市政工程瀝青混凝土路面裂縫的探究

王原寧

（蘭州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，市政道路建設(shè)得到了廣泛的關(guān)注。在市政工程中，瀝青混凝土路面是一種常見的路面結(jié)構(gòu)形式，具有行車舒適、噪聲低、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。蘭州新區(qū)位于蘭州北部秦王川盆地，氣溫變化較大，四季分明，氣候干燥少雨，風(fēng)速較大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，氣溫年差較大，最高溫可達(dá)30 ℃以上，最低溫可達(dá)零下20 ℃以下。作為甘肅省的國(guó)家級(jí)新區(qū)，在過去幾年間，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，交通網(wǎng)絡(luò)日益發(fā)達(dá)，道路面層幾乎全部采用瀝青混凝土面層，然而，在實(shí)際使用過程中，瀝青混凝土路面出現(xiàn)橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫，嚴(yán)重影響路面的使用壽命和行車安全。因此，分析瀝青混凝土路面裂縫的產(chǎn)生原因，并采取有效的防治措施，對(duì)于提高市政工程的質(zhì)量和安全性具有重要意義。

1 瀝青混凝土路面裂縫的成因

對(duì)蘭州新區(qū)多條市政道路瀝青混凝土路面裂縫分析，其橫向裂縫占比最大，其次是縱向裂縫，最后是網(wǎng)狀裂縫。產(chǎn)生這些裂縫的主要原因有以下幾方面：

1.1 材料因素對(duì)瀝青混凝土路面的質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響

瀝青混凝土路面是目前道路工程中廣泛采用的高級(jí)路面，其裂縫的產(chǎn)生原因和材料因素密切相關(guān)。瀝青的黏度、溫度敏感性、延展性等性能參數(shù)都會(huì)影響路面的裂縫產(chǎn)生。例如，黏度較低的瀝青在高溫下容易軟化，導(dǎo)致路面變形，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。同時(shí)，溫度敏感性較高的瀝青在溫度變化時(shí)容易發(fā)生收縮或膨脹，從而產(chǎn)生裂縫。集料的強(qiáng)度、耐磨性、吸水性等性能參數(shù)也會(huì)影響路面的裂縫產(chǎn)生。如果集料強(qiáng)度不足，容易在車輛荷載作用下發(fā)生破碎，導(dǎo)致路面裂縫。此外，吸水性強(qiáng)的集料在水分侵蝕下容易發(fā)生膨脹，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。為了改善瀝青混凝土路面的性能，通常會(huì)添加一些添加劑，如抗剝落劑、抗車轍劑等。這些添加劑對(duì)路面的裂縫產(chǎn)生也有一定影響。例如，抗剝落劑可以增強(qiáng)瀝青與集料的黏附性，減少水分滲透，從而降低路面裂縫的產(chǎn)生。然而，過量使用抗剝落劑可能會(huì)降低路面的耐久性，增加裂縫產(chǎn)生的可能性[1]。

1.2 設(shè)計(jì)因素對(duì)瀝青混凝土路面裂縫的影響

如果路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如基層厚度不足、面層厚度不均等，會(huì)導(dǎo)致路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性下降，致使路面承載能力不足，產(chǎn)生裂縫。道路排水設(shè)計(jì)不良會(huì)導(dǎo)致路面長(zhǎng)時(shí)間積水，加速瀝青混凝土的老化、剝落和開裂。瀝青混凝土的配合比設(shè)計(jì)不合理，也會(huì)導(dǎo)致路面抗裂性能下降，產(chǎn)生裂縫。

