瀝青混凝土加鋪層反射裂縫成因分析及施工預防措施

邱燕萍

（廈門市翔安區市政公用建設工程有限公司，福建廈門361101）

0 引言

由于城市道路交通量越來越大，部分水泥混凝土路面經過多年的運營使用已出現了不同程度的裂縫、邊角斷裂、路面表層剝落等病害情況。同時，剛性的路面結構并不能滿足城市交通日益發展的綜合的需求。對此，許多路面維修采用瀝青混凝土進行加鋪改造。該方法能夠充分利用舊路面強度，同時工程造價低，施工方便，且對交通、環境的影響較小，改造后的路面能夠滿足強度要求，且結構穩定、行車舒適、噪音低、揚塵少，后期維護也更容易，因此得到了廣泛應用。瀝青混凝土加鋪路面中較為常見的病害是瀝青加鋪層產生反射裂縫，反射裂縫本身對加鋪面層使用性能的影響不大，但環境因素（雨水、氧化等）的負效應，常常使裂縫迅速向四周擴展，縮短加鋪面層壽命。為此，應該對引起病害的因素進行分析，采取相應措施，并加強對道路施工過程關鍵環節及后期養護工作的管理，對裂縫問題進行有效預防和控制，從而達到行車安全性、舒適度、快速性等要求[1]。

1 工程概況

以翔安區某道路應急瀝青路面鋪設工程為例，該項目改造實施起點與祥吳二路平交，終點與現狀新興路平交，長度約為372.55m。原道路為水泥混凝土路面，路面寬度為4～5m。由于該道路交通量大、運營使用多年，混凝土面板破損嚴重，影響了道路使用功能和周邊居民生活品質。根據政府專題會議紀要相關要求，對該道路進行改造，主要進行混凝土病害路面處治、攤鋪瀝青混凝土新面層。

2 瀝青加鋪面層反射裂縫概述

反射裂縫是瀝青混凝土改造路面較為常見的一種病害。當基層混凝土位移產生的拉應力超過瀝青加鋪面層的抗拉強度時，會導致加鋪面層開裂。反射裂縫的走向不固定，裂縫間隙通常較大，裂縫在車輛荷載及雨水等外界因素的影響下往往會迅速擴展。

3 影響反射裂縫產生的主要因素

3.1 外界因素的影響

該項目所處地區為非地震帶，夏季炎熱、冬季無凍融，項目位于無軟弱土下承層，所處地段交通量大。因此，受地質結構位移、軟弱土路基影響而引起反射裂縫的概率較低，而高溫氣候和行車荷載是反射裂縫產生的主要外界因素，這兩種因素影響產生的反射裂縫類型分別為溫度型反射裂縫、荷載型反射裂縫。一方面，舊混凝土板受夏季高溫的影響而膨脹，在瀝青加鋪層中產生壓應力，繼而產生裂縫。另一方面，在路面車輛壓力的作用下，瀝青基層底部疲勞強度過大，會出現斷裂，進而向四周擴散，最終導致路面出現反射裂縫[2]。

3.2 舊路面裂縫和形變的影響

在改造型路面結構層中，舊路面的各種裂縫會使瀝青加鋪層底部在裂縫處產生集中應力，在不斷的應力作用下，裂縫直接擴展進入瀝青加鋪層，引起瀝青加鋪層開裂。另外，在舊水泥混凝土路面修補的混凝土沒有穩定的情況下，直接鋪設路面瀝青層，混凝土水分蒸發、凝結的過程中產生的形變也會導致瀝青加鋪層產生反射裂縫。

3.3 瀝青混凝土材料性能和面層結構厚度的影響

性能不佳的瀝青材料，其黏度、溫度穩定性等較差，在高溫穩定、低溫抗裂等方面表現不佳，會導致瀝青加鋪面層抗拉強度不足，往往無法抵抗基層混凝土位移產生的拉應力，極易產生反射裂縫并擴展。

此外，瀝青罩面層中的反射裂縫從其產生到整個路面破壞，中間要經歷一個裂縫擴展階段，即反射裂縫在罩面層厚度方向上的縱向擴展，以及在其表面的橫向擴展。另外，隨著加鋪面層厚度的增加，荷載應力明顯減小，加鋪面層厚度對反射裂縫也有著明顯的影響，面層厚度太薄，則無法抵抗路面行車和自然因素的長期影響。

3.4 后期養護的影響

許多道路工程竣工后，未及時移交給專業管養單位進行路面養護，或道路在投入使用過程中，缺乏有效的管理、未進行科學合理的養護，加之車輛荷載的不斷作用，路基和路面層結構容易破損，導致裂縫問題產生并不斷擴大，最終影響正常通行。另外，瀝青材料老化嚴重，路面抗裂縫性能降低，也會產生裂縫，所以養護工作不容忽視。

