半剛性基層瀝青路面綜合抗裂技術研究

王自偉 徐宏燁 河南省交院工程檢測科技有限公司

半剛性基層是我國瀝青路面的主要基層形式，由于半剛性基層的膨縮系數較大，很容易產生收縮裂縫，進而引發面層反射裂縫，當基層內滲入水后很難排除，將會損壞路基路面，導致半剛性基層強度下降。裂縫是半剛性基層路面最突出的病害，很多病害都是因裂縫而起，因此，我們必須抓住問題本質，在解決裂縫上下功夫，提出切實可行的抗裂措施。

一、裂縫形成機理

（一）水泥穩定碎石基層開裂機理

無機結合料、骨料、細集料和水是半剛性基層的組成材料，通過均勻拌和、碾壓可構成板體結構。因為混合料自身存在一定缺陷，內部材料若無法均勻分布，很可能在行車荷載和自然因素作用下出現受力不均現象，甚至產生疲勞應力。一般情況下，微裂紋都是由應力集中部位產生，在長期使用過程中，受多種因素的影響，混合料內部將會由更多新的裂紋不斷出現，同時，已經產生的裂紋將進一步發展，甚至形成貫穿整個基層厚度的裂縫，最終導致基層開裂。

（二）反射裂縫的產生機理

完成水泥穩定碎石基層施工后，由于施工不當或材料自身缺陷等等原因，將會導致水泥穩定碎石基層受力不均現象，從而產生裂縫。一般來講，半剛性基層內不僅含有微觀裂縫，還存在宏觀裂縫。若在鋪筑瀝青面層前，半剛性基層已產生了很多宏觀裂縫，這種情況下，在汽車荷載作用下基層裂縫頂端和瀝青面層底部相結合的位置很容易產生應力集中及消除現象，從而產生疲勞應力。隨著應力作用的不斷加深，瀝青面層內部的微裂縫將迅速擴展，最終形成貫穿瀝青面層的裂縫，即反射裂縫。

（三）瀝青面層裂縫的產生機理

由于混合料拌和不均勻等原因，在瀝青混凝土內部很可能形成大量細小裂縫。在荷載和溫度等因素的長期作用下，瀝青面層內部的裂縫處將會發生應力集中現象。同時，在卸除外在荷載作用時，則應力集中現象將會消除。而新的荷載作用下，還會再次產生應力集中，如此反復循環，最終導致疲勞裂縫出現，并逐漸擴展，形成貫穿整個瀝青面層的裂縫。

二、半剛性基層瀝青路面綜合抗裂技術類型

（一）瀝青面層抗裂技術

針對瀝青面層裂縫問題，可采用以下抗裂措施，第一，增加瀝青層面厚度。瀝青層厚度太薄是半剛性基層瀝青路面裂縫產生的主要原因，若厚度不足，很難滿足行車荷載和抗壓要求，只有讓瀝青層厚度適合路面交通量需求，才能保證面層應力分布合理，才能提升瀝青層面的性能，大幅降低底層應力，有效緩解瀝青層壓力。據大量實踐證明，瀝青面層為20cm 厚時，路面裂縫問題將得到有效控制。第二，通過更新技術提升路面抗裂能力。常見措施包括：抗裂材料的選擇、優化配合比等等。整體來講，可通過改性瀝青的摻加，提升混合料的韌性。通過優化配合比，可提升瀝青面層的綜合抗裂性能。或者通過加筋原理，摻加適量添加劑。

（二）基層抗裂技術

針對瀝青基層抗裂技術，可通過以下措施達到預期效果。第一，通過低劑量骨架嵌擠水穩碎石。為全面提升路面抗干縮、抗溫縮能力，可通過減少水泥用量的措施，更好地控制水穩碎石的不良化學反應。第二，采用柔性基層。相比剛性基層，柔性基層的柔性和變形力很強，在應力消除方面發揮著重要的作用，同時，可以緩解應力集中情況。

