高速公路路面裂縫產生的原因及養護技術

張虹雨，韓亞歌

(河南眾合人力資源管理服務有限公司，河南 鞏義 451200)

0 引言

高速公路投入運輸以后，盡管采取了相應的養護措施，然而隨著時間的推移，難免會出現很多問題。而裂縫問題是其中最常見，也是危害最大的一個問題。瀝青材料自身具有一定的特殊性，在高溫高熱條件下會發生分解，由此會影響到其粘結力，進而會產生裂縫，嚴重影響到道路的使用性能。所以，應加大對高速公路的養護力度，并且使用合理的預防性養護措施，提高其使用壽命。

1 高速公路路面裂縫形成的原因

1.1 環境因素

作為感溫性相對較強的材料，瀝青的性能很容易受外部溫度的影響，所以，造成該路害的關鍵因素就是環境溫度。當外界溫度相對偏低時，瀝青鋪到混凝土上，溫度降低使得混凝土收縮應力超出其抗拉強度，最終引發路面發生開裂。該類裂縫剛開始只是分布于里面表層，隨著深度逐漸增加，如果天氣溫度驟升或者驟降，就會導致混合料勁度模量不再處于穩定狀態。同時若各種極端惡劣天氣反復出現，就會造成路面混合料的疲勞強度逐漸下降，應力松弛性逐漸降低，長此以往導致許多的小裂縫連成線，進而出現大裂縫，或出現坑洞，嚴重的還會導致高速公路的結構性破壞，影響到道路的通行。

1.2 材料因素

高速公路建設過程中大部分采用的是混合料膠結瀝青，各個成分的配比直接決定了其抗裂性。路面裂縫的產生與混合料性能存在著非常緊密的聯系，通過分析數據資料得出，與正常配比的瀝青相比較，混合料占比較低的瀝青，其低溫延展性、路面軟化程度、滲水系數均明顯降低。瀝青質和飽和分含量有了很大提高，芳香酚與膠質含量明顯降低，抵抗分裂應力性能也不足，老化程度比較厲害。

1.3 施工因素

作為國內高速公路路面的主要結構，瀝青路面主要包括以下幾部分內容：面層，基層，墊層。綜合分析得出，裂縫的產生也與施工因素存在著很大的關系。根據我國路橋項目的施工規范，大部分高速項目均能夠做到布置上述3層集料。但是，有些項目在施工當中，面層使用了相對較多的細骨料，使得密級配混合料細骨料有所增加。鋪完路面之后，無法承擔高溫條件下的路面荷載，由此造成瀝青粘結應力的流失加快，從而造成相應的老化問題。

1.4 養護因素

國內主要采用矯正性養護措施來對公路進行管理，也就是當公路發生大面積或者局部損壞時，使用相應的維護技術來處理。該方法貽誤了公路維護的良好時機，造成的后果也比較嚴重，必須要引起相關各方的注意。瀝青路面投入使用以后會受到一系列因素的作用，將產生各種類型的病害，在剛開始產生病害時，若不選擇科學合理的方法來進行處理，病害將立即蔓延、惡化，影響到行駛安全，并且還會導致后期維護成本的提高。

2 預防性養護技術在高速公路養護中的應用

按照上述因素以及維護措施，國內公司研究出一系列的新技術，從施工階段進行分析，主要包括以下2種方法：常規養護與新技術預防性養護。

2.1 常規養護方法及其不足

按照當前的技術方法，常規技術手段包括微表處、稀漿封層、霧封層等。根據路面產生的裂縫、松散等局部破壞，現實中一般采用就地熱補的模式來進行處理，完全去掉受損部位的瀝青，必須確保去除徹底，然后通過熱瀝青混合料進行填充，并碾壓密實。但該技術的不足在于是一種冷接縫方法，因此在冷熱相間的瀝青交接部位必然要留下縫隙，如果壓實工作不到位，那么將導致路面在短期之內還會再次受到破壞，不僅如此，從路面中扣出的舊瀝青被丟掉，還會造成不必要的浪費，污染生態環境。

