瀝青路面裂縫的成因及其防治與修補技術

秦澤豹

（中交遠洲交通科技集團有限公司，河北 石家莊 050037）

0 引言

瀝青路面因其平整度好、整體性強、便于維修等優點，在新建和改造的公路中得到了廣泛的應用[1-5]。由于我國交通情況復雜，瀝青路面受到各種車輛荷載和外界因素的影響，導致性能劣化，產生各種病害，從而影響瀝青路面使用壽命。

裂縫是瀝青路面的主要病害類型，當瀝青路面產生裂縫時，裂縫尖端的應力集中現象會進一步加劇裂縫發展，最終影響路面結構層，加速道路路面性能下降[6]。因此，裂縫的產生機理、防治措施和修復技術成為工程技術人員關注的熱點問題。

本文根據已有的研究成果，對瀝青路面的裂縫成因進行分析，闡明了瀝青路面裂縫的防治關鍵點和常用的修復技術，可為工程技術人員提供參考。

1 瀝青路面裂縫類型及成因分析

隨著道路投入運行時間的增長，無論是柔性基層還是半剛性基層的瀝青路面均會產生裂縫。根據產生機理的不同，裂縫的類型可分為荷載裂縫、溫度裂縫和反射裂縫。

1.1 荷載裂縫

車輛荷載的長期作用是導致瀝青路面產生荷載型裂縫的重要因素，形成荷載型裂縫的機理主要有兩種。

（1）車輛荷載的連續作用，導致基層的拉應力降低。當車輛荷載產生的拉應力大于基層材料的拉應力時，底部開裂，之后隨著車輛荷載的持續作用，底部裂縫反射至上部，致使瀝青面層開裂。

（2）在車輛荷載作用下，其輪跡與瀝青路面交界邊緣會產生較大的剪切應力，形成路表縱向裂縫。調查表明，車輛荷載作用下產生的裂縫也可以是從路面往基層發展，不一定是由基底向路面發展。

瀝青路面荷載裂縫產生的主要因素包括結構設計不合理、施工質量差、材料性能不足等。典型的荷載型裂縫如圖1所示。

圖1 荷載裂縫示意圖

1.2 溫度裂縫

瀝青路面的橫向裂縫（如圖2所示）大都是溫度裂縫，分為低溫開裂和溫度疲勞開裂兩種情況。

圖2 溫度裂縫示意圖

（1）低溫開裂一般是因為交通路面晝夜溫差大造成的。當溫度突然降低時，雖然瀝青路面的強度得到提升，但是其變形能力則會下降；溫度的降低，還會使瀝青路面面層和底層產生溫度梯度，導致路面面層和底層分別產生拉應力和壓應力。在正常的溫度范圍內，瀝青路面變形產生的應力能夠隨時間松弛，但是較快降溫，使瀝青路面產生的應力不能及時得到松弛，加上強度增加導致的變形能力下降，綜合作用之下，產生裂縫。

（2）溫度疲勞開裂一般發生在溫度不是很低，但是變化較頻繁的地區。高低溫循環變化的情況下，產生的溫度應力會使瀝青混合料的勁度模量和極限拉伸應變能力下降，應力松弛能力降低。因此在溫度不是很低的情況下產生裂縫，并隨著路齡的增長，裂縫不斷增加。

1.3 反射裂縫

瀝青路面產生反射裂縫的根本原因是交通荷載作用下的拉應力和溫度變化作用下的收縮應力耦合作用，在基層產生應力集中，當拉應力超過基層的抗拉強度時，瀝青路面基層開裂，并逐步向上擴展，形成反射裂縫。

2 瀝青路面裂縫的預防措施

瀝青路面基層需要在原材料、瀝青層厚度、集料拌和等方面采取有效措施，才能有效預防裂縫的產生。

2.1 優選材料

集料方面，為了確保基層表面的平整度和均勻性，避免表面離析，不建議采用粒徑過大的粗集料。粗集料應保證干燥、形狀規則、有較強的耐磨性和強度[7]。盡量選擇顆粒級配較好的細集料，能有效降低水泥混合料的水泥用量，提高穩定性。

瀝青混合料方面，為了防止溫度裂縫的產生，要選擇松弛性較好的優質瀝青材料，可有效松弛瀝青路面因溫度變化而產生的應力，保證瀝青層有較強的抗溫度變形能力，在滿足穩定性的條件下，盡量選用針入度大的瀝青材料。

2.2 加強設計

瀝青層厚度應該根據不同的地區選取對應的厚度參數，一般在試驗路段按照規范要求進行基層檢測，預防干縮裂縫和溫度裂縫的產生。

在瀝青路面中設置中間層，可有效防止基層裂縫延伸至其他結構層，保證各個結構層的穩定。也可鋪設玻纖格柵，提高瀝青路面抗低溫開裂的能力，有效防止底層裂縫向路面反射。

在瀝青材料的拌和中可摻入其他材料，以增強瀝青路面抗裂能力。如摻入石棉纖維[8]材料可以有效防止溫度裂縫產生，使瀝青路面在較高的溫度下依舊能保持較好的穩定性；摻入自愈合微膠囊[9]，使瀝青路面具有自愈合微裂縫的能力。

