研究瀝青路面裂縫灌縫新技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

常麗功

裂縫一直以來都是瀝青路面常見病害問題，輕則影響瀝青路面整體外觀，嚴(yán)重時(shí)由于裂縫不斷發(fā)展和擴(kuò)大將產(chǎn)生更嚴(yán)重的破壞。瀝青路面裂縫修補(bǔ)方法有很多種，其中以灌縫的方法較為方便和快捷，效果也相對(duì)顯著。為適應(yīng)越來越復(fù)雜的瀝青路面裂縫情況，并進(jìn)一步提高修補(bǔ)效果，有必要在瀝青路面裂縫灌縫處理中引入新技術(shù)。

一、灌縫技術(shù)現(xiàn)狀

對(duì)于國內(nèi)所用裂縫修補(bǔ)技術(shù)，可將其歸納成以下兩種：第一種為以裂縫寬度為依據(jù)利用普通熱瀝青實(shí)施修補(bǔ)，需要注意的是此種方法下礦料也需要加熱到指定溫度；第二種為利用乳化瀝青實(shí)施修補(bǔ)。這兩種技術(shù)施工方法比較簡(jiǎn)單，修補(bǔ)需要的成本費(fèi)用也較低。然而，無論使用何種方法，有效期都在一年以內(nèi)，完成維修后在相同的位置容易再次開裂，因此不得不每年都進(jìn)行修補(bǔ)，不僅養(yǎng)護(hù)工作量大幅增加，而且養(yǎng)護(hù)費(fèi)用也明顯提高。

在國外，美國主要使用密封膠作為裂縫修補(bǔ)材料，該修補(bǔ)材料是聚合物改性瀝青，常溫條件下為固體，常用品種包括路守福、寶利福與蘇步福。在使用之前需通過加熱使其變?yōu)橐后w，一般需要193℃的溫度。在密封膠自然冷卻后，無論是在低溫還是在常溫條件都有良好彈性，伴隨裂縫脹縮產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形，以此始終發(fā)揮良好的密封作用。采用該材料實(shí)施路面裂縫修補(bǔ)時(shí)，一般需要配備兩臺(tái)設(shè)備，即開槽機(jī)與灌縫機(jī)，相比之下設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，所需費(fèi)用成本也較高。

二、瀝青路面裂縫類型及其產(chǎn)生原因

1.橫向裂縫

該裂縫和路面中心線基本保持垂直，但寬度不一，裂縫長(zhǎng)度有的可能貫穿整個(gè)路面，其產(chǎn)生原因?yàn)椋簽r青質(zhì)量未能滿足所在地區(qū)氣候條件要求或與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不符，導(dǎo)致面層產(chǎn)生溫度收縮或產(chǎn)生比自身抗拉強(qiáng)度大的溫度疲勞應(yīng)力；對(duì)施工縫進(jìn)行的處理不到位，使接縫不嚴(yán)密，導(dǎo)致各部位結(jié)合不良；半剛性基層因水泥劑量或施工質(zhì)量方面的原因產(chǎn)生裂縫使面層出現(xiàn)反射裂縫；其它結(jié)構(gòu)物回填處未能按照要求完成施工，或施工處理不當(dāng)，產(chǎn)生一定程度的不均勻沉降。

2.縱向裂縫

該裂縫走向和路線走向基本保持平行，縫長(zhǎng)與縫寬不一，其產(chǎn)生原因?yàn)椋郝坊盍腺|(zhì)量不合格，由于吸收膨脹導(dǎo)致路面開裂；縱向加寬未按要求施工，或碾壓不到位，導(dǎo)致加寬處產(chǎn)生沉降，引起縱向開裂；路基邊坡坡度未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，或邊坡未能壓實(shí)導(dǎo)致滑坡；邊溝深度過大導(dǎo)致填高增大引起滑坡，使路面縱向開裂；面層上的冷接縫未能按照要求做好處理，由于結(jié)合不嚴(yán)密導(dǎo)致脫離，出現(xiàn)縱向開裂。