1.3 施工因素對(duì)瀝青混凝土路面裂縫的影響

如果施工工藝不合理，如拌和溫度控制不當(dāng)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)控制不到位、攤鋪碾壓設(shè)備行駛速度把控不嚴(yán)、壓實(shí)度不足、碾壓不到位、接縫處理不當(dāng)?shù)龋瑫?huì)導(dǎo)致路面的密實(shí)度不足，產(chǎn)生裂縫。施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，如路基壓實(shí)度不足、路面厚度不均、碾壓溫度控制不當(dāng)?shù)龋紩?huì)導(dǎo)致路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性受到影響，也會(huì)導(dǎo)致路面裂縫的產(chǎn)生。工期過短，導(dǎo)致路面養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足，也會(huì)影響路面的質(zhì)量。

1.4 環(huán)境因素對(duì)瀝青混凝土路面裂縫的影響

溫度變化會(huì)導(dǎo)致路面材料熱脹冷縮，產(chǎn)生溫度裂縫。蘭州新區(qū)市政道路瀝青混凝土路面受溫度變化的影響較大。在高溫季節(jié)，路面溫度升高，瀝青混合料變軟，容易出現(xiàn)車轍和推移現(xiàn)象，形成網(wǎng)狀裂縫。在低溫季節(jié)，路面溫度下降，瀝青混合料收縮，容易產(chǎn)生收縮裂縫。濕度變化會(huì)導(dǎo)致路面材料性能變化，產(chǎn)生裂縫。例如，長(zhǎng)期受到雨水沖刷、陽(yáng)光暴曬等自然因素的影響，路面材料容易老化、變形，從而導(dǎo)致路面出現(xiàn)縱縫。降雨會(huì)使路面長(zhǎng)時(shí)間處于濕潤(rùn)狀態(tài)，導(dǎo)致瀝青混合料的黏附性降低，容易出現(xiàn)剝落和松散現(xiàn)象，形成網(wǎng)狀裂縫。交通載荷是引起市政道路瀝青混凝土路面網(wǎng)狀裂縫的重要因素之一。如果車輛載荷過大或者分布不均，會(huì)使路面產(chǎn)生過大的應(yīng)力，導(dǎo)致路面開裂。車輛行駛速度過快會(huì)使路面受到的沖擊力增大，也容易導(dǎo)致路面開裂。

1.5 市政工程道路基層對(duì)瀝青混凝土面層裂縫的影響

基層施工質(zhì)量是影響瀝青混凝土面層裂縫的主要因素之一。如果基層施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格，如壓實(shí)度不足、厚度不均等，會(huì)導(dǎo)致基層出現(xiàn)不均勻沉降，進(jìn)而在瀝青混凝土面層產(chǎn)生裂縫。如果基層材料質(zhì)量不佳，如水泥劑量不足、含泥量高等，會(huì)導(dǎo)致基層強(qiáng)度不足，容易在瀝青混凝土面層產(chǎn)生裂縫。蘭州新區(qū)道路瀝青混凝土面層的橫向裂縫，大部分是由基層反射到瀝青混凝土面層的，主要表現(xiàn)為3～5 m 一道的橫向裂縫，其產(chǎn)生的原因主要為基層材料由半剛性材料變成了剛性材料。

2 瀝青混凝土路面裂縫的類型

2.1 橫向裂縫

橫向裂縫是指與道路中線近于垂直的裂縫，這類裂縫通常由于溫度變化、半剛性基層收縮等引起。橫向裂縫分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫，荷載性裂縫主要是由于交通荷載引起的結(jié)構(gòu)性破壞裂縫，而非荷載性裂縫主要是由于瀝青面層溫度收縮和半剛性基層的收縮裂紋引起的。橫向裂縫最初并不會(huì)對(duì)行車輛行駛造成太大影響，但橫向裂縫病害不斷演化后，將會(huì)對(duì)道路結(jié)構(gòu)和行車安全造成影響[2]。蘭州新區(qū)晝夜溫差較大，瀝青混凝土路面的橫向裂縫大部分屬于非荷載性裂縫。

2.2 縱向裂縫

縱向裂縫是指與道路中線基本平行的裂縫，這類裂縫通常由于路基回填材料質(zhì)量、施工工藝等因素引起。縱向裂縫一般發(fā)生在高填方路段或加寬路段，或者由于路基不均勻沉降引起的。蘭州新區(qū)市政道路瀝青混凝土路面縱向裂縫主要體現(xiàn)在道路中線位置和地下管線溝槽位置。

