瀝青路面開裂的防治方法

PAGEPAGE11瀝青路面開裂的防治方法瀝青路面開裂會(huì)帶來一系列的問題，具有很大的危害，一方面影響交通狀況，降低通行速度，給交通帶來諸多不便，另一方面，降低了公路的使用壽命，主要表現(xiàn)為：降低防水性：路面出現(xiàn)任何裂縫，路表面的水就有可能進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，乃至進(jìn)入對水十分敏感的土路基中。引起路基過大壓應(yīng)力：由于存在裂縫，造成路面板體連續(xù)性受到破壞，在行車荷載的作用下將加大板體邊緣的變形，從而在裂縫處傳遞過大壓力給路基頂面。加大路面應(yīng)力和變形：在過大壓力的影響下，路面結(jié)構(gòu)板體邊緣變形，令路面結(jié)構(gòu)，尤其是基層產(chǎn)生較大影響的應(yīng)力和變形，在車行荷載的作用下將縮短結(jié)構(gòu)層的壽命。表面磨耗層沿裂縫的破壞：在車輛、水分、氣溫等多種因素的綜合作用下，磨耗層常令沿裂縫處產(chǎn)生骨料或小塊瀝青的剝落。一、瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)高等級路面用瀝青瑪蹄脂碎石等鋪筑，其密實(shí)度大、孔隙小，具有高強(qiáng)度和高穩(wěn)定性等優(yōu)越性。瀝青路面是在柔性基層、半剛性基層上，鋪筑一定厚度的瀝青混合料作面層的路面結(jié)構(gòu)。這種路面與砂石路面相比，其和強(qiáng)度穩(wěn)定性都大大提高。與水泥混凝土路面相比，瀝青路面表面平整無接縫，行車振動(dòng)小，噪音低，開放交通快，養(yǎng)護(hù)簡便，適宜于路面分期修建，是我國路面的重要結(jié)構(gòu)形式。

瀝青路面的缺點(diǎn)是溫度敏感性較高。夏季強(qiáng)度下降，若控制不好會(huì)使路面發(fā)軟泛油或推移剪裂破壞乳化瀝青。低溫時(shí)瀝青材料變脆可能引起路面開裂。我國高等級公路瀝青路面占公路里程很大部分，所以找出瀝青路面開裂的原因，并及時(shí)防止瀝青路面開裂，治理瀝青路面開裂對延長瀝青路面公路的使用壽命、保障交通安全性能、減少經(jīng)濟(jì)損失具有重大意義。

二、瀝青路面開裂的原因?yàn)r青路面開裂裂縫分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩大類。其一，荷載型裂縫主要由于交通荷載作用產(chǎn)生的疲勞裂縫，故又稱為路面荷載疲勞開裂，即在交通荷載的循環(huán)作用下，路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生隨機(jī)、不規(guī)則的壓力與應(yīng)變，使瀝青砼面層和其下的結(jié)構(gòu)基層內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)微裂紋，隨著交通荷載的持續(xù)作用，裂紋不斷發(fā)展，使瀝青砼面層出現(xiàn)疲勞裂縫。其二，非荷載型裂縫主要受溫度、濕度的影響，造成路面結(jié)構(gòu)收縮開裂。長段的路面結(jié)構(gòu)因溫度、濕度發(fā)生變化而收縮，一旦面層與下層表面間的摩擦約束力在面層內(nèi)引起的拉伸應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度，就會(huì)引起面層的收縮開裂，尤其對采用水泥穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)后和水泥砼板結(jié)構(gòu)層上加鋪的瀝青砼更為普遍。此外，路基上的變形或局部承載力下降也可引起路面的開裂。由于半剛性基層和水泥砼路面板內(nèi)已形成的裂縫和接縫，在這些部位上的瀝青層更易產(chǎn)生裂縫。目前，我國半剛性基層瀝青路面中基本上采用水泥、粉煤灰、石灰等膠結(jié)料處治穩(wěn)定碎礫石等基層材料。這類材料形成的路面結(jié)構(gòu)層可能因結(jié)合料的凝固變形或干縮，或者因季節(jié)、晝夜溫度變化造成收縮，在其內(nèi)部產(chǎn)生收縮裂縫。由于交通荷載、溫度循環(huán)變化作用，會(huì)使得半剛性基層或水泥混凝土路面中原有裂縫(接縫)邊緣易于移動(dòng)變形，這種移動(dòng)將引起與裂縫對應(yīng)位置的瀝青混凝土加鋪層底部產(chǎn)生應(yīng)力集中，進(jìn)而產(chǎn)生所謂的反射裂縫現(xiàn)象。半剛性基層收縮裂縫或舊水泥混凝土路面原有接縫(裂縫)在各種荷載應(yīng)力作用下，在瀝青面層或加鋪層中的發(fā)展，通常經(jīng)歷三個(gè)階段:起裂階段，裂縫由結(jié)構(gòu)內(nèi)部己存在的缺陷引起；穩(wěn)定擴(kuò)展階段，從交通荷載或溫度荷載引起的應(yīng)力集中點(diǎn)開始向上發(fā)展并貫穿整個(gè)層厚；斷裂階段，在路表出現(xiàn)裂縫。由于人們修建公路的目的是提供給各類車輛一個(gè)行駛平整舒適、安全快速暢通的交通途徑，因此，為了保證路面在使用年限內(nèi)具有良好的使用功能和結(jié)構(gòu)功能，人們關(guān)注路面在承受主要荷載即交通車輛荷載下的疲勞性能，根據(jù)瀝青類路面設(shè)計(jì)年限進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計(jì)，防止其產(chǎn)生疲勞開裂破壞問題。