2.2 XMLY再生修復技術的適用范圍、原理以及具體步驟

2.2.1 適用條件

瀝青路面再生修護劑中包含納米材料與高分子活化物質，能夠更好地滲到瀝青層孔隙以及小裂縫之中，之后就會發生相應的物理化學反應，能夠有效浸潤激活老化瀝青，使其3大指標得以還原，增加其基質，對集料進行再次粘合，延緩老化，使其性能得以恢復，浸潤激活之后就會在路面產生一層良好的保護層，可以完全將路表水分阻斷，使其不能滲透到基層之中，對于妥善處理低溫環境下的路面凍融裂縫問題起到良好的效果。

這種方法有其自身的適用范圍，例如各種早期損壞，早期微裂縫、路表集料松散等，詳細內容為：在原路面路表出現寬為1～3 mm的微小裂縫，原路面路表比較松散，產生麻面，路表面結構強度完好，而瀝青老化或剝落。當路面結構強度及結構完好，但表面滲水系數增大，路面出現滲水嚴重或較嚴重的情況。上述條件都可以適用這種方法。

2.2.2 基本原理

瀝青路面修護劑根據相應的工藝，通過專門的灑布機將瀝青混合料噴灑到路面上，然后其中的某些材料會流到路面的微裂縫中，還有一些會從孔隙滲透至路面結構層中。瀝青路面設計時通常存在著空隙率，而那些出現早期損壞(掉粒、松散等)的路面同樣具有空隙，所以，可以將那些存在掉粒、松散且沒有裂縫的瀝青路面看作是一種理想的多孔介質。

其具體滲透深度可以通過下面的公式進行求解：

H=2k(P0-P1)/(υ0φμ-2kρg)

其中，φ代表瀝青路面的孔隙率，μ、ρ、k3者分別代表流體材料的黏度、密度與滲透率，υ0、P0分別代表配灑初速度與壓力，P1表示深度為H 的斷面上的壓力。

由上可以看出，H是壓強差、空隙率及噴灑初速度的函數，前者的數值愈大，H的數值也就大；滲透系數越大，H的數值就愈高；在雨過天晴之后，道路各個層的含水量均有所提高，如果P0保持不變，那么壓差就會減小，同時H也會減小。

作為溶劑型材料，可把它看作是一種不可壓縮的流體。在這里，以路表面處的微裂縫面A 及該物質流入其中最低面為B過流斷面，當灑布機將瀝青噴灑以后，過流斷面A處時，假設這個時候其流速大小是VA，達到位置B的時候是VB。兩個平面A和B之間的垂直距離為H，該指標即為養護材料滲透到其中的深度。由此該物料流入到縫隙中，會將縫隙填充密實，形成了厚度為H的結構層，能夠充分地密封住道路路表。

2.2.3 主要步驟

具體的操作過程中，該方法包括3個基本步驟，首先，經過路表的微小空隙與裂縫，該物料里面包含的活性物質會在短時間之內從表層滲透到里面，然后就會激活其中的老化瀝青，使其性能恢復，同時還會自動將裂縫彌合，補充瀝青結合料，使原本松散的集料粘結力增強，修復路表0～15 mm的表層，有效密封表層結構。其次，由于受到外力與自重雙方面的影響，其中的活性物質會一直處于滲透狀態，逐漸修復深層結構。再次，使表層結構穩定加固，提升道路綜合性能，增加其使用壽命。

3 結語

預防性養護措施對告訴公路的使用年限有著直接影響。近年來，新型XMLY技術逐漸引用到高速公路養護中，取得了良好的效果。該技術成本相對較低，且不會對車輛正常通行造成很大的影響，除此之外，維護效果不錯。采用這種新方法，能夠明顯減少運營商的養護費用，有助于保護環境，對我國高速公路養護技術的發展起到很大的推動作用。