2.3 網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂縫是指相互交錯(cuò)的裂縫，這類裂縫通常由于瀝青與集料配比不當(dāng)、施工工藝等因素引起。網(wǎng)狀裂縫一般表現(xiàn)為路面強(qiáng)度不足，承載能力差。蘭州新區(qū)市政道路瀝青混凝土路面的網(wǎng)狀裂縫相對(duì)來說比較少，主要是在高溫季節(jié)車輛行駛產(chǎn)生的推移和車轍引起的。

2.4 反射裂縫

反射裂縫是指由基層裂縫反射到面層。現(xiàn)在市政道路絕大部分采用水泥穩(wěn)定碎石和水泥穩(wěn)定砂礫作為基礎(chǔ)材料，該材料為半剛性材料，容易產(chǎn)生裂縫。

3 瀝青混凝土路面裂縫的防治措施

結(jié)合蘭州新區(qū)市政工程瀝青混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因分析和路面裂縫的構(gòu)成，為防范新建項(xiàng)目出現(xiàn)同樣的問題，減少瀝青混凝土路面的裂縫，主要從以下幾方面進(jìn)行防治。

3.1 加強(qiáng)對(duì)材料的質(zhì)量控制

選擇優(yōu)質(zhì)的瀝青、水泥、砂、石等材料，確保材料質(zhì)量符合規(guī)范要求；加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)和試驗(yàn)工作，確保材料性能穩(wěn)定可靠；對(duì)于不合格的材料應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換或處理，避免使用劣質(zhì)材料影響工程質(zhì)量。保證材料的配合比合理，在施工過程中隨時(shí)根據(jù)進(jìn)場(chǎng)材料的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)施工配合比進(jìn)行修正，以提高路面的抗裂性能。同時(shí)，加強(qiáng)材料的運(yùn)輸和儲(chǔ)存管理，防止材料受潮或污染。其中，對(duì)瀝青主要關(guān)注其性質(zhì)、等級(jí)、種類以及含量。根據(jù)不同的施工環(huán)境和工程需求，選擇合適的瀝青，確保其具有良好的黏結(jié)性、耐久性和抗疲勞性能。同時(shí)，對(duì)于進(jìn)場(chǎng)的瀝青，需要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，確保其質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)粗集料要求具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，同時(shí)保持適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配。常用的粗集料有碎石、碎礫石等。在選擇粗集料時(shí)，要確保其干凈、干燥，并具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)。對(duì)細(xì)集料要求具有較好的嵌擠性和黏附性，同時(shí)保持適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配。常用的細(xì)集料有天然砂、機(jī)制砂等。對(duì)于細(xì)集料的選擇，同樣需要確保其干凈、干燥，并符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)填料要求具有較好的填充效果，同時(shí)能夠改善瀝青混凝土的物理和化學(xué)性能。常用的填料有礦粉、石灰?guī)r粉等。對(duì)于填料的選擇，需要確保其干燥、無雜質(zhì)，并符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增加路面的承載能力

蘭州新區(qū)位于黃河上游，地處甘肅中部黃土高原低丘緩坡區(qū)域，土質(zhì)疏松、濕陷性強(qiáng)、保水能力差，在瀝青砼路面設(shè)計(jì)中，要優(yōu)化結(jié)構(gòu)，增加路面的承載能力。例如，增加基層厚度、采用雙層瀝青面層等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，充分考慮溫度變化對(duì)路面結(jié)構(gòu)的影響，采取相應(yīng)的措施降低溫度應(yīng)力。例如，可采用柔性基層或設(shè)置應(yīng)力吸收層，降低溫度應(yīng)力對(duì)路面的影響。同時(shí)，應(yīng)考慮排水設(shè)計(jì)，避免路面長(zhǎng)時(shí)間積水。在路面結(jié)構(gòu)中設(shè)置防水層，防止水分滲透對(duì)路面造成破壞。防水層可采用改性瀝青防水涂料或卷材防水層。同時(shí)，在路面排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮防水要求，防止水分滲透對(duì)路面造成破壞。此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要充分考慮車輛荷載、交通量等因素。基層結(jié)構(gòu)形式可采用水泥穩(wěn)定碎石、水泥穩(wěn)定砂礫、級(jí)配碎石等，提高基層的承載能力和水穩(wěn)定性。

