市政道路瀝青路面裂縫成因與防治策略

馮登科

摘 要：市政瀝青路面長期處于外界復(fù)雜多變的環(huán)境下，勢必會(huì)出現(xiàn)裂縫、坑槽、車轍、擁包等病害，如不能及時(shí)處理，病害極易擴(kuò)散，導(dǎo)致路面大范圍破壞，嚴(yán)重影響車輛行駛安全性和路面自然用壽命。路面病害具有普遍的存在性，造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，其破壞類型、成因及破壞后的修補(bǔ)措施一直是路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究熱點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：市政道路；瀝青路面；裂縫成因

裂縫是瀝青路面最常見的病害，裂縫產(chǎn)生初期對瀝青路面使用性能影響并不大，主要是對道路美觀產(chǎn)生一定影響。但隨著裂縫的不斷擴(kuò)展，不僅會(huì)降低瀝青路面的使用性能，還將加重路面病害程度，呈現(xiàn)惡性循環(huán)地發(fā)展?fàn)顟B(tài)。這與瀝青混合料的性質(zhì)、天氣情況、交通量等因素密不可分，裂縫的產(chǎn)生往往具有規(guī)則性，且較為稠密、相互聯(lián)系，甚至出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫。在行車荷載長期反復(fù)作用下，極易破壞路面結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響行車舒適性及安全性。為此，必須分析瀝青路面裂縫產(chǎn)生的具體原因，采取有針對性、指導(dǎo)性的處治措施，這對增強(qiáng)路面使用性能、降低公路養(yǎng)護(hù)成本，增加路面使用年限具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 瀝青路面裂縫類型及成因

按瀝青路面產(chǎn)生裂縫的原因，裂縫可分成荷載型裂縫和非荷載型裂縫。荷載型裂縫主要由于路面設(shè)計(jì)不周或施工原因，結(jié)構(gòu)層本身強(qiáng)度不足，不能適應(yīng)日益增長的交通量及軸載作用而產(chǎn)生的強(qiáng)度裂縫，最初一般表現(xiàn)為縱向開裂，然后發(fā)展為網(wǎng)裂，由于我國普遍采用半剛性基層瀝青路面設(shè)計(jì)的前提下，這一類荷載裂縫并不是主要的。非荷載裂縫主要有兩種，一種是基層開裂在路面形成反射裂縫，一種是瀝青路面本身產(chǎn)生的低溫裂縫。我國新建高速公路早期路面開裂主要為非荷載裂縫，應(yīng)該給予極大的重視。

1.1 路面龜裂裂紋

瀝青因其特有的性能被用于公路路面施工中，施工初期其容許拉應(yīng)力比較大，但公路建成后由于長時(shí)間的老化以及車輛荷載的反復(fù)作用，瀝青的容許拉應(yīng)力會(huì)大幅度降低，從而導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)網(wǎng)格狀龜裂裂縫。隨著龜裂程度的加深，大量的水分有可能進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層的內(nèi)部，導(dǎo)致坑槽等嚴(yán)重病害發(fā)生。

1.2 路面橫向裂縫

溫度應(yīng)力是公路瀝青路面中橫向裂縫損害產(chǎn)生的主要原因之一。通常而言，瀝青材料在低氣溫狀態(tài)時(shí)其面層會(huì)產(chǎn)生收縮拉應(yīng)力，當(dāng)收縮拉應(yīng)力的強(qiáng)度超出瀝青路面的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，則會(huì)造成瀝青路面的開裂，通常瀝青路面的橫向收縮不足，因此在瀝青路面極容易產(chǎn)生橫向的收縮裂縫。其次，如果瀝青路面材料處于溫度的反復(fù)升降狀態(tài)下，會(huì)在瀝青路面材料內(nèi)部出現(xiàn)反復(fù)的溫度應(yīng)力，導(dǎo)致瀝青路面的面層出現(xiàn)疲勞開裂問題。

1.3 路面縱向裂縫

縱向裂縫也是公路瀝青路面的病害形式之一。在進(jìn)行公路路基壓實(shí)施工工序時(shí)，如果壓實(shí)度不符合相關(guān)規(guī)范，或者由于荷載作用力超過了路面的承載力，都會(huì)引起路面縱向裂縫的產(chǎn)生。此外路面的排水設(shè)施不符合標(biāo)準(zhǔn)或公路施工還不完善，導(dǎo)致的路基水毀以及路基沉降問題同樣能引起縱向裂紋出現(xiàn)。

1.4 路面反射裂縫

反射裂縫的形成原因主要是瀝青路面下承層的裂縫傳遞到瀝青路面面層的裂縫，特別是對于采用半剛性基層的瀝青路面而言，由于溫度以及環(huán)境變化導(dǎo)致半剛性基層出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫或者干縮裂縫，這些裂縫都會(huì)造成瀝青面層底部的應(yīng)力相對集中，從而使裂縫向公路路面進(jìn)行擴(kuò)展，最終導(dǎo)致了反射裂縫的產(chǎn)生。

2 市政道路瀝青路面裂縫防治策略

2.1 工程概況

本文以某市政工程兩個(gè)車道進(jìn)行灌縫施工，據(jù)結(jié)果顯示，與不開槽方式相比，開槽灌縫方法效果更佳。根據(jù)工程實(shí)際情況，可選擇的具體裂縫灌縫方案如下：

標(biāo)準(zhǔn)槽灌注方案：該方案主要在縱向裂縫密封使用。機(jī)械開槽原裂縫后，僅密封灌注槽體即可。因貼封帶未設(shè)置到槽口兩側(cè)，可大大降低車輪接觸密封膠的面積，在氣溫較高的時(shí)間段施工時(shí)，可起到良好防粘輪效果。

