瀝青路面裂縫原因分析及防治措施

黃金松

（海南省公路管理局儋州公路局，海南儋州571700）

瀝青路面裂縫原因分析及防治措施

黃金松

（海南省公路管理局儋州公路局，海南儋州571700）

結(jié)合瀝青路面橫向裂縫的調(diào)查分析，研究半剛性基層瀝青路面裂縫病害產(chǎn)生的原因和預(yù)防對(duì)策，這對(duì)于預(yù)防瀝青路面早期病害和延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命具有重要意義。

瀝青路面；裂縫原因；防治措施

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)交通行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，公路施工相關(guān)技術(shù)也在不斷地進(jìn)步，瀝青路面裂縫的處理技術(shù)已經(jīng)有了很大的改善，無(wú)論是在施工過(guò)程中，還是在竣工后相關(guān)技術(shù)問(wèn)題的解決上，都顯示出了很大的優(yōu)勢(shì)。

1 瀝青路面裂縫的不利影響

當(dāng)瀝青路面出現(xiàn)裂縫后將會(huì)使道路使用質(zhì)量惡化。由于裂縫局部過(guò)大的應(yīng)力會(huì)引起裂縫周?chē)访娼Y(jié)構(gòu)逐步破壞，隨著水的侵入，路基土承載力降低會(huì)加劇路面結(jié)構(gòu)的破壞。這將使得舒適性和安全性降低。瀝青路表出現(xiàn)裂縫是路況惡化的征兆，會(huì)對(duì)路面性能和耐久性產(chǎn)生不利的影響。這些不利影響包括：

（1）影響路面使用功能和品質(zhì)。裂縫的存在，會(huì)影響行車(chē)舒適和安全，也影響路面美觀。

（2）降低路面防水性，影響路面使用壽命。路表出現(xiàn)任何裂縫，都會(huì)使路表水有機(jī)會(huì)進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，甚至進(jìn)入對(duì)濕度敏感的路基土中，從而引起路面早期破壞。

（3）引起路基過(guò)大壓應(yīng)力，易造成路面下沉。由于存在裂縫，造成路面板體不連續(xù)，在行車(chē)荷載作用下將加大板體邊緣的變形，從而在裂縫處傳遞過(guò)大壓力至路基頂面，造成路基沉陷，從而引起路面下沉。

（4）增大路面應(yīng)力和變形，造成結(jié)構(gòu)層提前破壞。上述的路面結(jié)構(gòu)板體邊緣變形，會(huì)在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)（尤其基層）產(chǎn)生很大的應(yīng)力和變形，在行車(chē)荷載作用下將縮短這些結(jié)構(gòu)層的壽命。

（5）磨耗層沿裂縫的破壞。在車(chē)輛、水分、等因素的綜合作用下，磨耗層常會(huì)沿裂縫發(fā)生骨料或小塊瀝青的剝落。

2 瀝青路面裂縫病害調(diào)查分析

某公路,按照一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)其路面結(jié)構(gòu)為:18 cm厚水泥穩(wěn)定砂礫底基層+34 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層+6 cm厚AC－25下面層+5cm厚AC－20中面層+4 cm厚SM A-13上面層。該路通車(chē)2a后，整體道路狀況良好，局部路段瀝青路面出現(xiàn)了少量的橫向裂縫病害。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)瀝青路面裂縫調(diào)查

現(xiàn)場(chǎng)瀝青路面裂縫調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)橫向裂縫是輕度裂縫，裂縫寬0.5～1 mm，有些裂縫是橫穿整個(gè)路面，長(zhǎng)24 m左右;有些裂縫只是出現(xiàn)在半幅路面，裂縫長(zhǎng)12 m左右。路面出現(xiàn)橫向裂縫的位置主要有:（1）在山區(qū)路段，道路有路基挖填方交界位置的路面，見(jiàn)圖1；（2）在有些橋梁、涵洞的兩頭即構(gòu)造物后背接頭位置易出現(xiàn)沉降裂縫，見(jiàn)圖2；通過(guò)對(duì)多處橫向裂縫部位鉆芯取樣，發(fā)現(xiàn)橫向裂縫主要是從基層先開(kāi)裂，然后反射到面層開(kāi)裂;芯樣的面層部分呈不規(guī)則狀裂縫，縫寬為0.5～1 mm;基層部分呈直線型裂縫，縫寬為1～3 mm，或由于裂縫灌水浸泡后掉渣不成型，見(jiàn)圖3。這些裂縫主要是半剛性材料的干縮、溫縮特性引起的反射裂縫或由于不均勻沉降引起的反射裂縫。