4 施工預防措施

4.1 確保足夠的基層強度

足夠的基層強度是路面結構穩定的前提，對于基本滿足強度要求的舊混凝土路面，施工中主要對局部強度不足的混凝土采取補強措施，以緩解結構變形導致的反射裂縫病害。

施工前對全線舊混凝土路面進行承載能力復測，檢查混凝土強度、路面彎沉情況和彎沉值，挖除基層舊混凝土后重新澆筑強度符合要求的混凝土。涉及村道路口及路側調平時，對其進行基面處理后，也應采用相同的混凝土進行澆筑，以保證基層整體強度均勻。同時，應選擇具備相應資質、質量有保障的攪拌站供應混凝土材料，并對原材料進行優選，選用中粗砂、42.5 級水泥。施工前必須做好配合比設計及所有原材料檢驗工作，并根據準確的施工配合比進行拌和，施工時混凝土應振搗密實平整，同時取樣混凝土試塊進行強度檢測[3]。還要好處施工縫做理，之后需按齡期對混凝土進行養護，養護期內控制行車。對整個混凝土施工過程的工藝和技術應進行嚴格監管，不能為了趕工期或者減少成本就縮短養護時間，否則會導致基層收縮產生裂縫。高溫季節澆筑混凝土時，盡量避免午間高溫時間段施工，提高作業效率，并且要采取相應措施降低底層溫度，以免后期混凝土發生裂縫。基層混凝土施工完成后，對混凝土強度、平整度、橫坡等各項指標進行檢驗，檢驗合格方可在其上鑿毛或銑刨。

4.2 做好舊水泥混凝土路面處治

4.2.1 銑刨

銑刨是為了清除舊路面表層松散破損部位，并增強新舊接合面的銜接質量。根據該項目舊路面情況，對舊混凝土路面銑刨4cm。施工時，需保證銑刨機工作狀態良好，根據基準點準確調整銑刨機基準面、橫坡、銑刨深度，找平儀持續工作。完工后，檢查銑刨深度及效果，對不合格處進行修理，最后，采用清掃車或人工方式對遺留銑刨料進行清掃。

4.2.2 舊混凝土路面缺陷處理

舊混凝土路面的各種缺陷是反射裂縫產生的直接原因。舊路面的接縫、裂縫處，其上部的新瀝青混凝土加鋪層往往在短時間出現裂縫，所以需對舊路面缺陷進行處理。對舊路面銑刨、清理后，需立即對銑刨拉毛面進行缺陷檢查，清除與修復松散部位，對裂縫處及時灌縫等。對于縫寬0.5～1cm 的裂縫，施工時先用清縫機清縫，再用環氧砂漿灌縫。如縫寬小于0.5cm，則擴縫寬度為0.6～1cm，深度2.5～3cm，然后用清縫機清縫，再用環氧砂漿灌縫。清縫時，縫壁應垂直。所有裂縫清縫后，加鋪瀝青混凝土前，均需采用50cmSBS 自粘式道路專用防水卷材貼縫。當物探結果顯示道路基層存在孔洞、基層掏空等問題時，要對存在問題的路段進行注漿處理，采用具有良好的膨脹性、防水性和韌性的高聚物注漿料，能夠顯著提高路面結構強度，且便于施工人員注漿操作。除此以外，可以將注漿料有效地填充到路面脫空、開裂及松散的區域，并進行擠密壓實處理，這樣可達到顯著的處理成效。

處理完路面缺陷，應徹底清潔路面。可使用吸塵車吸盡銑刨路面的細小顆粒，也可以用高壓空氣將表面浮灰吹凈，確保銑刨水泥混凝土面裸露面潔凈、干燥。

4.3 有效利用連接層緩解應力輻射

選用優質的連接層材料，一方面可使瀝青層路面與混凝土基層有效黏結，防水下滲保護基層，另一方面能分散路面承載應力，提高瀝青路面抗疲勞性能，有效延緩了瀝青加鋪層路面裂縫的產生和擴展。同時，確保連接層的施工質量，能有效緩解應力的輻射。根據該項目的情況，連接層材料選用粘層油和玻纖格柵。

粘層油采用具有優良性能的改性乳化瀝青，相關技術指標如破乳速度、黏度、與礦料黏附性等應符合設計要求，以保證其黏結強度和抗剪強度達標。不可在雨天或氣溫低于10oC 時施工，施工時均勻噴灑乳化瀝青（呈霧狀），撒布量為0.3～0.6kg/m2，然后在乳化瀝青破乳之前完成集料的均勻撒布。集料撒布后還需用輪胎壓路機均勻碾壓。粘層面應干凈、無油污、無雜物，嚴禁運料車輛和行人通過。

玻纖格柵鋪設于粘層完成24h 后、路面溫度不低于5oC 的條件進行。將玻纖格柵沿縱向鋪設平整，轉彎處可剪斷拉平，搭接長度應符合要求，遇坡時與瀝青混合料碾壓相反方向鋪設。每鋪設完一幅玻纖格柵，用膠輪壓路機單向碾壓1～2 遍，以壓緊玻纖格柵。鋪設的玻纖格柵必須張緊，不得有翹起、褶皺、斷絲等情況。

