試論半剛性基層瀝青路面反射裂縫處治措施

李 星

（三門峽科建工程監理咨詢有限公司，河南 三門峽 472000）

1 半剛性基層瀝青路面反射裂縫的危害

當前，在我國已建高等級公路當中，半剛性基層瀝青路面結構最為常見，相比其他基層材料，半剛性基層材料的優點在于高強度、板體性和穩定性好等，因此，可滿足公路建設的經濟和技術需求。然而，隨著交通量的不斷增長，半剛性基層的缺點也愈加凸顯，究其原因在于半剛性基層很容易產生干縮裂縫和低溫收縮裂縫，若不處理，將會進一步擴展至面層，并最終形成反射裂縫，對路面使用性能影響很大。為此，本文對瀝青路面反射裂縫的危害進行了闡述。

1）沿裂縫雨水將下滲至路面結構內部，甚至滲入地基，在動水壓力等因素影響下，將對路面材料進行長期連續的沖刷，大幅降低瀝青和集料的粘結性，從而影響路基強度和穩定性。2）基于裂縫的存在，必定會影響路面板體的連續性，從而出現裂縫處應力集中現象，并向路基頂面傳遞過大的應力。3）一旦路面存在裂縫病害，處理不到位，將會大幅增加瀝青面層底面的拉應力和頂面的剪應力，從而擴展為更為嚴重的病害，比如網裂、坑槽等，縮短路面使用年限。4）在行車荷載和氣溫變化等因素作用下，沿裂縫走向，磨耗層的集料、瀝青材料將大量剝落，并出現松散、坑槽等病害。

由此可見，在半剛性基層瀝青路面病害當中，反射裂縫影響很大，做好反射裂縫病害處治工作至關重要。

2 半剛性基層瀝青路面反射裂縫產生的原因

據相關研究顯示，在受拉疲勞、受拉屈服及剪切屈服等作用下，極易產生反射裂縫。同時，在行車荷載的反復作用，導致裂縫擴展迅速。因車輛荷載影響，基層裂縫位置瀝青面層的底面逐步出現應力集中現象，進而導致初始裂縫產生，因長期車載作用，裂縫逐步向上擴展，隨后貫穿整個面層產生反射裂縫，由此可見，對于裂縫產生、擴展來講，行車荷載反復作用影響極大。因瀝青混合料具有極差導熱性能，在面層內各層溫度變化幅度并不一致，同時因極寒天氣等影響，大大增加了表層拉應變，且在所用材料極限屈服應變以上，這種情況下，極易出現裂縫，且會向下不斷擴展，此類裂縫往往以“上寬下窄”的形式存在，也被叫做受拉屈服。據相關數據顯示，如面層材料屈服應變值在1%以上，則此類裂縫不會產生。在半剛性基層上產生反射裂縫的主要原因包括以下幾點：

1）晝夜溫差大，極易出現溫度收縮裂縫。因晝夜溫差變化較大，基層則會出現收縮現象，此時半剛性基層將以受拉狀態呈現。由于1.0～1.5×10-5為水泥溫度粒料線膨脹系數范圍，因此如半剛性基層混合料收縮應力在其抗拉強度以上，則會有永久變形現象發生，進而產生橫向收縮裂縫。2）暴露時間長，極易出現溫度疲勞裂縫。結束基層施工后，如后期施工工序不及時，導致在自然環境下基層暴露時間過長，尤其是在透層瀝青噴灑后，將有黑色面層形成，大幅增加吸熱性能。因溫度應力影響，基層極易出現溫度疲勞現象，進而出現溫度疲勞裂縫。3）拌和質量差，極易出現不規則裂縫。據大量實踐表明，混合料的均勻性極易受到原材料質量、粗細集料比例等因素的影響。如水泥含量增減、集料用量不足等，將會導致鋪筑基層混合料后，局部形成橫向裂縫。此類裂縫特點為多、密，且不規則。4）養生不到位，極易出現干縮裂縫。往往選用乳化瀝青透層進行基層養護，透層需向基層內滲入一定深度，為5mm左右，但嚴禁油膜出現于表面位置。具體施工中，因乳液破乳時間各異，瀝青含量不同等，乳化瀝青將全部覆蓋基層表面乳液。這種情況下，該養生方式保濕效果不佳，無法滿足養生需求，進而出現干縮裂縫。

