/m2，然后攤鋪瀝青混凝土恢復原有路面標高。

【參考文獻】

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