三：瀝青路面裂縫的類型

瀝青混凝土路面裂縫大體分為兩種類型：一種是荷載型裂縫，即主要由于行車荷載作用下產(chǎn)生的裂縫。在車輛荷載作用下，半剛性基層底部產(chǎn)生拉應(yīng)力，如果拉應(yīng)力大于基層材料的抗拉強(qiáng)度，則基層底部很快開裂，直至影響到瀝青面層；另一種是非荷載型裂縫，以溫度裂縫為主的低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫；由于施工工藝不當(dāng)或用了不合格材料產(chǎn)生的裂縫。兩種類型的裂縫按其形狀又基本分為橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫和反射裂縫四種。

一是橫向裂縫：裂縫與路中心線基本垂直，縫寬不一，縫長貫穿部分路幅或整個(gè)路幅。其產(chǎn)生的原因主要是瀝青質(zhì)量沒有達(dá)到本地區(qū)施工氣候要求或者沒有達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，致使瀝青混凝土面層溫度收縮或溫度疲勞應(yīng)力大于瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度，產(chǎn)生橫向裂縫；施工縫處理不當(dāng)，接縫不緊密，造成不同部位結(jié)合不良，從而產(chǎn)生橫向裂縫；半剛性基層由于水泥劑量、施工質(zhì)量等綜合因素產(chǎn)生的路面收縮裂縫，通過橫向裂縫形式表現(xiàn)出來；橋梁、涵洞等結(jié)構(gòu)物回填部位沒有按照要求進(jìn)行施工，或處理不得當(dāng)，從而產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致路面產(chǎn)生橫向裂縫。

二是縱向裂縫：裂縫走向基本與行車方向平行，裂縫長度和寬度不一。產(chǎn)生的原因主要是縱向加寬沒有按照要求進(jìn)行施工，或者碾壓沒有達(dá)到要求，從而造成加寬部位沉降，產(chǎn)生縱向裂縫；路基邊坡坡度小于設(shè)計(jì)值，路基邊坡壓實(shí)度不足產(chǎn)生滑坡；面層前后攤鋪相接處的冷接縫沒有按照相關(guān)要求進(jìn)行處理，結(jié)合不緊密而相互脫離，產(chǎn)生縱向裂縫。

三是網(wǎng)狀裂縫：裂縫縱橫交錯(cuò)，其產(chǎn)生的主要原因是縱橫裂縫出現(xiàn)后繼續(xù)擴(kuò)展；瀝青的性能差，尤其是低溫抗變形能力過低；路面結(jié)構(gòu)中含有軟弱夾層，粒料層松動(dòng)，水穩(wěn)定性差，從而形成網(wǎng)狀裂縫；瀝青總體強(qiáng)度不足，在損壞初期形成網(wǎng)裂，隨后裂縫逐步擴(kuò)展，縫間距變小。

四是反射裂縫：基層產(chǎn)生裂縫后，在溫度和行車荷載作用下，裂縫將逐漸反射到瀝青表面，路表面裂縫的位置形狀與基層裂縫基本相似。其產(chǎn)生的主要原因是在已經(jīng)開裂的舊瀝青、舊水泥路面上加鋪瀝青面層，由于溫度的變化(降低)，老路面的裂縫繼續(xù)拉開，從而使新鋪層在舊裂縫處斷開；由半剛性基層溫縮開裂引起的反射裂縫；新鋪半剛性基層隨著混合料中水分的減少產(chǎn)生干縮和干縮應(yīng)力，從而產(chǎn)生開裂，反射到瀝青面層。白改黑路面基層原有水泥混凝土路面伸縮縫處理不到位引起的反射裂縫是白改黑道路中最為常見的裂縫原因。