3.3 優(yōu)化施工工藝提高施工質(zhì)量

在以后的瀝青混凝土路面施工時(shí)，要合理確定拌和時(shí)間，確保瀝青混凝凝土充分混合。嚴(yán)格控制拌和過程中溫度，避免過高或過低影響瀝青混凝土的性能。選擇大型專業(yè)的運(yùn)輸車輛，規(guī)劃好運(yùn)輸路線，確保瀝青混凝土在運(yùn)輸過程中不發(fā)生離析、滲漏等問題。根據(jù)攤鋪設(shè)備性能和道路寬度，合理選擇攤鋪機(jī)數(shù)量，減少縱向冷接縫。采用先進(jìn)的碾壓設(shè)備和技術(shù)，保證路面的密實(shí)度和平整度。加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量監(jiān)管，確保材料質(zhì)量和施工質(zhì)量符合要求。合理安排工期，保證路面有足夠的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。在路基施工過程中，要保證壓實(shí)度足夠；在路面攤鋪過程中，要保證攤鋪厚度均勻、碾壓溫度控制適當(dāng)；在施工過程中要注意排水系統(tǒng)的設(shè)置，避免積水對(duì)路面造成損害;同時(shí)，應(yīng)合理安排施工時(shí)間，避免低溫施工等不利條件。在施工過程中，要嚴(yán)格按照規(guī)定的溫度和碾壓工藝進(jìn)行操作，保證路面的壓實(shí)度和均勻性。重視接縫處理工作，采取合理的接縫處理技術(shù)，確保接縫質(zhì)量。嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，對(duì)進(jìn)場(chǎng)的原材料進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，確保其符合設(shè)計(jì)要求。加強(qiáng)混合料施工配合比設(shè)計(jì)，對(duì)瀝青混凝土的混合料配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行檢測(cè)。通過檢測(cè)混合料的性能指標(biāo)，如抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、穩(wěn)定性等，確保混合料的配合比滿足工程要求并具有良好的路用性能。加強(qiáng)施工過程檢測(cè)，主要包括混合料的溫度、壓實(shí)度、厚度、平整度等方面的檢測(cè)。通過施工過程的檢測(cè)，確保瀝青混凝土的施工質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。瀝青混凝土施工完成后，進(jìn)行成品檢測(cè)。主要包括外觀質(zhì)量、尺寸偏差、強(qiáng)度等方面的檢測(cè)。通過成品檢測(cè)，確保瀝青混凝土的施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)范。

3.4 充分考慮環(huán)境因素對(duì)路面的影響

應(yīng)充分考慮蘭州新區(qū)環(huán)境因素對(duì)瀝青混凝土路面的影響，采取相應(yīng)的措施。例如，針對(duì)溫度變化較大的影響，可以選擇溫度穩(wěn)定性好的材料，或者在基層和面層之間設(shè)置應(yīng)力吸收層來緩解溫度應(yīng)力。在夏季和秋季高溫時(shí)段，可以通過噴水、遮陽(yáng)等方法降低路面溫度，避免因溫度過高導(dǎo)致路面車轍和推移現(xiàn)象的產(chǎn)生。在冬季低溫時(shí)段，可以通過撒鹽、噴灑防凍液等方法防止路面結(jié)冰，避免因溫度過低導(dǎo)致路面收縮裂縫的產(chǎn)生。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)交通荷載的限制和管理，避免超載車輛對(duì)路面的損害。通過限制車輛載荷的大小和分布，可以減少因車輛載荷過大對(duì)路面的損害。可以在路面上設(shè)置限載標(biāo)志或者采取其他交通管理措施來限制車輛載荷。通過控制車輛行駛速度，可以減少因車輛行駛速度過快對(duì)路面的沖擊力。可以在路面上設(shè)置限速標(biāo)志或者采取其他交通管理措施來控制車輛行駛速度。