4.4 改善加鋪層瀝青材料性能

應選取具有良好性能的優質國產或進口瀝青材料，在條件允許的情況下，優選改性瀝青[4]。與原瀝青相比，改性瀝青的高溫黏度大，軟化點高，在良好的設計配合比和施工條件下，瀝青路面的耐久性和高溫穩定性、抗裂性會明顯提高。

瀝青材料選購進場后按規定取樣，送至報備的具有資質的外委試驗單位進行試驗、分析并出具檢測報告。瀝青的各項技術指標應符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）的規定和設計要求。

原材料通過檢測試驗后，即進行瀝青混合料的配合比設計。在此環節必須做到同步驗證，配合比不能隨意更改，科學確定瀝青用量、油石比、級配，確保混合料的強度，預防路面裂縫產生。

拌和工藝中的每一個環節都會對瀝青混合料的性能指標產生影響，因此，在瀝青混合料拌和過程中，不僅要對拌和溫度加以控制，還要注意對材料用量、供料時間、拌和時間、拌和順序等進行有效控制，進而保證瀝青路面的性能。

4.5 加強對瀝青混凝土施工厚度的控制

為有效緩解反射裂縫的擴展、荷載應力對基面和瀝青層底部的損壞，保證路面的承載力、耐久性，需要有效控制瀝青加鋪層的厚度。根據道路實際使用情況、預防裂縫要求和建設要求，該項目瀝青混凝土面層的、設計厚度為11cm，分別為4cmAC-13 上面層和7cmAC-20 下面層。在實際的瀝青混合料攤鋪過程中，應當合理應用攤鋪施工技術，并采用科學的施工管理措施，以有效提高路面改造的施工效果。

首先，科學嚴格地制定瀝青混凝土各工序、施工工藝的質量預控措施，按照標準工法作業。由技術負責人組織全體人員認真學習施工方案，做好各級技術交底等技術準備工作。瀝青混凝土厚度控制根據設計圖及《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）等相關技術規范規程執行。

其次，做好工程測量工作。工程開工前，由設計人員及監理工程師進行現場水準點和坐標點交底，然后沿路線增設若干控制點及水準點，并采取妥善有效的保護措施加以保護，避免施工中遭到破壞。同時，專業測量人員使用經檢驗部門檢驗、校正認可的檢測儀器，對設計人員所提供的坐標點及水準點進行復核和驗算，確定所提供數據的準確性和有效性，增設的坐標點及水準點允許誤差及施工測量誤差應符合設計圖紙及現行施工技術規范的規定。施工中，采用鋼絲繩引導的高程控制方式，以保證厚度符合要求。

最后，做好攤鋪、碾壓施工過程中的厚度控制。根據混合料的類型及試驗段的參數，確定采用的松鋪系數。用攤鋪機調整好熨平板的寬度和高度，將調平裝置的傳感器與導板控制尺寸接觸好，以控制攤鋪混合料的高程及厚度。攤鋪機開始攤鋪10m 后，快速檢測高程，以便及時對攤鋪厚度作出調整。碾壓時，根據工程施工組織設計中各面層的碾壓方案進行碾壓，初壓、復壓、終壓，在這三個碾壓階段應注意采用不同的壓路機型，控制碾壓速度、碾壓溫度、輪跡間重疊，邊緣碾壓時應緊靠路緣石，無路緣石時可在邊緣先空出30～40cm，先壓一遍路面再壓邊緣，避免混合料向外推移而導致厚度不足。施工完成后，待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50oC 后，方可開放交通。最后，按照瀝青混凝土厚度檢測要求，使用檢測儀器進行鉆芯取樣，檢測的厚度應符合要求。

4.6 及時進行后期養護

對路面及時進行有效的養護管理，也是預防及緩解瀝青反射裂縫產生的重要措施之一。

項目完工后由建設單位及時組織竣工驗收，并辦理移交手續，由路面管養單位進行養護[5]。初建成的瀝青路面要設立限速標志，嚴禁各種履帶車及其他鐵輪車直接在路面行駛。另外，道路使用過程中，也要注意做好路面養護管理，保持路面平整、路拱適度、線條順直、路容整潔、排水良好。此外，要進行定時及不定時檢查，及時分析的裂縫形成原因，根據裂縫情況采取應的措施進行處理，如輕微網裂，應注意清潔表面后刷油或小面積噴油封面，而由基層原因引起的裂縫，則需及時清潔縫隙，使用熱油灌縫或瀝青混合料填縫，裂縫嚴重的路面，應采取切除修補等處理措施。

5 結語

市政道路是城市交通體系的基礎，其運行情況關系城市居民正常生活及城市經濟發展。為此，必須提高對城市道路維修的重視，尤其是舊路改造項目中，針對瀝青混凝土加鋪層常見的反射裂縫等病害，應積極采取有效的預防措施，并加強對基層病害處理、加鋪層瀝青混凝土施工的管理，以確保改造施工的質量。同時，應注意施工完成后及時對路面進行養護，采用科學合理的養護措施，預防裂縫病害的產生，保證路面行車安全，同時延長道路使用壽命，減少反復維修給城市居民生活和道路交通運輸造成的不良影響。