2.2 瀝青路面早期破損的形成原因

（1）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的問(wèn)題采用半剛性基層時(shí)只用彎沉控制設(shè)計(jì)，忽略層底彎拉應(yīng)力是否合理，冬夏溫差對(duì)于半剛性基層和面層的溫縮開(kāi)裂的作用。另外，設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮防止反射裂縫問(wèn)題，路基路面應(yīng)作為整體進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。還有，結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)厚度太小也是導(dǎo)致路面早期破損的重要原因之一:路面面層受行車(chē)水平力和垂直力的綜合作用，在面層結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生剪應(yīng)力。從力學(xué)角度而言，這種綜合作用越大，面層產(chǎn)生的剪應(yīng)力就越大。對(duì)車(chē)輛在公路上的不同位置進(jìn)行受力分析可知，在車(chē)輛啟動(dòng)、制動(dòng)處，縱坡較大的坡道以及合成坡度較大的彎道內(nèi)側(cè)，路面面層所受車(chē)輛的水平力和垂直力的合力較大，較易發(fā)生剪切破壞。同時(shí)，據(jù)有關(guān)資料分析，剪彩應(yīng)力對(duì)路面的破壞一般在路面表層的5～8 cm范圍內(nèi)，隨著深度的增加，其破壞影響逐漸消失[1]。

（2）施工質(zhì)量問(wèn)題對(duì)透層油或粘層油的作用認(rèn)識(shí)不夠，造成各結(jié)構(gòu)層間連續(xù)性和粘結(jié)性差，如為降低工程造價(jià)攤鋪面層前基層不灑粘層油，或?yàn)⒉脊に嚳刂撇粐?yán)造成計(jì)量不準(zhǔn)、油膜不均勻、不連續(xù)稠度;基層清掃不凈，殘余浮土、碎石、油污等形成隔離層。

（3）面層鋪筑過(guò)程中易出現(xiàn)壓實(shí)度不足，造成面層內(nèi)部孔隙率較人，使得瀝青混合料粘結(jié)力、防水性能下降，如碾壓設(shè)備不當(dāng)或碾壓遍數(shù)不夠;拌和廠離施工現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)，運(yùn)距過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)輸途中瀝青混合料熱量損失較大，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后溫度不能滿足鋪筑要求;為保工程進(jìn)度低溫施工，或拌和過(guò)程中油溫過(guò)高致使瀝青老化。

（4）路面滲水公路路面面層損壞的一個(gè)很重要的原因是由于路面滲水所引起的。天氣降水滲到瀝青面層中而排不出去，這樣在汽車(chē)荷載及溫度變化的作用下，瀝青面層產(chǎn)生破壞。

（5）超、重載運(yùn)輸問(wèn)題超、重載運(yùn)輸導(dǎo)致路面早期破壞、縮短路面設(shè)計(jì)使用壽命、增加額外補(bǔ)強(qiáng)或改建費(fèi)用。因此，路面實(shí)際使用壽命與超限運(yùn)輸之間的定量分析，是一個(gè)不可忽視的研究課題。

圖1 瀝青路面裂縫（一）

圖2 瀝青路面裂縫（二）

圖3 瀝青路面裂縫（三）

3 裂縫防治措施

3.1 裂縫防治

（1）通過(guò)降低半剛性基層收縮裂縫來(lái)減少瀝青面層反射裂縫。在半剛性基層設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中通過(guò)合理設(shè)計(jì)、提高施工工藝等辦法進(jìn)行有效預(yù)防和降低半剛性基層收縮裂縫來(lái)減少瀝青面層反射裂縫。a.嚴(yán)格控制半剛性基層材料組成，如集料的生產(chǎn)、規(guī)格、性能和級(jí)配。選擇集料物理性能和力學(xué)性能好的料場(chǎng)供料;集料按規(guī)格要求加工成3～4個(gè)料級(jí)，如粗、中和細(xì)料檔，確保設(shè)計(jì)集料級(jí)配合理、施工級(jí)配變異性小;采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的集料級(jí)配，研究資料表明，骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的半剛性基層混合料比懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)的半剛性基層混合料的溫縮系數(shù)可以降低18%左右，干縮系數(shù)可降低31%左右。b.控制半剛性基層材料中細(xì)料含量和塑性指數(shù)。半剛性基層混合料中細(xì)料越多，細(xì)料所占比表面積就越大，半剛性基層內(nèi)部孔隙也就越多，干燥狀態(tài)下其收縮也就越大，所以要控制粒料中細(xì)料含量和塑性指數(shù)。研究表明:通過(guò)0.075 mm篩孔的細(xì)料含量應(yīng)控制在約5%～7%;細(xì)粒土的塑性指數(shù)應(yīng)盡量小，不宜大于4。c.在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，采用最小水泥劑量。因?yàn)殡S著水泥用量增加，其收縮也隨之增加。為減少收縮裂縫，可在水泥穩(wěn)定碎石混合料中摻加部分粉煤灰;必要時(shí)，在水泥穩(wěn)定碎石混合料中使用減水劑。d.路基要具有足夠的整體穩(wěn)定性、強(qiáng)度，否則將產(chǎn)生不均勻沉降，使路面發(fā)生開(kāi)裂。因此，必須采取有效措施處理好影響路基穩(wěn)定性和強(qiáng)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最大限度地減小路基工后沉降。e.及時(shí)養(yǎng)生與合理交通管制。半剛性基層碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢查合格后，應(yīng)立即開(kāi)始養(yǎng)生。養(yǎng)生方法:將草袋或麻布濕潤(rùn)，然后人工覆蓋在基層頂面。覆蓋2 h后，再用灑水車(chē)灑水，在7 d內(nèi)應(yīng)保持基層處于濕潤(rùn)狀態(tài)，28 d正常養(yǎng)護(hù)。期間應(yīng)定期灑水，灑水次數(shù)視氣候而定，整個(gè)養(yǎng)生期間應(yīng)始終保持水泥穩(wěn)定碎石表面濕潤(rùn)。