2.3 控制拌和

嚴格根據設計要求控制水泥用量，水泥用量過少會降低瀝青路面的穩定性，用量過大則會加快瀝青老化，提升開裂的風險。

嚴格控制拌和料用水量，含水量過大不僅會使瀝青混合料難以壓實，還會將水泥漿等漿料提到碾壓層表面，造成底部漿料過少，大幅降低基層強度，容易產生裂縫，含水量過小則直接影響混合料的強度，難以碾壓密實，容易產生細小裂縫[10]。

拌和時，還應該控制拌和時間在1min以上，確保瀝青混合料拌和均勻。

綜上所述，提高瀝青路面的抗裂能力，可以通過采取優質的原材料，設計方面采取有效的控制措施，如設置中間層和摻入其他材料等，以及控制拌和料的用量和拌和時間。

3 瀝青路面裂縫修補技術

采取有效的裂縫預防措施，能防止瀝青路面裂縫產生，但也很難實現完全不產生裂縫的情況。當瀝青路面產生裂縫需要修復時，可采用的修復技術有無損貼縫技術、開槽灌縫技術、路面再生技術等，本文重點介紹無損貼縫技術和開槽灌縫技術。

3.1 無損貼縫技術

對于裂縫寬度小于5mm，破壞深度淺的瀝青路面，建議采用無損貼縫技術。該技術采用的自粘貼縫帶主要成分是高分子聚合物，其粘貼效果好、施工工藝簡單、修復開放交通時間快，是無損修復瀝青路面裂縫的常用技術，具體施工工藝如下：

（1）檢測裂縫寬度，根據測量的裂縫寬度，選擇采用的貼縫帶規格，通常對于寬度小于5mm的瀝青路面裂縫，采用規格為5cm的貼縫帶。

（2）依據《公路養護安全作業規程》JTG H30-2015[11]進行交通路面的安全布控，設置專門的交通指揮人員和安全專員，要求相關的人員、材料、機器就位，各司其職。

（3）使用吹風機、刷子等工具清潔和平整裂縫，使裂縫無凸起、松散或油痕等污物，以確保貼縫帶修復效果。如果裂縫寬度大于5mm，需先灌注高分子密封膠。

（4）將貼縫帶的隔離紙撕去，粘性面朝下，對準裂縫中心線，將貼縫帶平整的貼上。之后用滾筒碾壓，直至貼縫帶熨貼至地面，以確保貼縫帶和路面合為一體。

（5）貼縫帶粘貼完成，無氣泡、褶皺，并將端部處理完畢后，即可開放交通。

需注意的技術要點：施工溫度低于15℃時，需要先刷膠或用柴汽混合油（柴油和汽油比例1:1）刷在裂縫兩側，再粘貼，或采用加熱方式進行粘貼；不規則的裂縫，可將貼縫帶裁剪，按照裂縫走向進行粘貼，在貼縫帶的重合處，形成80~100mm的重疊厚度。

3.2 開槽灌縫技術

對于裂縫寬度大于5mm，破壞深度較深的瀝青路面，建議采用開槽灌縫修補。該技術的原理是開槽使裂縫上部形成滲流通道，增加灌注材料和裂縫壁面的接觸面積，通過利用灌注材料自身的流動性和滲透性滲入深層裂縫，達到填補和修復路面裂縫的目的。開槽灌縫技術修補后的瀝青路面抗拉應力、抗剪應力和耐久性都能得到提高，是修復瀝青路面深度裂縫的主要技術，具體施工工藝如下：

（1）對檢測路段裂縫進行調查，分析裂縫成因，對于寬度大于5mm的瀝青路面裂縫，采用開槽灌縫技術。

（2）調查該路段交通量，避免高峰期施工，依據《公路養護安全作業規程》（JTG H30-2015）進行交通路面的安全布控，設置專門的交通指揮人員和安全專員，要求相關的人員、材料、機器就位，各司其職。

（3）采用開槽機沿瀝青路面裂縫進行跟蹤開槽，切出規則整齊的槽口。

（4）采用吹塵機、鋼絲刷等工具，對槽口進行清縫處理，將槽內碎渣和裂縫兩側至少50cm范圍內的污物清理干凈。

（5）用熱氣噴槍對裂縫縫隙進行加熱除潮，除去潮氣的同時使裂縫產生熱接觸效應，便于灌縫料和縫壁、縫底的粘結。之后用灌縫機將灌縫料填入裂縫中，使填縫料充盈飽滿并溢出1cm左右。

（6）一般在施工結束后15min可開放交通。

需注意的技術要點：禁止開槽機停頓或掉頭，控制瀝青路面開槽寬在1.5~2cm、深1~3cm；嚴禁在潮濕或溫度低于5℃時的條件下施工，否則會降低灌縫料的粘合力，造成脫落，影響施工質量；應注意控制施工溫度，如FG903填縫料，在175~190℃之間。

4 結束語

本文介紹了瀝青路面裂縫的類型及形成機理，分別闡述了瀝青路面裂縫的預防措施和修補技術，得出以下結論，供工程實際參考：

（1）原材料、設計方案、拌和料質量均會影響瀝青路面的抗裂能力，在施工期間應做好瀝青路面裂縫預防措施。

（2）裂縫寬度小于5mm的情況下，建議采用無損貼縫技術。

（3）裂縫寬度大于5mm的情況下，建議采用開槽灌縫技術。