摘要: 分析公路瀝青路面裂縫的形成、危害及裂縫的種類、產生原因, 提出對裂縫的預防和處理措施。

　　關鍵詞: 公路; 瀝青路面; 裂縫; 處理

　　隨著高等級公路的大量修建, 半剛性類材料以其優(yōu)良的工程性能和顯著的經濟效益在我國公路建設中得到了廣泛的應用, 并在公路建設中越來越占有特殊的重要地位。然而, 半剛性材料的缺點在于抗變形能力低, 在溫度、濕度變化時易產生裂縫, 當瀝青面層較薄時易形成反射裂縫, 瀝青路面本身也易產生低溫裂縫, 瀝青路面一旦出現裂縫, 有可能導致路面結構性破壞, 影響路面的使用功能。

　　1 瀝青路面裂縫的形式、形成及危害

　　瀝青路面開裂是世界各國瀝青路面使用中均會遇到的主要病害之一, 無論是冰凍地區(qū), 還是非冰凍地區(qū), 只是各自的裂縫嚴重程度不同而已。瀝青路面開裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的, 但就瀝青路面開裂的主要原因而論, 裂縫可分為兩大類, 即荷載型裂縫和非荷載型裂縫。

　　荷載型裂縫, 即主要由于交通荷載作用下產生的疲勞裂縫。在半剛性基層瀝青路面設計合理、施工質量良好的條件下, 單純由荷載作用引起面層開裂的可能性不大。非荷載型裂縫, 主要為溫度型裂縫。瀝青路面溫縮型開裂包括低溫收縮開裂與溫度疲勞開裂, 均體現為張開型開裂方式。對于瀝青路面基層存在裂縫情形, 按瀝青面層裂縫開裂部位, 又可以分為反射裂縫與對應裂縫。

　　由于環(huán)境溫度、交通荷載等因素的影響, 瀝青路面初期產生的裂縫對瀝青路面使用性能常無明顯影響, 但由于半剛性基層自身干縮和溫縮應變脹縮產生的拉應力超過半剛性基層自身的極限抗拉強度, 使其從強度薄弱處產生斷裂, 隨著路面使用時間的延長。已有的裂縫逐漸向上擴展到路表, 橫向裂縫不斷增加。縫寬不斷增大, 橫向裂縫再不斷附生縱向裂縫, 最終形成大小不等獨立板塊, 在表面水的作用下, 致使裂縫附近基層的含水量加大, 甚至飽和, 其結果是路面強度明顯降低。在大量行車荷載反復作用下, 產生沖刷、唧漿和沉陷等現象。最終導致路面很快產生結構性破壞, 使道路結構逐漸喪失承載能力。如何認識瀝青路面開裂機理、阻止或延緩裂縫的發(fā)展, 延長瀝青路面使用壽命, 是工程上的難題。

　　2 常用的瀝青路面裂縫的預防和處理措施

　　延緩和減輕半剛性基層瀝青混凝土面層的荷載型裂縫和非荷載型裂縫, 可采用兩大類方法:一是在施工期間就采用相應的預防裂縫或處理措施, 二是在維修養(yǎng)護時選用合適的加鋪層體系。通常在有條件時, 為獲得最佳效果, 可綜合運用這兩類方法。此處僅從半剛性基層瀝青路面裂逢的預防或處理方面進行闡述。

　　2.1 提高路基工作區(qū)的強度和穩(wěn)定性。路基是路面的基礎, 路基工作區(qū)又是路基經受行車荷載影響較大的深度區(qū)域, 該深度區(qū)域具有足夠的強度和整體穩(wěn)定性對保證路面結構的強度和穩(wěn)定性極為重要, 否則將產生不均勻沉降使路面發(fā)生開裂。因此, 必須采取有效措施處理好影響路基工作區(qū)的穩(wěn)定性和強度的關鍵環(huán)節(jié), 最大限度地減小路基完工后沉降量。

　　2.1.1 路基工作區(qū)的強度主要是在填筑過程中形成的。必須嚴格控制路基的填筑工藝, 確保路基強度。填筑材料首選石、礫、砂類土, 其次選用含礫、砂低液限粘土, 再次選用低液限粘土。粉質土和有機土不能用于填筑路基。

　　2.1.2 壓實度是反映路基強度的重要指標, 也是提高路基強度和穩(wěn)定性的最經濟、最有效的技術措施, 施工中必須嚴格檢測控制, 使其達到規(guī)定值。填土層的厚度對壓實度有直接的影響, 施工中要插桿掛線, 每層的松鋪厚度不應大于30cm。檢測壓實度試坑要打到下一層頂面, 凡是檢測結果達不到規(guī)定值的要加強壓實進行處理, 或推除重填。

　　2.1.3 降低地下水位是提高路基強度的重要措施。路面底面以下80cm路床是路基的關鍵部位, 它直接承受和吸收路面的擴散應力, 要有足夠的強度和穩(wěn)定性。當開挖后發(fā)現底下滲水, 不論流量大小都要處理。填方地段要采用較好的材料填筑, 土質差的地段要進行換填處理, 確保其強度和穩(wěn)定性。