（三）界面層抗裂技術

針對界面層抗裂技術，可通過鋪設應力吸收層、玻璃纖維格柵、土工織物等方式達到抗裂效果。首先，應力吸收層可以緩解應力集中現象，且抗裂性能優良。其次，玻璃纖維格柵的耐腐蝕性、耐高溫性能及抗壓能力很強，若摻加到瀝青混合料內，可改善混合料的路用性能，減少裂縫產生。最后，土工織物能夠與多種材料充分結合，其延展性、耐久性良好，可緩解應力集中現象，且保溫隔熱性能良好，能夠有效控制基礎溫度劇烈變化和水平位移問題。

三、工程概況

某公路工程自通車運營以來，受大交通量和環境因素的影響，路面裂縫問題較為突出，局部路段病害甚為嚴重，需做結構性維修養護，一定程度上對行車舒適性和安全造成了不利影響。通過現場調查發現，本工程為半剛性基層瀝青路面，裂縫病害類型包括縱向裂縫、橫向裂縫、塊狀裂縫、網裂等。

四、半剛性基層瀝青路面綜合抗裂技術要點

想要滿足修補裂縫的作用，不僅需要性能優異的修補材料，還需完善的施工工藝，只有將兩者結合起來，才能保證裂縫修補效果良好。針對半剛性基層瀝青路面裂縫問題，若采用常規的施工工藝，很難灌到裂縫底部，難以達到預期養護效果。基于此，本文提出裂縫全深度處治施工方案。

1.清理路面。施工前，要先將路面清理干凈，針對隱性裂縫內的浮塵，可采用高壓氣槍等進行清理，保證裂縫內無雜物。

2.打全深度處治料輸送孔。按照雷達檢測情況，布設全深度處治料輸送孔，沿路面反射裂縫延伸方向布設，1.2m 為孔間距。2cm 為全深度處治料輸送孔直徑，鉆孔要直至裂縫底部。根據鉆孔深度設計要求，通過沖擊鉆打孔。

3.下全深度處治輸送管。根據設計長度，通過切割設備截取PVC 全深度處治輸送管，并將下入全深度處治輸送孔內，直至裂縫底部，保證滿足設計深度要求。

4.注射帽安裝。通過專用設備清理干凈全深度處治輸送注射帽凹型邊緣，通過鐵錘將清理后的注射帽打入管內，確保注漿帽和輸送管緊緊相連，不得出現松散現象。

5.表面封堵。在高壓作用下，為避免裂縫處治料冒出，可采用封堵板將路面表面裂縫口部位封住，做好表面封堵工作。

6.全深度處治。注射槍和注射帽可通過夾具夾緊，按照配合比設計要求，將預聚體材料輸送到注射槍口，并在此處進行材料混合，隨后利用輸送管送入裂縫處。通過一系列化學反應，材料體積迅速膨脹、固化，從而達到填充裂縫空隙的作用。

7.補焊。完成上述施工后，可將封堵板拆除，此時，若發現裂縫處治表面的處治料填充不足，或不飽滿，可作補焊處理。補焊過程中，需手持噴槍，將槍嘴與路面裂縫緊緊相貼，開啟輸出開關，向裂縫內壓入全深度處治料，一般可按每分鐘0.8m 全深度處治速度。

8.裂縫表面修整。補焊完成后，可簡單整平修補表面，保證修補表面平整、美觀，且裂縫兩端連續平順，不得出現凹凸不平情況。

9.封孔及清理。為避免處治料輸送孔被雨水、油漬等污染，在完成施工后，可采用密封膠封堵輸送孔。使用密封膠時，可對其先進行加熱處理，加熱溫度可控制在210℃以內。且保證密封膠與路面齊平，高度一致。待完成所有工序后，可清理路面，保證路面清潔無污染。

五、結束語

綜上所述，近年來，我國經濟發展迅速，瀝青路面成為高等級公路最常用的一種路面形式。在汽車荷載和溫度等因素反復作用下，瀝青路面往往會產生大量病害，特別是半剛性基層瀝青路面裂縫問題最為突出。為了有效控制裂縫，必須了解其產生機理，根據不同裂縫類型采取具有針對性的處治措施。