舊水泥砼路面加鋪瀝青面層的城市道路裂縫分析

(平頂山市市政維修管理隊(duì) 河南 平頂山 467000)

一、前言

近年來，全國各地城市不斷提質(zhì)改造，老舊水泥砼路面改造成為城市道路提質(zhì)的重要內(nèi)容，但城市道路環(huán)境復(fù)雜，地下各類管線錯(cuò)綜分布，如若拆除舊水泥砼路面，不但工程量大，而且牽扯方面廣，工期長影響市民出行便利度。直接在舊水泥砼路面上加鋪瀝青面層的改造方法被大多數(shù)城市采用，隨著時(shí)間的增加，此類道路也開始產(chǎn)生各類病害，其中裂縫類病害較為突出。因此，對(duì)舊水泥砼路面加鋪瀝青面層的城市道路裂縫進(jìn)行分析十分必要。

二、裂縫的種類特征及成因

路面裂縫是道路損壞的前期特征之一，道路面層產(chǎn)生裂縫后，路面的水份會(huì)通過裂縫進(jìn)入內(nèi)部侵蝕道路。在對(duì)路面裂縫分析時(shí)，可將其按照外觀形式分為縱向裂縫、橫向裂縫、網(wǎng)狀裂縫、龜狀裂縫等。

(一)縱向裂縫。縱向裂縫是指裂縫走向同道路方向一致的裂縫，縫隙均勻往往位于整個(gè)或單側(cè)道路中間，其長度順著道路走向不斷延長。在舊水泥砼路面加鋪瀝青面層的道路中，裂縫出現(xiàn)位置一般為水泥砼板塊的縱縫處。裂縫的出現(xiàn)是因?yàn)榕f水泥砼基礎(chǔ)板塊在車輛荷載的作用下發(fā)生輕微沉降，同時(shí)，由于晝夜溫差對(duì)水泥砼和瀝青層的熱脹冷縮效應(yīng)不同，裂縫處瀝青層內(nèi)部的拉力過大，而產(chǎn)生同舊水泥砼基層縫隙走向的縱向反射裂縫。

(二)橫向裂縫。橫向裂縫是指裂縫走向同道路方向垂直的裂縫，在舊水泥砼路面加鋪瀝青面層的道路中，可分為兩大類。一類為同縱向裂縫產(chǎn)生原因相似的縱向反射裂縫，裂縫規(guī)則、平直，且垂直于道路走向。裂縫寬度不均勻，車輛碾壓處較寬且有毛狀細(xì)縫分布周圍，是因?yàn)檐囕v荷載在對(duì)橫向反射裂縫產(chǎn)生二次破壞，造成裂縫縱向發(fā)展趨勢(shì)。另一類橫向裂縫長度較短，位于單個(gè)水泥砼板塊基礎(chǔ)內(nèi)，多個(gè)裂縫同時(shí)出現(xiàn)，呈弧裝。此裂縫產(chǎn)生是因?yàn)闉r青面層加鋪時(shí)，未做好舊水泥砼表面的拉毛處理，在車輛荷載作用下，瀝青面層發(fā)生推擠效應(yīng)，面層內(nèi)部拉力過大而開裂。

(三)網(wǎng)狀裂縫。網(wǎng)狀裂縫是形狀呈網(wǎng)狀的裂縫，內(nèi)部各塊連續(xù)、縫隙較小、分布較密，一般伴隨著輕微下沉。它是由橫向裂縫和縱向裂縫出現(xiàn)后，再次發(fā)展形成的較嚴(yán)重裂縫，在裂縫初期，路面水分通過縫隙進(jìn)入瀝青面層內(nèi)，形成侵蝕作用,一定時(shí)間后，裂縫線條逐漸增多，路面下沉，后期發(fā)展為網(wǎng)狀，最終形成網(wǎng)狀裂縫，形成一定時(shí)間后，容易造成面層跑飛，使路面快速成坑。網(wǎng)狀裂縫出現(xiàn)的原因較多，一方面是瀝青面層老化，造成局部開裂，后因未及時(shí)發(fā)現(xiàn)修補(bǔ)，加之水分侵蝕和過往車輛的反復(fù)碾壓，使縫隙不斷發(fā)展，形成網(wǎng)狀裂縫。另一方面是原路面整體強(qiáng)度不足，在車輛荷載的作用下，面層直接開裂，產(chǎn)生細(xì)微網(wǎng)狀的裂紋，隨著時(shí)間的增加縫隙不斷擴(kuò)大，變成為網(wǎng)狀裂縫。深入分析，會(huì)發(fā)現(xiàn)路面材料不合格、配合比不當(dāng)、拌和不勻等原因也會(huì)加大網(wǎng)狀裂縫的產(chǎn)生幾率。