寬槽貼封方案：水平向上，該方案能夠?qū)⒏鼮閺V大的伸拉空間提供給裂縫槽內(nèi)的密封膠。一般情況在主要用于較大溫差，且裂縫較少的地區(qū)。

2.2 施工流程

1）施工準(zhǔn)備。施工前，需詳細(xì)檢驗(yàn)使用材料，且按照路面裂縫實(shí)際情況，進(jìn)行補(bǔ)縫設(shè)計(jì)方案的確定，并對切槽寬度的確定。除此之外，需按照刻槽寬度進(jìn)行機(jī)械刀片的安裝。并對開槽機(jī)械、灌縫機(jī)械進(jìn)行調(diào)試，保證具有良好技術(shù)狀態(tài)。同時(shí)按照路面裂縫實(shí)際情況，進(jìn)行補(bǔ)縫設(shè)計(jì)方案的合理確定，待灌縫機(jī)開啟后，及時(shí)將密封膠摻加到密封膠加熱罐內(nèi)。根據(jù)材料施工情況，進(jìn)行加熱、拌和施工。本次試驗(yàn)段加熱溫度可控制在175℃～204℃，需根據(jù)所用機(jī)械合理控制溫度。加熱階段可在卡車后面掛好灌縫機(jī)，且在卡車上安裝好各類部件，如密封膠、開槽機(jī)等，向施工指定位置拖送，施工區(qū)設(shè)定為半幅，并將其封閉。

2）開槽施工。根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理確定開槽尺寸，要求先將開槽機(jī)械的開槽深度調(diào)節(jié)好，隨后實(shí)施開槽施工。施工過程中，需嚴(yán)格按照裂縫寬度實(shí)際情況，進(jìn)行開槽尺寸的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，保證其與設(shè)計(jì)要求相符。根據(jù)技術(shù)要求，待裂縫灌縫放樣后，即可進(jìn)行下一階段施工。

通常情況下，可在溫度較低的早晨進(jìn)行開槽施工，一般以1.2到2.0cm作為橫向裂縫開槽寬度及深度，當(dāng)無法在裂縫2邊切出新面，應(yīng)適當(dāng)加大開槽寬度，如1.5cm左右。只有確保開槽深度相同，才能保證刻槽機(jī)運(yùn)行過程中，切割片符合裂縫需求。如選用標(biāo)準(zhǔn)槽貼封等方法，則需在1：1控制深寬比例。開槽環(huán)節(jié)，需對各個(gè)部件進(jìn)行及時(shí)清理，防止舊瀝青、密封膠等粘黏到刀頭、墊片等上面，保證新切面存在于裂縫兩側(cè)，為合理控制開槽寬度，需做到刀片及時(shí)更換，以此達(dá)到灌封膠用量減少的目的。

3）清縫。槽內(nèi)雜物如碎渣等選取鋼刷清理，或裂縫兩側(cè)10范圍內(nèi)灰塵選取機(jī)械帶的吹風(fēng)機(jī)等設(shè)備徹底清理干凈，確保槽口干凈、干燥。

4）灌縫施工。在槽內(nèi)充分灌入密封膠，縱向裂縫無需貼封，保證密封膠和路面高度一致。補(bǔ)縫時(shí)，如氣溫在5℃以下，如選取預(yù)熱設(shè)備及時(shí)預(yù)熱開槽位置，如該溫度條件下預(yù)熱無法進(jìn)行，則直接補(bǔ)縫施工，將大大減小密封膠粘結(jié)性能。如補(bǔ)縫時(shí)溫度在5℃以上，則無需實(shí)施預(yù)熱施工，但進(jìn)行預(yù)熱施工后，則具有更好的補(bǔ)縫效果。如175℃～193℃之間為密封膠加熱溫度范圍，可選取灌縫機(jī)刮平器壓力噴頭在槽內(nèi)均勻灌入密封膠，且在裂縫兩側(cè)設(shè)置寬度、厚度符合設(shè)計(jì)要求的封層。如選取標(biāo)準(zhǔn)槽貼封施工方法，槽內(nèi)兩側(cè)在施工后極易產(chǎn)生貼封帶，10到20cm為貼封兩側(cè)寬度范圍，1到3mm則為貼封厚度范圍。灌注遍數(shù)為2遍，根據(jù)槽深度第一遍進(jìn)行50%灌注，第二遍需灌滿密封膠，后在槽口兩側(cè)位置分別貼封1到2cm。通過灌注施工，可降低密封膠冷卻后凹陷率。

5）開放交通。灌縫選取密封膠施工，充分冷卻密封膠后，即可清理干凈路面碎渣，之后允許車輛通行，通常情況下，可在15min內(nèi)控制冷卻時(shí)間。由于冷卻收縮作用，在槽體中間位置密封膠極易產(chǎn)生微小凹陷問題。經(jīng)大量實(shí)踐表明，此類凹陷不影響裂縫密封效果。除此之外，需嚴(yán)格按照氣溫實(shí)際情況，合理確定交通開放時(shí)間。

3 結(jié)束語

綜上所述，裂縫作為瀝青路面最主要的損害之一，長期以來都是市政道路路面工作的重點(diǎn)。瀝青路面面層開裂加速路面基層的水損壞，嚴(yán)重影響瀝青路面使用壽命。目前瀝青路面常用的裂縫修補(bǔ)技術(shù)主要以灌封、填縫、貼縫為主。灌封技術(shù)的應(yīng)用，可有效封堵裂縫，提高工程質(zhì)量。

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