（2）采用級(jí)配碎石、瀝青穩(wěn)定碎石等柔性基層防止和減少瀝青路面反射裂縫。半剛性基層具有整體強(qiáng)度高、板體性強(qiáng)、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于我國(guó)高等級(jí)公路瀝青路面的基層和底基層，但其主要缺點(diǎn)是易產(chǎn)生收縮裂縫。目前，國(guó)內(nèi)不少研究從半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)本身入手，在半剛性基層和瀝青面層之間設(shè)置應(yīng)力吸收層、加鋪級(jí)配碎石層、瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層等來(lái)防止和減少瀝青面層反射裂縫。在半剛性基層和瀝青面層之間設(shè)置加鋪級(jí)配碎石層這種路面結(jié)構(gòu)形式稱為倒裝結(jié)構(gòu)，也就是以級(jí)配碎石作為瀝青路面的上基層或基層。級(jí)配碎石作為散粒結(jié)構(gòu)，不傳遞拉應(yīng)力、拉應(yīng)變，能充分吸收其下層裂縫釋放的應(yīng)變能;級(jí)配碎石還有很好的隔離作用，可以大大改善半剛性基層的溫度、濕度狀況，從而從根本上減少半剛性基層的溫縮和干縮，防止和減少瀝青路面反射裂縫。

目前，國(guó)內(nèi)不少地方的公路采用在半剛性基層上鋪設(shè)瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層來(lái)減緩反射裂縫，檢測(cè)結(jié)果表明具有較好的抗反射裂縫和抗車(chē)轍性能。瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層主要有兩種結(jié)構(gòu):a.鋪筑在半剛性基層上的排水式瀝青穩(wěn)定基層，其空隙率為15%～18%的開(kāi)級(jí)配瀝青混合料，具有排水、減緩反射裂縫的能力；b.鋪筑在半剛性基層上的瀝青穩(wěn)定碎石基層，瀝青碎石混合料一種半開(kāi)級(jí)配的大粒徑瀝青混合料，其空隙率為8%～10%，具有承載、減緩反射裂縫和一定的排水能力[2]。

3.2 裂縫處治

對(duì)已發(fā)生的裂縫及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處治，封縫防水，控制裂縫的發(fā)展，恢復(fù)路面功能，延長(zhǎng)路面的使用壽命。灌縫時(shí)，先用鼓風(fēng)機(jī)將裂縫內(nèi)與裂縫兩側(cè)的塵土吹干凈，然后采用改性SBS瀝青進(jìn)行灌縫，對(duì)于無(wú)法灌縫的裂縫可先開(kāi)槽再用改性瀝青進(jìn)行灌縫。

4 結(jié)語(yǔ)

路面早期破損已成為瀝青路面的主要危害之一，各級(jí)公路管理部門(mén)都應(yīng)引起足夠的重視，并根據(jù)其成因從路而設(shè)計(jì)、原材料進(jìn)場(chǎng)到具體施工，有針對(duì)性采取一系列預(yù)防和改善措施。同時(shí)，必須建立健全質(zhì)量保證體系，從管理部門(mén)、設(shè)計(jì)部門(mén)到施工部門(mén)，層層重視、層層控制、層層落實(shí)。只有這樣，才能從根本上減少瀝青路面的早期破損現(xiàn)象的發(fā)生。

[1] 唐鷹飛,顧興宇,王文達(dá).灌縫材料在瀝青路面修補(bǔ)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2010(4):56-57.

[2] 史國(guó)剛,王文達(dá),顧興宇.瀝青路面裂縫修補(bǔ)結(jié)構(gòu)及受力特征研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）,2010(10):12-13.

U418.6

B

1009-7716（2017）11-0128-03

2017-05-10

黃金松（1989-），男，海南儋州人，助理工程師，從事路橋施工工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.039