公路工程裂縫形成機理及修補技術研究

杜景山

摘 要：改革開放以后，國民經濟得到了迅速發展。作為交通運輸行業的主要構成成分，公路事業發揮的作用也越來越大。但因技術、自然等諸多因素的影響，我國公路路面早期病害現象較為嚴重，裂縫是路面早期病害最常見的類型之一，裂縫產生將對行車安全造成嚴重影響，進而阻礙交通運輸業的發展。為此，本文主要對公路工程裂縫形成機理及修補技術進行了分析與探究，以此帶動公路行業的持續發展。

關鍵詞：公路工程；裂縫形成機理；修補技術

中圖分類號：U415.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0117-01

1 路面病害調查及分析

我縣管轄的311國道鹿邑境內某公路工程總長度為64.284km，為雙向四車道。據統計，目前縱、橫縫總量為7萬m以上，其中4萬m需選取開槽灌縫處理。通過實地詳細調查得出，路面病害中路面裂縫所占比重較大，是路面病害的主要形式，局部位置還有坑槽、沉陷及龜裂等問題。路面全線排查統計情況如下：84173m為裂縫總量，其中60608.6m為沒有處理的裂縫，9877.1m為還需處理的橫縫，13265.5m為所需處理的縱縫，422m為需處理的不規則裂縫，3500m為全線平交道需處理的裂縫。產生此類裂縫的主要原因為嚴重的超載現象、劇烈的溫度變化、不完善的排水設施、路面厚度不足或材料質量不佳、配合比不合理等。

2 公路路面裂縫形成機理

修補裂縫前，必須先充分考慮裂縫類型及其形成機理，按照裂縫的具體類型、成因選取科學有效的修補方式，才能達到路面性能及強度有效提升的目的。

（1）龜裂形成機理。車輛載荷作用下，瀝青路面不同位置點所受應力不同，并產生交變應力，出現疲勞斷裂問題，產生裂縫，隨著荷載的反復作業，裂紋逐步向表面擴展、延伸，形成大裂縫，此類裂縫以網狀呈現，錯綜復雜，即為龜裂。龜裂直接影響路面使用性能，必須早期預防，及時治理。

（2）塊裂形成機理。瀝青針入度降低、溫縮及瀝青老化都會導致瀝青混合料變硬、變脆，進而產生塊裂。為防止此類問題出現，必須在瀝青混合料配置時，選擇良好抗老化性能的材料。并減小瀝青混合料溫縮效應，完善排水設施。

（3）橫向裂縫形成機理。溫縮裂縫作為橫向裂縫的主要類型之一，其產生原因為溫度應力變化。除此之外，橫向接縫施工不到位、接縫位置空隙大等也會有細微橫向裂紋出現，長期車輛載荷影響下，將會產生橫向裂縫。

（4）縱向裂縫形成機理。作為路面病害的主要類型，縱向裂縫一般沿行車方向分布。路基壓實度不夠、荷載作用力大于路面承載力都是產生縱向裂縫的主要原因。同時，因排水設施不到位，將導致路基內有大量地表水滲入，利用邊坡，路肩向路堤侵入，導致水長期浸泡路基，進而降低路基承載力。在車輛載荷交替作用下，也會加快路基沉陷速度，導致縱向裂縫出現于路基承載力不均勻位置。

（5）反射裂縫形成機理。因裂縫產生于下層材料，隨著時間的延長，將向上面層逐步延伸、擴張，此類裂縫被稱為反射裂縫。通常情況下，反射裂縫都會產生于舊路面加鋪新層位置。因舊路面存有裂縫問題，逐步向上擴張，導致新裂縫產生于上面層。此外，溫縮裂縫也會伴隨基層溫度變化產生，即便在新建路面同樣會向上逐步延伸，進而出現反射裂縫。路面結構各層間都存有瀝青混合料，相互膠結。因此，如小變形或裂縫存于下鋪層及基層位置，也會導致面層底部瀝青材料產生較大應變現象，如圖1所示。但具體應用中，瀝青路面材料基本不能承受該應變，極易出現斷裂問題。

