瀝青路面高效能裂縫養護技術探析

葛春雷

（河北路橋集團第一工程有限公司，河北 石家莊 054001）

0 引言

瀝青路面的裂縫養護是設計年限內經常性小修保養和大中修工程中必不可少的養護內容。對瀝青路面通車1～2年后出現的初期裂縫，通常采用灌縫補平的方法封填裂縫處雨水下滲通道；對通車3年以后出現的中后期的縱橫向裂縫和網裂裂縫，常采用一般表處或封層等處治方法；但在通車5年左右，有些路面就需要進行大修。裂縫發展初期對路面的結構和表面性能不會造成嚴重的破壞，采用性能良好的填縫養護基本能滿足道路的使用要求；在裂縫發展的中后期，通過設計合理的表面處治結構性的重鋪，也可恢復瀝青路面的使用性能。但對中等以上程度的裂縫，處治效果不佳，一些路段在裂縫處治后不久又出現大面積的損壞，處治后路面處于良好服務狀況的時間通常只有1～2年甚至更短，出現當年修了當年壞、今年修了明年壞的現象，造成養護經費的極大浪費。本文重點研究瀝青路面裂縫處治效能的綜合評價，單條裂縫的填封處治技術，以及新型抗裂防水瀝青面層結構修筑技術，以達到延長瀝青路面使用壽命、節約養護成本、提高服務水平的目的。

1 瀝青路面裂縫處治效能綜合評價

在滿足材料性能要求的前提下，瀝青路面單條裂縫處治效能綜合評價包括耐久性評價、經濟性評價和工藝評價三個方面。綜合評價結果用綜合評價指數表示。

1.1 耐久性評價指數（DEI）

單條裂縫的耐久性評價指數是再次出現開裂的月份數與目標值的比值關系；罩面處治的耐久性評價指數是裂縫再次大面積出現的月份數與目標值的比值關系。綜合調研資料建議取3年（即36個月）為滿意值。DEI的計算公式如下：

1.2 經濟性評價指數（EEI）

經濟性評價指數是處治費用單價的基準值和評價對象單價的比值，其計算公式如下：

1.3 工藝評價指數（PEI）

工藝評價反映了罩面處治裂縫技術的先進程度，對單條裂縫和罩面處治工藝，評價指數的計算公式分別如式（3）和式（4）所示：

式中：N和N1為非理想工藝數；N2為半理想工藝數。

2 單條裂縫填封處治技術

2.1 單條裂縫填封處治的最終目的和效果

單條裂縫填封處治的最終目的和效果為：恢復瀝青路面行車的平穩性和舒適性；恢復瀝青路面局部強度和承載能力；彌補裂縫處原有瀝青路面強度的不足；避免瀝青路面引發進一步的破壞。

2.2 單條裂縫填封處治原理

（1）裂縫壁面的要求

裂縫壁面應堅實無松散料，清潔、干燥，且具有適當的溫度。

（2）填封材料的要求

填封材料應具有較高的黏結性，一定的韌性，足夠的彈性和延展性，較強的黏附性，良好的高低溫穩定性和耐老化性。

（3）修補時期

根據瀝青路面不同時期裂縫位移變化的記錄，選定瀝青路面裂縫修補較佳的時期為春季的4月至5月初，此時為中等涼爽溫度，填封材料受拉、壓應力都較小。

（4）單條裂縫冷補振動修補法處治技術

對裂縫首先采用鉆式跟蹤開槽作業，避免裂縫處漏開、多開現象。清槽后依次向槽內進行灌縫、填料，采用針狀插入振動器在灌縫和填料之后分別進行一次、二次振搗，以加速灌縫料向下和縫周邊空隙的滲透與黏結，增加灌縫料的振搗滲透性和裂縫填料的振搗密實性，與原瀝青路面連成一體，從而有效地抵制雨水、車輛等外因對路面單條裂縫的破壞，達到提高路面使用壽命的目的。

3 新型抗裂防水瀝青面層結構修筑技術

抗裂防水瀝青面層是采用高性能改性乳化瀝青對兩種或兩種以上單一粒徑碎石進行嵌鎖膠結而形成的抗裂防水復合材料，是一種新型抗裂防水瀝青面層結構。

3.1 抗裂防水機理

（1）高性能的改性乳化瀝青，在面層或基層上形成一層較厚、致密、牢固的瀝青膜，對面層或基層施工初期的溫縮、干縮裂縫起到了灌縫密閉作用，筑起了抗裂防水的第一道防線。

（2）采用灑布四層黏稠改性乳化瀝青加四層單粒徑碎石施工工藝，可使石料通過下層的瀝青黏結料牢固黏附于面層或基層上，緊密嵌擠形成嵌鎖結構，通過車輛的碾壓，對面層或基層中新出現的裂縫重新進行密閉，筑起了后期抗裂防水的第二道防線。

（3）在道路的運營期，抗裂防水層具有適應相對線性微量變形的能力，阻斷了路面面層與基層相互間的關聯開裂，筑起了路面抗裂防水的第三道防線。

3.2 抗裂防水瀝青面層的特點

與常規封層采取的反向對立式的“硬防水”理念不同，新型防水層采取的是同向適應式的“軟防水”全新設計理念。在對瀝青材料質量的要求上，新型防水層所要求的改性瀝青的質量要高于常規封層的改性瀝青的質量，特別是黏結強度、軟化點、低溫柔性、5℃延度等指標要高于常規封層的改性瀝青。在碎石材料的使用上，新型防水層所選用的是兩種單一粒徑碎石，且有不同階段的抗裂與防水的功效，常規封層選用的米石雖然滿足了臨時通行的要求，但所含石粉大大降低了抗裂與防水效果，而且易影響面層與面層的黏結；在抗裂與防水結構設計上，新型防水層的石料相互之間形成的是緊密嵌鎖結構，在高黏彈改性瀝青復合下，既有很高的強度，又有很好的彈性，且能夠適應路面溫度變形的需要，充分吸收路面面層溫縮開裂的應力，達到抗裂與防水的雙重作用。

3.3 抗裂防水瀝青面層性能分析

該抗裂防水層力學分析有限元模型（見圖1）是通過國際上應用廣泛的MIDAS系列軟件中的GTS建立的。模型中，底邊界無豎向位移和水平位移。計算單元網格均由計算機根據設定自動生成。

圖1 分離的網格模型

圖1中模型的尺寸：直徑10cm；上層厚度為0.90cm，下層厚度為1.40cm，上部是粒徑為8～10mm的碎石材料，下部為粒徑為13～15mm的碎石材料，中間設置接觸單元模擬上部下部之間的滑移。

抗裂防水層有限元分析結果表明：在水平方向上施加剪切力，通過理論計算得到抗裂防水層整體位移為0.291 8cm，上層變形為0.218 2cm，下面層變形為0.079cm，能夠適應路面溫度變形的需要，抵消反射裂縫開裂變形的大小，防止把反射裂縫的抗裂防水層拉裂。

抗裂防水瀝青路面內部節點應力分布顯示，最大的抗剪強度為0.264 5MPa，能夠充分吸收路面面層溫縮開裂所引起的剪應力。

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