3.網(wǎng)狀裂縫

裂縫橫縱向交錯(cuò)分布，寬度超過1mm，間距小于40mm，其產(chǎn)生原因?yàn)椋簷M縱向裂縫產(chǎn)生后不斷擴(kuò)展，特別是在我國北方地區(qū)，由于冰凍水不斷侵入造成；混合料質(zhì)量不滿足要求，拌和持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)，拌和過程中的溫度過高或儲(chǔ)料倉內(nèi)存儲(chǔ)時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致瀝青老化使混合料抵抗變形發(fā)生的能力減弱；瀝青材料技術(shù)性能較差，特別是低溫條件下抵抗變形發(fā)生的能力減弱；面層中有軟弱夾層存在，或粒料層松動(dòng)影響水穩(wěn)定性，導(dǎo)致網(wǎng)狀裂縫產(chǎn)生；面層厚度不足，使水分大量侵入，層間結(jié)合性變差，加快網(wǎng)狀裂縫產(chǎn)生速度；瀝青強(qiáng)度較低，損壞初期產(chǎn)生網(wǎng)裂，之后進(jìn)一步發(fā)展，使裂縫之間的距離變小。

4.反射裂縫

基層開裂后受溫度與行車荷載持續(xù)作用導(dǎo)致裂縫不斷反射至面層表面，面層開裂形式和基層裂縫形式大致相同。若路面采用半剛性基層，則以橫向裂縫居多，而對(duì)于柔性路面增鋪的瀝青層，其裂縫形式不一，與下承層結(jié)構(gòu)類型及實(shí)際狀態(tài)有關(guān)。該裂縫產(chǎn)生原因包括：在已經(jīng)有裂縫存在的舊路面上增鋪瀝青面層，因溫度明顯變化導(dǎo)致舊路面裂縫被拉開，使新攤鋪結(jié)構(gòu)在既有裂縫部位斷開；半剛性基層產(chǎn)生溫縮裂縫導(dǎo)致路面出現(xiàn)反射裂縫；新攤鋪而成的半剛性基層因混合料中水分不斷減少而形成一定干縮應(yīng)力，在產(chǎn)生裂縫的同時(shí)向上反射至面層結(jié)構(gòu)。

三、灌縫新技術(shù)應(yīng)用

1.技術(shù)概述

以下提出一種灌縫新技術(shù)，即冷法補(bǔ)縫，其灌縫材料為專門用于路面裂縫處理的SP高彈密封膏，采用這種材料無需加熱就能實(shí)施灌縫處理。先在灌縫槍中注滿膏體，然后由人工對(duì)灌縫槍進(jìn)行加壓處理，按照4～6MPa的壓力將灌縫槍中的膏體注入至裂縫當(dāng)中，以此封閉路面上的裂縫，瀝青與水泥路面皆可使用，并且基本不會(huì)再次產(chǎn)生裂縫。采用這種材料即便是在負(fù)溫條件下也能完成灌縫材料，操作方便。實(shí)踐表明，通過采用這項(xiàng)灌縫技術(shù)，能長(zhǎng)時(shí)間有效封閉路面上的裂縫，尤其是瀝青路面裂縫。

對(duì)于SP高彈密封膏，其配方從國外引進(jìn)，由國內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改良，研制出新型產(chǎn)品，相較于國外產(chǎn)品，除了能簡(jiǎn)化所需施工機(jī)械設(shè)備，實(shí)現(xiàn)冷法施工，為現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)人員創(chuàng)造便利條件，還能用于水泥路面裂縫處理。該灌縫材料尤其適用于夏季炎熱與冬季嚴(yán)寒的地區(qū)，適宜施工溫度為不低于-5℃，如果需要在氣溫低于-5℃的條件下施工，則要用非明火進(jìn)行必要的預(yù)熱處理。

根據(jù)該材料實(shí)際應(yīng)用效果可知，主要具有下列幾方面優(yōu)勢(shì)：其一，可實(shí)現(xiàn)冷施工，即無需加熱就能用于灌縫施工，現(xiàn)場(chǎng)施工十分方便和靈活，而且還能在負(fù)溫條件下施工，隨時(shí)對(duì)路面上的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，施工極為方便；其二，施工工藝較為簡(jiǎn)單，對(duì)于寬度小于3cm的裂縫，一般無需在其內(nèi)部填加礦料，完成灌縫后也無需在其表面撒布細(xì)砂或石屑來養(yǎng)護(hù)，在現(xiàn)場(chǎng)借助專門的灌縫槍進(jìn)行灌縫處理方可；其三，密封效果良好，因補(bǔ)縫結(jié)構(gòu)比較特殊，灌縫材料能在裂縫的頂部形成彈性極高的硬殼，而裂縫下部依然是膏體，所以能良好適應(yīng)車輪荷載作用及裂縫自身脹縮變形作用，進(jìn)而始終保持良好的密封效果，不會(huì)由于車輪荷載或裂縫自身脹縮導(dǎo)致灌縫材料失效，使裂縫繼續(xù)發(fā)展。