3 公路工程裂縫修補技術的應用

本工程屬于改擴建工程，路面結構為兩層18cm厚水泥穩定碎石+7cm瀝青混凝土面層，通車1年后，基層水泥穩定碎石裂縫已向上面層反射，2到7mm為裂縫寬度，且路面橫、縱縫較多，不僅嚴重影響外觀質量，雨季時還會通過裂縫路面積水下滲基層，進而對路基穩定性造成極大影響，甚至危害行車安全。實地詳細調查顯示，反射裂縫為本工程路面主要裂縫類型，且呈不規則面層裂縫形狀。針對本工程路面病害情況，可選取高滲透液態灌縫技術進行施工。作為一種新型灌縫技術，高滲透液態灌縫技術可利用原材料與催化劑間的化學反應填滿裂縫，原材料化學材料產生反應時，可有效膨脹，根據自身膨脹灌滿裂縫，進而達到良好灌縫效果，也可按照灌縫施工規定，進行原材料配比的適當調整，以此對灌縫材料硬化時間加以合理控制。

3.1 技術參數

選取灌縫料作為高滲透灌縫技術施工材料，其通過2種高聚物混合形成，在路面養護及維修方面施工效果顯著。本文按照一定比例選取黑色液體A與淡黃色液體B兩種高聚物成分進行混合。此類材料一般由多元醇組合物與改性異氰酸酯混合形成，且其實測值與施工設計要求相符。通過材料性能分析（表1），如質量比為A料：B料=1：1時，則其具有較大伸長率，及較高彈性恢復率，通過膨脹作用可達到裂縫、空隙填滿功效。因此類灌縫材料具有良好抗老化、耐高溫及耐腐蝕性，裂縫修補選取此類材料，可避免裂縫再次開裂，能夠達到路面性能有效提升的目的。

3.2 配合比

為對兩種高聚物成分配合比進行準確確定，結合當地氣候情況及行車狀況，試驗得出，10到25℃范圍內，兩種體積比為A：B=2：1，外加劑選取兩種材料總體積1/9時，混合后產生反應，灌縫料粘度、穩定性及其向裂縫滲入的速度等都滿足設計要求，表明其具有良好施工質量。在此情況下，高滲透液態灌縫材料可在2—5sec內快速向裂縫滲入；20—35sec內固化成膠態。

3.3 灌封機工作原理

將一定量的灌縫料加到料斗內，隨后利用點火裝置進行導熱油加熱。隨后將導熱油壓電動機開啟，保證導熱油能夠循環流動。加熱灌縫料至預定溫度后，即可開啟引擎，啟動攪拌閥，均勻攪拌灌縫料。除此之外，選取預熱后的軟管連接噴出閥和灌縫噴槍，同時將主閥及噴出閥打開，通過噴槍將灌縫料向裂縫內灌入。灌縫前，可選取壓縮空氣吹干凈軟管。因常溫下即可使用灌縫料，無需加熱材料，只有均勻攪拌一定時間后，即可進行灌縫施工。

3.4 工藝流程

本工法施工簡單，無需進行開槽施工，可向縫內直接灌入灌縫料，具體施工步驟如下：

（1）工作面封閉。整齊規范地擺放各類標志，安全區、工作區長度必須滿足施工設計規定，并指派專人做好保通工作。（2）清縫。針對裂縫位置，選取鋼刷進行2到3遍清理，裂縫內雜物可選取空壓機進行清理。（3）涂刷介面劑。徹底清理裂縫后，即可進行介面劑涂刷作業，要求在2cm以下控制寬度，且均勻涂刷。其作用是避免裂縫內水分直接接觸灌縫材料產生反應；或增強灌縫料和路面間的粘結力。（4）配制灌縫料。先在A料內根據比例添加外加劑，隨后根據配比，利用液壓泵將兩種材料向灌封機容料斗內注入，常溫下高滲透灌縫材料即可使用，因此，可直接開啟攪拌裝置，均勻拌和兩種混合料，時間控制在10s左右，可根據裂縫長度確定成品料配制量。（5）灌縫。完成配置灌縫料后，可選取預熱后的軟管連接噴出閥和灌縫噴槍，并將主閥與噴出閥打開，進行灌縫施工。按照裂縫寬度實際情況，合理選取各種灌縫設備施工。裂縫在3mm以內時，材料注入工具可選取灌縫噴槍；如裂縫在3—7mm或7mm以上時，材料注入工具可選取注入棒，盡可能向縫內灌入材料，可在5min內完成成品料。

4 結語

綜上所述，在公路工程施工中，路面裂縫問題一直備受關注，有很多原因都會導致裂縫的出現，因此施工單位需要根據工程的實際情況對路面裂縫進行控制。在路面病害調查的基礎上，應對裂縫形成機理進行研究，選取科學有效的修補技術進行裂縫治理，可進一步提升公路工程技術性能及建設質量。

參考文獻

[1]王金山.論公路建設中瀝青混凝土路面裂縫的成因及預防[J].中國新技術新產品，2015（05）.