3.5 加強(qiáng)基層施工質(zhì)量管理

為了確保基層施工質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制基層材料的配合比和水泥劑量，確保基層強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求；加強(qiáng)基層施工過程中的質(zhì)量監(jiān)管，確保壓實(shí)度、厚度等關(guān)鍵指標(biāo)符合規(guī)范要求；對(duì)于特殊地質(zhì)條件或環(huán)境因素，應(yīng)采取相應(yīng)的施工措施，如加強(qiáng)排水、降低地下水位等。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫基層應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理和修復(fù)，避免裂縫反射到瀝青混凝土面層。例如，蘭州新區(qū)市政道路工程在施工過程中發(fā)現(xiàn)了水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂縫問題。經(jīng)過調(diào)查和分析發(fā)現(xiàn)，主要是由于基層剛性太強(qiáng)，新區(qū)早晚溫差大基層收縮引起的。為了解決這一問題，施工單位采取了以下措施：首先在保證基層鉆心取樣滿足要求的前提下，將設(shè)計(jì)的5%水泥穩(wěn)定碎石配合比調(diào)整到4.5%左右；其次提高了材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；最后延長(zhǎng)基層養(yǎng)護(hù)時(shí)間，由常規(guī)的7 d 延長(zhǎng)到14 d，并做好保溫和保濕措施。經(jīng)過一段時(shí)間的施工后發(fā)現(xiàn)基層裂縫問題得到了有效解決并且工程質(zhì)量得到了顯著提高。對(duì)已出現(xiàn)的基層裂縫采用灌縫處理并鋪設(shè)聚酯玻纖布，防止裂縫發(fā)射到瀝青混凝土面層。

3.6 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理

在蘭州新區(qū)市政工程瀝青混凝土路面使用過程中，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理。定期對(duì)路面進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理裂縫等病害。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的處理措施，對(duì)于3 mm 以下的裂縫一般情況下可以不作處理；3～5 mm 的裂縫，要先對(duì)裂縫區(qū)域進(jìn)行清掃，然后將空氣抽空，倒入瀝青將其堵住。在處理大于5 mm的裂縫時(shí)，需要將裂縫的上、中層銑刨，然后再進(jìn)行處理。根據(jù)裂縫的大小和程度選擇合適的修補(bǔ)方法，可以采用熱補(bǔ)、冷補(bǔ)、灌縫等技術(shù)進(jìn)行修補(bǔ)。同時(shí)，加強(qiáng)路面的平整度和排水設(shè)施的檢查和維護(hù)，防止積水對(duì)路面造成損害[3]。

3.7 引入新技術(shù)新材料

隨著科技的不斷進(jìn)步，一些新的技術(shù)和材料在市政工程瀝青混凝土路面建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。例如，采用新型的防水材料可以提高路面的防水性能；采用新型的瀝青材料可以提高路面的耐久性和抗老化性能。因此，在市政工程瀝青混凝土路面建設(shè)中，應(yīng)積極引入新技術(shù)新材料，以提高路面的整體性能和使用壽命[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，市政工程瀝青混凝土路面裂縫的產(chǎn)生原因多種多樣，需要從施工工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、自然環(huán)境因素等多方面進(jìn)行分析和防治。通過嚴(yán)格控制施工工藝、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理以及引入新技術(shù)新材料等措施，可以有效地減少市政工程瀝青混凝土路面裂縫的產(chǎn)生，提高路面的整體性能和使用壽命。