3 工程概況

某公路工程為半剛性基層瀝青混凝土路面，通過實地調查結果顯示，本路段瀝青路面主要病害為收縮裂縫。為有效防治反射裂縫，需進行應力吸收層鋪設，要求調整原瀝青混凝土路面結構設計，可不改變路基與基層材料、結構。為保證施工質量，可選取300m為試驗路段。黏土為路基填土，1.1m為平均填土。2700㎡為試驗段HDPE-橡膠粉改性瀝青混合料應力吸收層整體鋪筑面積。具體施工流程如下：

1）表面清理。在應力吸收層鋪設前，需先將基層表面浮塵、泥土及碎屑清理干凈，隨后選取瀝青混合料進行基層坑洼部位找平，要求在3mm以內控制其平整度偏差，并進行透層油噴灑。一般以液體石油瀝青作為透層油，每平方米用量為0.9L。禁止在陰雨大風天氣進行噴灑透層油施工。施工時，需在15℃以上噴灑施工，且在130℃～140℃之間合理控制瀝青溫度。同時，在12小時以上控制透層油透入基層的時間，保證能夠充分揮發稀釋劑的作用。

2）拌和施工。同時選取間歇式拌和設備進行應力吸收層拌制施工，并做好生產配合比調整工作。同時，對冷料倉進料速度加以合理控制，按照配合比對熱料倉篩孔進行適當調整，與試驗室相比，熱料倉細集料篩孔應大出20%左右，同時應準確計量細集料、礦粉及HDPE-橡膠粉改性瀝青，15s為干拌時間。同時，應保證改性瀝青混合料攪拌均勻，無花白、離析等現象。

3）運輸施工。根據施工現場實際情況，運輸施工可選取15t自卸汽車，且保證車廂干凈，同時還應將一些油水混合物涂抹到自卸車內，材料卸完之后，需及時清理干凈車廂，不得存留雜物。裝料之后，可覆蓋篷布，以此起到保溫、防雨等功能。運輸到施工場地之后，可在175℃以上控制應力吸收層混合料的溫度，如混合料溫度在175℃以下或出現離析問題，則不得用于施工。

4）攤鋪施工。攤鋪可選用履帶式攤鋪機，施工前，應先預熱燙平板，溫度應超過110℃，且進行隔離劑噴灑。一般可在1.15～1.25之間控制攤鋪松鋪系數，并在充分考慮應力吸收層厚度的基礎上，進行攤鋪層高程的準確確定，并進行邊樁掛鋼絲設置，同時可通過橫坡控制器進行橫坡控制，且在-0.1%～+0.1%之間控制橫坡度誤差。根據施工要求，可在每分鐘1.5～2.5m之間控制攤鋪速度，避免波浪、斷裂等問題出現。為保證攤鋪施工的連續性，應保證3輛以上運料車在攤鋪機前等候，除此之外，還應做好隨時監測工作，如攤鋪厚度不均勻，需及時進行處理。

5）碾壓施工。初壓時，以輕型壓路機（3t）為主，且在2～2.5km/h之間合理控制碾壓速度，待碾壓3遍左右，即可選取雙鋼輪振動壓路機（12t）進行復壓施工，相比初壓，復壓遍數可控制在5遍左右，且碾壓速度也應有所提升，一般以4km/h為準，待碾壓輪跡基本消除后，為達到良好施工效果，可選取重型膠輪壓路機（30t）進行終壓施工，待其表面平整度滿足設計要求即可停止施工，此時需對其溫度進行檢測，應保證在110℃以上。

6）接縫處理。盡可能選取熱接縫處理應力吸收層接縫，若為冷接縫，則可通過加熱器進行預加熱，待其溫度滿足120℃要求之后，在進行攤鋪、碾壓施工，應保證接縫緊密。

4 結束語

總之，瀝青路面在使用一段時間后，由于行車荷載和自然環境等因素的作用，很多瀝青路面出現了早期病害，造成大量路面結構無法達到設計使用年限。瀝青混凝土路面病害形式多種多樣，比如，坑槽、車轍、裂縫、泛油等等，尤其是裂縫病害最為普遍，若不及時維修養護，必定會發展為反射裂縫，貫穿整個路面結構，危害路面結構的穩定性和安全。隨著我國步入“建養并重”發展時期，很多早期修建的公路工程進入了大中修階段，路面養護任務艱巨而繁重。為此，開展瀝青路面反射裂縫研究具有重要的意義和價值。