2.作用機(jī)理

專用于路面裂縫灌縫處理的SP高彈密封膏，其主要成分包括瀝青、高分子聚合物、增粘劑、增強(qiáng)劑與塑化劑，該密封膏材料在常溫條件下為粘稠膏體，主要技術(shù)性能為：5℃溫度條件下的擠出性不小于20mL/s；10℃溫度條件下的表干時(shí)間不超過15min；揮發(fā)性為1%；閃點(diǎn)不小于160℃；15℃溫度條件下的密度在0.9～1.1g/cm3范圍內(nèi)。

該瀝青路面裂縫灌縫新技術(shù)作用機(jī)理為：如果瀝青路面上的裂縫的寬度和深度均相對(duì)較大，則其產(chǎn)生原因通常為路基裂縫向上反射，在該裂縫影響下，會(huì)使路基土實(shí)際含水量大幅升高，因?yàn)橛晁蜓┧紩?huì)通過裂縫進(jìn)入。針對(duì)這種實(shí)際情況，需在壓入密封膏之前預(yù)先在裂縫當(dāng)中填入篩選完成后的石屑或細(xì)砂，之后再按照標(biāo)準(zhǔn)要求的程序灌入密封膏，此時(shí)部分密封膏將和細(xì)砂或石屑發(fā)生混合，一同進(jìn)入至路基土當(dāng)中，密封膏所含膨脹活化物雖然數(shù)量很少，但能立即吸收水分，使體積膨脹3～5倍，同時(shí)密封膏所含瀝青和高分子聚合物還能與路基土中的氧化鋁、氧化鈣與氧化硅發(fā)生半固相反應(yīng)，由此形成板體結(jié)構(gòu)。這樣一來，除了能對(duì)路基裂縫進(jìn)行有效修補(bǔ)，還能提高路基整體強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)路基加固。

無論瀝青材料老化或低溫條件下的塑性不足或其它方面的原因?qū)е碌穆访媪芽p，除了會(huì)對(duì)路面正常使用性能造成影響，還會(huì)加快路面結(jié)構(gòu)損壞速度，因此一旦發(fā)現(xiàn)路面產(chǎn)生裂縫，必須立即采取措施將其修補(bǔ)。不論路面裂縫寬度如何，在其內(nèi)部灌入密封膏之后，密封膏所含輕組份活性物將與裂縫兩側(cè)表面產(chǎn)生再生親和，同時(shí)還能均勻且持續(xù)地滲入至裂縫當(dāng)中，促使密封膏和裂縫兩側(cè)兩者形成一個(gè)完整的整體；密封膏所含增粘劑與增強(qiáng)劑還能加強(qiáng)和裂縫兩側(cè)之間的粘附力；密封膏所含塑化劑可以改善瀝青和高分子聚合物兩種成分在常溫及低溫條件下的彈性，降低溫度對(duì)彈性造成的影響。密封膏完成固化后，方可在裂縫頂部形成彈性較高的硬殼，此時(shí)即便受到車輪荷載持續(xù)作用，也能使受力后產(chǎn)生的變形快速恢復(fù)，還能伴隨裂縫自身脹縮變形產(chǎn)生一定程度的彈性變形，以此使密封作用得以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定發(fā)揮。正是由于密封膏具備這種特殊的性能，才能長(zhǎng)時(shí)間有效封閉路面上的各類裂縫。

3.施工方法

當(dāng)使用SP密封膏進(jìn)行灌縫施工時(shí)，需注意以下幾方面要點(diǎn)：

（1）灌縫開始前應(yīng)先將裂縫內(nèi)部清理干凈，對(duì)此建議借助手持式清縫機(jī)實(shí)施吹縫，將裂縫中存在的雜物、碎屑清理干凈。為了使密封膏能和裂縫兩側(cè)良好粘結(jié)，防止拉脫破壞等現(xiàn)象的發(fā)生，必須對(duì)裂縫與其兩側(cè)路面進(jìn)行清理，在清理干凈并達(dá)到干燥后才能開始后續(xù)灌縫處理，為灌縫處理順利完成和達(dá)到理想灌縫效果奠定良好基礎(chǔ)，創(chuàng)造必要的外部條件。