(四)龜狀裂縫。龜狀裂縫外形與網(wǎng)狀裂縫相似，但仍存在明顯差別，一般龜狀裂縫開裂較大，各塊雖然單獨(dú)分開，但每塊結(jié)實(shí)牢固，如龜殼般不易碎裂，網(wǎng)狀裂縫開裂較小，各塊內(nèi)仍存在細(xì)紋裂紋。龜狀裂縫的這種特性，容易造成裂縫范圍內(nèi)在雨水的沖刷和車輛荷載作用下，不斷下沉，從而產(chǎn)生唧漿，最終導(dǎo)致車輛經(jīng)過時(shí)坑洼跳車。

三、裂縫產(chǎn)生、擴(kuò)張的影響分析

綜合以上幾種裂縫來看，在舊水泥砼路面加鋪瀝青面層的道路中，溫度、水分、車輛荷載是裂縫產(chǎn)生、擴(kuò)展的三大重要外部影響因素，對(duì)它們進(jìn)行深入探究，簡(jiǎn)單分析作用機(jī)理。

(一)溫度。溫度對(duì)裂縫形成的影響主要表現(xiàn)在道路基層及面層的熱脹冷縮不均。在冬季的夜間外部氣溫降低，瀝青面層晝夜溫差大，但舊水泥砼路面埋于地下溫度變化相對(duì)小，加之瀝青與水泥砼的收縮系數(shù)不同，瀝青面層收縮變形大，水泥砼基礎(chǔ)收縮變形小，在瀝青面層和水泥砼基層接觸處產(chǎn)生位移，兩者發(fā)生細(xì)微的分離。在冬季低溫下，瀝青面層脆性增強(qiáng)，車輛荷載很容易將其破壞開裂，面層裂縫隨之產(chǎn)生。

溫度對(duì)裂縫擴(kuò)張的影響與對(duì)裂縫產(chǎn)生的影響原理相似，但瀝青面層的收縮性及自身脆性在裂縫擴(kuò)張時(shí)占因更多，影響更大。

(二)水分。水分對(duì)裂縫的影響主要在于侵蝕、凍融作用。水分通過瀝青面層的毛細(xì)孔進(jìn)入到道路內(nèi)部，水分中摻入的雜質(zhì)(尤其是汽油)對(duì)瀝青不斷侵蝕，造成瀝青面層強(qiáng)度降低，車輛碾壓后碎裂，裂縫隨之產(chǎn)生。降雨或?yàn)⑺螅诌€可通過路面已有裂縫進(jìn)入到道路基層，沖蝕道路基礎(chǔ)，加速路面損壞。氣溫達(dá)到零度以下時(shí)，侵入路面的水分凝結(jié)成冰，發(fā)生膨脹，加劇瀝青層開裂，水分在氣溫升高時(shí)又融化，裂縫內(nèi)填充的水分毫無強(qiáng)度，車輛經(jīng)過時(shí)，瀝青層直接碎裂，反復(fù)循環(huán)下裂縫不斷擴(kuò)張。

(三)車輛荷載。車輛荷載對(duì)裂縫的產(chǎn)生主要為外部荷載使瀝青內(nèi)部變形，一定程度后，瀝青自身強(qiáng)度難以抵抗外部應(yīng)力，發(fā)生破壞，產(chǎn)生裂縫。在舊水泥砼路面加鋪瀝青面層的道路中，由于水泥砼基礎(chǔ)為單獨(dú)的水泥板塊，車輛經(jīng)過時(shí)，荷載會(huì)作用在單個(gè)或幾個(gè)水泥砼板塊上，加之車輛荷載的隨機(jī)性，直接導(dǎo)致水泥板塊變形不均勻，使瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫，并不斷發(fā)展。當(dāng)水泥砼板塊下存在積水時(shí)，車輛荷載也會(huì)使路面產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象，綜合作用下，加劇了路面的開裂。

四、防治建議

針對(duì)舊水泥砼路面加鋪瀝青面層的城市道路裂縫防治，可考慮加強(qiáng)瀝青面層的強(qiáng)度，同時(shí)減輕不利因素對(duì)裂縫的影響。采用表面灌封、填縫等措施，僅起到阻擋水分侵入的作用，對(duì)裂縫的防治并不理想。在目前使用的工程材料中，玻璃纖維土工格柵有良好工程性能。它韌性好，與瀝青的結(jié)合性強(qiáng)，與瀝青混凝土一起使用可增大瀝青面層自身強(qiáng)度，在車輛荷載、冰凍膨脹作用發(fā)生時(shí)，大幅提供抗拉強(qiáng)度，降低溫度、水分、車輛荷載對(duì)道路的影響，對(duì)裂縫起到良好的防治作用。

五、總結(jié)

總之，在舊水泥砼路面加鋪瀝青面層的道路中，裂縫類病害會(huì)更加突出，一方面表現(xiàn)為反射裂縫多，且規(guī)則性強(qiáng)，主要為橫縫和縱縫，另一方面為裂縫產(chǎn)生后，發(fā)展速度快，縫隙大而深，有水分存在。究其原因，是多板塊狀水泥砼剛性基礎(chǔ)在溫度、水分、車輛荷載等外部條件影響下，更易使柔性瀝青面層開裂。建議拆除損壞的瀝青面層，重新鋪設(shè)璃纖維土工格柵加強(qiáng)瀝青混凝土路面。