半剛性路面基層裂縫分析及防治措施

李晉

摘 要：本文在分析半剛性路面基層裂縫病害機理的同時，將找出裂縫病害治理的有效方式，并做好公路半剛性路面養護工作，為工程量節約、養護成本減少及延長道路使用年限提供可靠保證。

關鍵詞：半剛性路面；裂縫處理；病害機理

半剛性路面是指選用無機結合料如水泥、石灰等，處理的土或碎（礫）石及含有水硬性結合料的工業廢渣修筑的基層，這種路面前期具有柔性路面的力學性能，使用后期將大大提升其強度與剛度，相比水泥混凝土，其強度與剛度則較小。因其剛性屬于柔性路面和剛性路面之間，因此，將這種基層和在它上面鋪筑的瀝青面層叫做半剛性路面。半剛性基層的特點主要體現在良好的板體性、剛度及較強的擴散應力等，同時還具有較強的抗拉強度、抗疲勞強度及不錯的水穩性等。這些特點可以確保路面基層具有良好的受力性能，并提高路面的穩定性。因此，在施工過程中應確保半剛性基層具有一定的整體性，半剛性基層能夠對路面結構起到承載力提升的作用。

一、半剛性路面基層裂縫病害機理

半剛性基層開裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的。影響裂縫輕重程度的主要因素有：基層材料的性質，氣候條件（特別是冬季氣溫及其變化）、交通量和車輛類型以及施工因素等。但就基層材料的主要原因而論，主要是由于基層溫縮、干縮、疲勞引起的面層開裂。

1、溫度收縮機理

組成半剛性材料的三個相，即不同礦物顆粒組成的固相、液相（水）和氣相在降溫過程中相互作用的結果，使半剛性材料產生體積收縮，及溫度收縮。就組成固相的礦物顆粒而言，原材料中沙粒以上顆粒的溫宿收縮系數較??；粉粒以下顆粒，特別是粘土礦物的溫度收縮性較大。粘土及其他交替顆粒的溫度收縮性的大小與擴散厚度成正比。半剛性基層材料中的固相顆粒大部分為結晶體及部分為非結晶體，其熱學性質由質點間的鍵性和熱運動以及結構組成所決定。組成晶體的質點在空間是很有規律地排列著，質點的熱運動只是在其平衡位置附近的熱震蕩。由于組成固相復合材料的各礦物有不同熱脹縮性，但又是膠結為整體的材料，所以其熱脹縮性是各組成單元體間相互作用的“綜合效應”。半剛性材料中膠結物各礦料也有較大的溫度收縮性，存在于半剛性基層材料內部大孔隙、毛細孔和凝膠孔中的水主要是通過“擴張作用”、“表面張力作用”和“冰凍作用”三個作用過程，對半剛性材料的溫度收縮性質產生較大的影響，使半剛性材料在干燥和飽和水狀態下有較小的溫度收縮值，而在一般含水量下有較大是的收縮值。

2、干燥收縮機理

干燥收縮是指半剛性基層材料內部含水量變化而引起體積收縮現象。干燥收縮的基本原理是由于水分蒸發而發生的“毛細管張力作用”、“吸附水及分子間力作用”、礦物晶體或膠凝體的“層間水作用”、以及“碳化脫水作用”而引起的整體宏觀體積的變化。

（1）毛細管張力作用；（2）吸附水分子間力作用；（3）干燥收縮的層間水作用；（4）碳化收縮作用。除此以外，含有集料的半剛性基層材料，集料本身的收縮也會影響整體材料的干燥收縮性能。通常，孔隙率大、吸水率高、模量值低的集料具有較大的干燥收縮率。把引起半剛性基層材料干燥收縮的三個主要作用過程的收縮力與含水量之間的關系繪制成曲線，大致呈拋物線形變化。對于含水量較大水泥穩定碎石材料，干燥收縮形式總是從毛細管張力作用開始，然后是吸附水和分子間力作用到層間水作用。

二、工程概況

某高速公路工程總長度為7.319km，52m為路幅寬度，屬于雙向六車道。伴隨交通量的增加，特別是在重型車、超限、超載車輛長期作用下，路面病害現象極為嚴重，特別是裂縫問題，存在于多個路段，對高速公路服務水平造成嚴重影響。在全面檢測本路段相關技術資料的前提下，提出了以下防治措施。