四：瀝青路面開裂的預(yù)防措施隨著瀝青路面使用時(shí)間的延長，路基中的干縮和溫縮裂縫逐漸向上擴(kuò)展到路表，致使橫向裂縫不斷增加，縫寬增大。橫向裂縫再不斷產(chǎn)生縱向裂縫，最終路面出現(xiàn)大小不等的獨(dú)立板塊。在表面水的作用下，裂縫附近的基層含水量增大，甚至飽和，路面強(qiáng)度明顯降低。在大量行車荷載反復(fù)作用下，含水路基受沖刷不斷產(chǎn)生唧漿和沉陷等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致路面很快產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞，道路結(jié)構(gòu)也逐漸喪失承載能力。

通過不斷的探索研究，延緩和減輕半剛性基層瀝青砼面層的荷載型裂縫和非荷載型裂縫，可采用以下兩種方法：一是在施工期間就采取相應(yīng)的預(yù)防或處理措施；二是在維護(hù)養(yǎng)護(hù)時(shí)，選用合適的加鋪層體系。在有條件時(shí)，為獲得最佳效果，可綜合運(yùn)用這兩種方法。具體說，瀝青路面裂縫的預(yù)防和處治措施有如下幾種：

1：提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性

路基是路面的基礎(chǔ)，路基工作區(qū)又是路基承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(qiáng)度和整體穩(wěn)定性對保證路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性極為重要，否則將產(chǎn)生不均勻沉降，使路面產(chǎn)生開裂。因?yàn)椋仨毑扇∮行Т胧┨幚砗糜绊懧坊ぷ鲄^(qū)穩(wěn)定性和強(qiáng)度，最大限度地減少路基完工后沉降量。

路基工作區(qū)的強(qiáng)度主要在填筑過程中形成的，必須嚴(yán)格控制路基的填筑工藝，確保路基強(qiáng)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(zhì)土和有機(jī)土不能用于填筑路基。

在路基、路面設(shè)計(jì)時(shí)，車輛荷載是按標(biāo)準(zhǔn)額定軸載（BZZ-100）考慮的，公路路基成型后，路基工作區(qū)的深度就固定成型了。公路交付使用后，當(dāng)公路上車輛超載運(yùn)行時(shí)，路基工作區(qū)的深度必會(huì)隨之加大。由于超載的緣故，路基工作區(qū)的實(shí)際深度超出了預(yù)設(shè)深度，這樣未經(jīng)處理的超出部分的路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度明顯不足，在實(shí)際使用中，路基、路面就會(huì)產(chǎn)生裂縫、沉陷、車轍、變形過大等病害。因此，面對當(dāng)前公路超載現(xiàn)象十分普遍的情況，建議在路基施工時(shí)，路基工作區(qū)的控制深度最好大于路基工作區(qū)的設(shè)計(jì)深度，以防患于未然。

壓實(shí)度是反映路基強(qiáng)度的重要指標(biāo)，也是提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性最經(jīng)濟(jì)、最有效的技術(shù)措施，施工中必須嚴(yán)格檢測控制，使其達(dá)到規(guī)定值。填土層的厚度對壓實(shí)度有直接的影響，施工中要插桿掛線，每層松鋪厚度不應(yīng)大于30cm。檢測壓實(shí)度試坑要打到下一層頂面，凡是檢測結(jié)果達(dá)不到規(guī)定值的要加壓處理或推除重填。

降低地下水是提高路基強(qiáng)度的重要措施，路面底下80cm路床是路基的關(guān)鍵部位，它直接承受和吸收路面的擴(kuò)散應(yīng)力，要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。如果開挖路床后發(fā)現(xiàn)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(zhì)差的地段要進(jìn)行換填處理，確?；鶑?qiáng)度和穩(wěn)定性。

2：基層應(yīng)有合理的設(shè)計(jì)厚度

當(dāng)基層厚度增加時(shí)，基承載力也迅速增加，試驗(yàn)證明，半剛性基層厚度由10cm增加到25cm后，基承載力提高為原來的3倍，因此，應(yīng)在投資允許的情況下，盡可能增加基層厚度。

有關(guān)實(shí)踐證明，面層及射裂縫受瀝青面層厚度的影響比較明顯。厚度超過15cm的瀝青面層可以有效地防止路面拉疲勞產(chǎn)生的裂縫，還可以降低車輛荷載引起的剪應(yīng)力。

國外資料介紹，在貧混凝土上鋪筑10cm的瀝青面層后，其在反射裂縫形成前可累積通過標(biāo)準(zhǔn)軸載10×10次。如果瀝青面層加厚到15cm，則可通過20×10次。如瀝青面層加厚到17.5cm，則可放心使用。

選用好的防裂材料也是預(yù)防瀝青路面產(chǎn)生裂縫的關(guān)鍵之一，在采取此種技術(shù)手段時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

（1）選取用抗沖刷能力好、干縮、溫縮系數(shù)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(shù)低的骨料。