　　2.2 基層應有合理厚度。當基層厚度增加時,其承載能力也迅速增加, 試驗證明, 半剛性基層厚度由10cm增加到25cm時, 其承載力提高為原來的3倍。

　　2.3 修筑防裂路面。研究表明, 面層反射裂縫明顯地受瀝青面層厚度的影響, 厚度超過15.0cm的面層可以有效的防止受拉疲勞所產生的裂縫,還可以降低車輛荷載引起的剪應力。國外資料介紹。在貧混凝土上鋪筑10.0cm的瀝青面層時, 在形成反射裂縫前可累積通過標準軸載10×10 次。如果瀝青面層加厚到15.0cm, 則可通過20×10 次。如瀝青面層加厚到17.5cm則可放心使用。

　　2.4 選擇防裂性能好的材料

　　2.4.1 選用抗沖刷能力好, 干縮、溫縮系數小、抗拉能力高的半剛性材料作基層, 最好使用溫度膨脹系數低的骨料。

　　2.4.2 選用松弛性能好的優(yōu)質瀝青做面層材料, 保證瀝青的針入度、延度等指標。在缺少優(yōu)質瀝青的情況下, 應采用某些添加劑或聚合物, 以提高瀝青的低溫抗裂性能及高溫穩(wěn)定性能。

　　2.4.3 在穩(wěn)定度滿足要求的前提下, 選用針人度較大的瀝青作面層材料。美國和英國的研究表明, 在瀝青混凝士中使用軟的瀝青可以阻止低溫收縮及高溫疲勞作用兩種機理引起的裂縫擴展。

　　2.4.4 采用密實型瀝青混凝土面層。空隙率對面層的疲勞壽命有很大影響, 密實型瀝青混合料在使用中瀝青硬化緩慢, 同時也延緩了裂縫的擴展。

　　2.4.5 瀝青混合料的集料應選用表面粗糙、石質堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性好的材料。如果集料呈酸性, 則應填加一定數量的抗剝落劑或石灰粉, 確保混合料的抗剝落性能, 同時應盡量降低集料的含水量, 盡可能使用人工砂代替圓形顆粒的天然砂。

　　2.4.6 瀝青混合料的級配也是一項重要因素。

　　在合理選配混合料級配時, 應兼顧其高溫穩(wěn)定性,疲勞性能和低溫抗裂性能。以及路表特性和耐久性等各方面的要求。

　　2.4.7 在條件允許的情況, 可以采用間斷級配、大空隙、密實型的瀝青瑪蹄脂碎石(SMA)混合料和采用改性瀝青。SMA混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性能, 抗車轍性能好、使用壽命長, 是瀝青路面防裂設計時應選用的一項新技術。

　　2.4.8 采用橡膠瀝青或聚合物改性瀝青在瀝青混凝土表面作封層, 可進一步提高表面層的抗溫度裂縫能力。

　　2.5 設置應力吸收層

　　2.5.1 在基層與面層之間鋪橡膠瀝青中間層、預制織物膜帶條、土工織物或土工格柵中間層、低粘度瀝青混凝土層等均勻應力吸收層。

　　2.5.2 采用應力吸收薄膜, 對減緩反射裂縫的產生與擴展有明顯的效果, 可使裂縫處相對位移產生的應力傳到面層時大為減少, 明顯降低應力強度因子。而吸收薄膜的彈性模量越低, 防裂效果越好?？梢姂Ρ∧x用低模量高韌性、大變形率的材料為好。就目前常用的材料而言, 土工織物與瀝青橡膠薄膜的彈性模量都較低, 變形率較大。不存在低溫脆裂問題, 效果更佳。

　　2.5.3 用土工格柵加筋瀝青路面的主要功能,是控制車轍、反射裂縫和疲勞裂縫, 不同類型格柵性能顯著不同。

　　2.5.4 橡膠瀝青吸收膜, 是使用廢橡膠磨細的粉與熱瀝青攪拌后.施于面層中間, 形成一薄膜或與砂石成一薄層。有試驗結果表明, 此應力吸收層在面層中間效果最佳。

　　2.6 新鋪半剛性基層的預開裂技術。在半剛性基層上鋸縫, 即在結構層碾壓前切割一條縫直到層底?？p寬為0.5cm, 內填瀝青砂或瀝青乳液, 隨即將切縫快速封閉, 然后以正常方式碾壓該層。其目的就是預先制造更直、更多規(guī)則問距的裂縫( 通常問距為2~3m) , 這樣它比自然裂縫更細、裂縫位移更小, 從而避免裂縫邊緣的快速惡化或減緩裂縫貫穿瀝青層。

　　3 施工控制裂縫發(fā)生

　　3.1 在施工方面, 控制半剛性基層碾壓時的含水量為最佳含水量的0.9 倍, 壓實度達到規(guī)范要求, 碾壓完成后要及時保濕養(yǎng)護, 防止基層干曬,養(yǎng)護結束后, 立即噴灑瀝青乳液, 做成透層或粘層, 然后盡快鋪瀝青面層。

　　3.2 制備瀝青混合料時控制好加熱時間和加熱溫度, 不使瀝青老化、加強碾壓, 使瀝青混合料達到規(guī)定的壓實度, 也可減少反射裂縫。

　　3.3 為了減少瀝青面層由于半剛性基層的收縮裂縫而產生反射裂縫或對應裂縫, 應盡可能采取有效措施來減少半剛性基層本身的收縮裂縫。

　　結束語：

　　公路鋪設瀝青面層前, 采取裂縫預防措施和處理技術可以大大減少路面裂縫的出現。這種思路和方法是強調于道路建設初期采取措施阻止裂縫的形成, 或通過選擇道路結構、技術或材料處理已出現的裂縫, 這將減少裂縫或根本不出現裂縫, 或者使得原有的或不可避免的裂縫活性大大降低。

參考文獻：

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