（2）將裂縫清理干凈后開始為灌縫槍裝料和加壓，即在預(yù)先備好的灌縫槍中注滿性能與質(zhì)量都符合要求的SP密封膏，完成裝料并經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，將灌縫槍的槍頭與裂縫中央完全的對(duì)準(zhǔn)，最后采用人工對(duì)灌縫槍實(shí)施加壓處理。

（3）完成以上兩道工序后，方可開始灌縫操作。灌縫應(yīng)從裂縫其中一端開始，待裂縫中存在一定量的密封膏且有向外溢出的趨勢(shì)后，再開始向前移動(dòng)，以此緩慢前進(jìn)，盡量做成貼封狀。

（4）對(duì)于寬度達(dá)到3cm以上的裂縫，應(yīng)在灌縫開始前先在裂縫中填入篩選好的細(xì)砂或石屑，之后再采用以上方法灌入密封膏。

（5）施工路段的交通需要在密封膏達(dá)到不會(huì)與車輪粘結(jié)的狀態(tài)下才能開放，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到這一狀態(tài)通常需要15min左右的時(shí)間，具體可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)氣候條件靈活確定，防止由于開放交通過早導(dǎo)致裂縫中的膏體被車輪帶走。

4.施工控制

（1）施工開始前認(rèn)真檢查所有施工材料與機(jī)械設(shè)備，相關(guān)養(yǎng)護(hù)部門或單位需提供密封膏質(zhì)量檢查報(bào)告，經(jīng)檢查確定材料與機(jī)械設(shè)備合格后才可開始施工。

（2）如果路面較為潮濕或溫度不滿足施工要求，則均不可開始施工，否則必然會(huì)對(duì)最終的灌縫效果造成不利影響。在沒有特殊要求且可行的情況下，建議在其氣溫不超過10℃的條件下進(jìn)行施工，因?yàn)榇藭r(shí)路面上的裂縫寬度將達(dá)到峰值。

（3）雨雪霧等惡劣天氣條件下不可進(jìn)行灌縫施工，在施工中一般要求有良好的通視條件，因此不能在有霧時(shí)進(jìn)行施工。施工時(shí)風(fēng)力不能超過三級(jí)，且路面應(yīng)保持干燥，不可在過濕或存在積水的路段進(jìn)行施工。

（4）當(dāng)需要在路面進(jìn)行開槽時(shí)，建議采用無貼封標(biāo)準(zhǔn)槽，也可按照無貼封淺槽的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保開槽線和裂縫之間達(dá)到完全吻合，避免產(chǎn)生錯(cuò)位。如果裂縫邊緣存在剝落的情況，需在施工前將其清理干凈。若在開槽完成發(fā)現(xiàn)裂縫內(nèi)部較為潮濕，則需要在灌縫開始前進(jìn)行適當(dāng)烘烤，以達(dá)到干燥。

（5）灌縫開始前適當(dāng)加熱密封膏，期間對(duì)加熱與出料的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。雖然密封膏支持重復(fù)使用，但經(jīng)過多次使用會(huì)使其性能明顯下降，因此還要對(duì)重復(fù)加熱次數(shù)進(jìn)行控制，一般不能超出2～3次，具體按照密封膏說明書控制。

（6）當(dāng)使用灌縫機(jī)施工時(shí)，由自帶刮平裝置的壓力噴頭將密封膏灌入到縫槽當(dāng)中，通常需要分多次灌入，直到將縫槽完全灌滿，同時(shí)在裂縫走向兩側(cè)形成適當(dāng)寬度和厚度的封層。每一條裂縫的灌縫施工都要保持連續(xù)，并且還要在裂縫表面形成良好的密封層。在灌縫操作過程中需注意，灌嘴必須插入到縫槽的底部，對(duì)密封膏緩慢擠壓，如果灌嘴未能到達(dá)縫槽底部，則會(huì)在灌縫完成后于縫槽底部產(chǎn)生氣泡，由于氣泡上升，所以會(huì)使縫槽中的密封膏變?yōu)榍驙睿M(jìn)而對(duì)灌縫質(zhì)量和最終的效果造成不利影響。

四、結(jié)語

綜上所述，灌縫是當(dāng)前瀝青路面裂縫常用修補(bǔ)方式，以上在簡(jiǎn)述灌縫技術(shù)現(xiàn)狀和瀝青路面裂縫類型及其產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，提出一種以SP密封膏為主要材料的新灌縫技術(shù)，對(duì)其施工工藝方法和控制要點(diǎn)進(jìn)行深入分析，旨在為更多瀝青路面裂縫灌縫工程提供技術(shù)參考。