三、半剛性路面基層裂縫防治措施

1、局部修補

（1）處置方法。灌縫：灌縫方式一般用于修補線狀裂縫。瀝青管縫機、高壓熱空氣吹風機等為灌縫的主要機械。瀝青、乳化瀝青等為瀝青路面灌縫的材料。挖補處理：修補塊狀裂縫及龜裂時，需根據坑槽實施修補，也就是將路面結構損壞位置挖除，隨后進行相應級配瀝青混凝土填補、壓實。

（2）設計方案

根據工程建設需求，本工程對修補線狀裂縫與面狀裂縫提供了指導性方案。根據路面實際病害情況可對填縫機械、工藝與開槽參數合理確定。通常填縫料選取熱瀝青與克萊福密封膠。如線狀裂縫較為細小、灌入難度大，則可將一條凹槽開設于裂縫上，防止拉壓力與交通荷載過分作用于填縫材料，通常情況下以U形作為開槽類型。如溫縮、干縮導致路面基層出現縱、橫裂縫，且寬度小于6毫米，需徹底清理干凈縫隙，并通過壓縮空氣將其塵土吹走，隨后選取灌縫撒料方式對裂縫加以處理，材料為熱瀝青與乳化瀝青。如裂縫寬度大于6mm，則可將存于裂縫內的雜質清理干凈，并進行開槽填縫，并通過壓縮空氣順著裂縫開槽位置吹凈，隨后選取材料進行填筑、壓實與密封，材料包括：砂粒式瀝青混合料與細粒式瀝青混合料。

2、大中修

（1）處置方法。罩面：普通型罩面、防水型罩面與抗滑層罩面為瀝青路面罩面的主要類型。高速公路罩面厚度通常為4到5厘米；交通量大、重型車輛多的路段其封層厚度可定為1厘米，交通量適中路段封層厚度可定為0.7厘米，一般情況下高等級公路抗滑層厚度必須在4厘米以上。翻修：選取罩面養護無法使嚴重破損路面恢復良好狀態，可采用翻修養護技術，以此確保路面服務功能的有效發揮。翻修前需詳細調查翻修路段的路面結構、路基結構及通行能力，并按照公路瀝青路面設計要求計算結構厚度。再生利用：熱拌與冷拌為拌制再生瀝青混合料的主要方式。冷拌再生瀝青混合料是在常溫下充分拌制舊料、新礦料及其他材料的方式。一般選取冷拌再生瀝青混合料對四級公路路面進行翻修養護。熱拌再生瀝青混合因其高強度、路用性能良好在翻修養護施工中得到了廣泛應用，通常被應用于一、二、三級公路中下面層。補強：在原有公路等級沒有變化的前提下，路面補強通常用于嚴重破損瀝青路面、強度系數與施工要求的情況下。除此之外，在提升公路等級等改造工程也可選取補強方式。

（2）施工方案

該工程大中修處置方案主要為銑刨到相應位置再進行重新鋪筑，隨后進行SMA—13罩面層加鋪。本次施工方案根據道路各個車道的具體情況，進行了多個方案研究，其路面結構如下：4厘米改性瀝青瑪蹄脂歲是混合料（SMA—13）+5厘米中粒式瀝青混凝土（AC—20）+10厘米粗粒式瀝青混凝土（AC—25）+20厘米瀝青碎石混合料（LSPM—30）+33厘米水泥穩定砂礫（原路面下基層）。路段具有嚴重網裂、縱向裂縫，裂縫在深度范圍內將對瀝青整體面層都會造成嚴重影響，以此需全部銑刨瀝青路面各個面層。當路段具有嚴重橫縫時，可進行二層銑刨。如完成銑刨工作后，其下層依舊存有裂縫、松散等情況，則需往下繼續銑刨，直至其土層具有良好狀況。同時，全線硬路肩與超車道、行車道等都需進行改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料罩面（4厘米厚度）鋪設，10米為單幅罩面寬度，局部修復老路面病害路段需在罩面加鋪前進行。為保證所有面層間具有良好拼接質量，分層回填過程中，可選取臺階拼接的方式施工于新老路面結構層，其中50厘米為縱向臺階最小寬度，15厘米為橫向臺階每層最小寬度。還需將粘層瀝青均勻撒布于各瀝青層內，以此提高各層間的粘結能力。

四、結束語

綜上所述，隨著改革開放的不斷深入，作為影響國民經濟增長的重要因素，為推動社會經濟的快速發展，必須重視基礎設施建設。半剛性路面基層施工作為公路工程建設的重要組成部分。為實現施工過程的科學性、正確性與規范性。必須重視施工方式的選擇，規范施工工藝，有效提高施工技術水平，延長公路工程使用壽命，這也是提升工程建設整體質量的重要途徑。

參考文獻

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