（2）選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做面層，保證瀝青的針入度、延度等指標(biāo)，在缺少優(yōu)質(zhì)的情況下，應(yīng)添加一些添加劑或聚合物，以提高瀝青的低溫抗裂性能及高溫穩(wěn)定性能。

（3）在穩(wěn)定度滿足要求的前提下，選用針入度較大的瀝青作面層。經(jīng)查閱有關(guān)資料，美國和英國研究表明，在瀝青砼中使用較軟的瀝青，可以阻止低溫收縮及高溫疲勞兩種作用機(jī)理引起的路面裂縫擴(kuò)展。

（4）應(yīng)盡量采用密實(shí)型瀝青砼面層，空隙率對面層的疲勞壽命影響很大，密實(shí)型瀝青混合料在使用中瀝青硬化緩慢，同時(shí)延緩了裂縫的擴(kuò)展。

（5）瀝青混合料的集料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性強(qiáng)、嵌擠作用好、與瀝青粘附性好的材料。如果集料呈酸性，則應(yīng)填加一定數(shù)量的抗剝落劑或灰粉，確?；旌狭系目箘兟湫阅?，同時(shí)，應(yīng)盡量降低集料的含水量，盡可能使用人工砂代替原形顆粒的天然砂。

（6）瀝青混合料的級配也是一項(xiàng)重要因素，在合理選配混合料級配時(shí)，應(yīng)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。

（7）在條件允許的情況下，可以采用間斷級配、大空隙、密實(shí)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、抗車轍性，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，是防裂路面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用的一項(xiàng)新技術(shù)。

（8）用橡膠瀝青或聚合物改性瀝青作瀝青砼表面的封層，可進(jìn)一步提高表面層的抗溫度裂縫能力。

2.3設(shè)置應(yīng)力吸收層

設(shè)置應(yīng)力吸收層也是預(yù)防瀝青路面裂縫的重要措施之一，在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，也應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題。

（1）基層與面層之間可鋪橡膠瀝青中間層，預(yù)制織物膜帶條、土工織物或土工格柵中間層，使粘度瀝青砼層等，這些中間層可以均勻吸收路基反射上來的應(yīng)力。

（2）采用應(yīng)吸收薄膜，對減緩反射裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展有明顯的效果，可使裂縫處相對位移產(chǎn)生應(yīng)力傳到面層時(shí)大為減少，明顯降低應(yīng)力強(qiáng)度因子。吸收薄膜的彈性模量越低，防裂效果越好，因此，在選用應(yīng)力薄膜時(shí)，應(yīng)選用低模量、高韌性、大變形率的材料。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。

（3）采用土工格柵來為瀝青路面結(jié)構(gòu)加筋，能在一定程度上控制路面車轍，反射裂縫和疲勞裂縫的產(chǎn)生。

（4）鋪設(shè)橡膠瀝青吸收膜。橡膠瀝青吸收膜是用疲橡膠磨細(xì)的粉與熱瀝青攪拌后，施于面層中間形成的一薄膜，試驗(yàn)結(jié)果表明，此應(yīng)力吸收層在面層中間具有非常好的應(yīng)力吸取效果。

3：半剛性基層新的預(yù)開裂技術(shù)

在半剛性基層上鋸縫，即在結(jié)構(gòu)層碾壓前切割一條縫直到層底。縫寬為0.5cm，內(nèi)填瀝青砂或?yàn)r青乳液。切割填充瀝青砂或?yàn)r青乳液后快速封閉，然后以正常方式碾壓該層，其目的就是預(yù)先制造更直、更多規(guī)則間距的裂縫（通常間距為2~3cm），這樣它比自然裂縫更細(xì)、裂縫位移更小，從而避免裂縫邊緣的快速惡化減緩裂縫貫穿瀝青層。

五：治理開裂的瀝青路面一是一經(jīng)發(fā)現(xiàn)裂縫后應(yīng)立即修補(bǔ)以免水通過縫滲透到基層,造成基層破壞而影響面層。對于較小的很像裂縫和縱向裂縫,縫寬在6mm以內(nèi),宜將縫隙刷掃干凈,并用壓縮空氣吹去塵土后,可用灌入熱瀝青或乳化瀝青材料加以封閉處理;縫寬大于6mm的,將裂縫內(nèi)雜質(zhì)處理干凈后,用瀝青砂或細(xì)粒式瀝青混凝土填充、搗實(shí),并用烙鐵封口,撒砂,掃勻;也可以采用乳化瀝青混合料填封。

二是輕微龜裂可采用刷油法處治,或進(jìn)行小面層噴油封面,防止?jié)B水?dāng)U大裂縫;大面積龜裂、網(wǎng)裂采用加封層或?yàn)r青表