沥青砼路面裂缝处理技术探讨

摘要：本文作者对施工中关键的技术问题进行了探讨，并对工艺技术的特性及质量控制方法进行了介绍。

Abstract：the authors discussed key technical issues in the construction, and the characteristics of the technology and quality control methods were introduced.

关键词：沥青砼路面；裂缝；灌缝 。

Keywords: asphalt concrete pavement; cracks; pouring.

前言：

  沥青路面是目前高等级公路最常用的柔性路面，它和半刚性基层（水泥稳定碎石、二灰稳定碎石）一起，组成了我国高等级公路最常用的结构形式。据统计，全国90%以上的高等级公路沥青路面基层都采用半刚性材料。它具有强度高、承载力大、良好的抗疲劳性能和抗冲刷性等优点；然而其缺点也是不容忽视的，抗变形能力差、脆性大、在温度和湿度变化时易产生开裂，最终形成路面反射裂缝。这成为高等级公路沥青路面早期损坏的主要原因。

裂缝类型及产生的原因

沥青路面建成后，都会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响，但随着表面雨水的侵入，导致路面强度下降，在大量行车荷载作用下，使沥青路面产生结构性破坏。沥青路面裂缝的形式是多种多样的，裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。

     1.1荷载裂缝。荷载裂缝主要是由于我国交通量迅速增长和重载车辆日益增多造成的。在车轮荷载作用下，半刚性基层底部产生拉应力，该拉应力大于半刚性基层的抗拉强度时，则基层底部就很快开裂。在荷载反复作用下，裂缝逐渐扩展到沥青面层，裂缝表现为稠密的，甚至是网状裂缝，严重的会出现车辙或沉陷。        1.2非荷载裂缝。由于沥青层本身产生的温度裂缝，温度裂缝主要是横向裂缝，横向裂缝会贯通全幅路面，当有中央分隔带时，会贯通单幅，这种裂缝的特点是从路基边缘向路中心过渡，且边缘裂缝宽，路中裂缝窄。温度裂缝有两种情况，一种是温度收缩裂缝，即随着温度下降沥青面层开始收缩，由于沥青面层各个面上的抗拉强度不同，在结构强度相对薄弱的断面就会断裂；另一种是温度疲劳裂缝，即气温反复下降回升，昼夜温差比较大时，使沥青面层产生疲劳裂缝。   由于半刚性基层产生的反射裂缝及对应裂缝，造成结构裂缝。第一种情况：由于半刚性基层温度收缩开裂引起反射裂缝，在寒冷地区，当半刚性基层上为薄的沥青面层时，由于半刚性基层的温缩裂缝而引起沥青面层产生反射裂缝，尤其是温缩性大的石灰土和水泥土基层上温缩裂缝更为明显。实践表明，当沥青面层较厚时，对半刚性基层有很好的隔温保护作用，能够显著降低半刚性基层顶面所受负温效应，从而对沥青面层起到一定的保护作用，大大降低了面层的反射裂缝。第二种情况，由于半刚性基层干缩开裂引起反射裂缝及对应裂缝。新铺筑的半刚性基层随着混合料中水分的减少要产生干缩和干缩应力。水分减少的愈多愈快，产生的干缩应力就愈大。试验表明：干缩能够使水泥稳定碎石基层表面产生很大的拉应力，其值可达1310KPa，干缩应力在施工后的头几天内就达到最大值，施工后逐渐降低。但是，在用沥青封层养生的情况下，应力减少达85%左右。达到最大应力的时间也就相对延长。因此，合适的养生能减少干缩应力及减少裂缝。如图2为4.5%水泥稳定碎石基层在不同状态下的干缩应力情况。没有进行合适养生的半刚性基层，特别是干缩性大的细粒土基层在压实完成后的头几天内就产生了很大的干缩应力，而此时混合料的强度还没有完全形成，因此，很容易产生干缩裂缝。半刚性基层养生结束后，如不及时铺筑沥青封层和沥青面层，让基层暴晒，随着暴晒时间的增长，也会产生干缩开裂，开始时干缩裂缝往往很细，随着水分继续减少，裂缝会显著增加。半刚性基层的干缩裂缝有的在铺筑沥青面层前已部分产生。在铺筑沥青面层后，基层中的水分还会进一步减少，直到含水量达到平衡，产生干缩裂缝。但铺筑的沥青面层较厚时，基层的水分减少得相当缓慢，最终达到含水量平衡，这种情况下对沥青路面的影响也相对较小。

  2. 影响路面裂缝的主要因素

影响沥青路面裂缝的主要因素包括：基层材料的性质；沥青和沥青混合料的性质；结构类型与组成情况；施工因素；气候条件（特别是冬季气温及其变化）及交通量和车辆类型等。防止沥青路面裂缝主要分为五个方面：(1)对基层而言，尽量选用原材料生产规模较大的生产厂家，采用统一的筛孔尺寸，有条件的地方可以只选择一个生产厂家，以减少因料源复杂带来的变异性；(2)沥青的温度敏感性是影响裂缝的重要原因，针入度指数PI愈大，沥青的温度敏感性就愈低，加强试验室对拌和站的油石比及混合料级配的控制；适当增加沥青层厚度，加筋罩面层，使用改性沥青及SMA等；(3)设置中间层，减少因半刚性基层裂缝对沥青路面产生的反射裂缝，如采用土工织物、土工隔栅、粘接间断层、级配碎石中间层等；(4)加强各道工序的衔接，半刚性基层养生期结束后，应尽快铺筑沥青面层，减少基层的暴晒时间，如不能及时铺筑面层，就必须加强养生，使基层不至于过分干燥而出现裂缝；(5)密切注意当地的天气变化，根据天气情况控制好含水量；另外交通管理部门要加强对超限车辆的管理。

3.提前预防措施 

        众所周知，水泥砼路面必须在适当的时机割假缝，然后用沥青玛蒂酯灌缝。目的是；1.防止水泥砼板出现裂缝进而断板等病害。2.是给水泥板体提供伸缩空间，即伸缩缝，这样可以延长水泥砼路面的使用寿命。不仅是水泥砼路面，水泥砼桥面铺装也是如此。对于刚性路面要割假缝这里就不再赘述了。可提出对于柔性路面――沥青砼路面适时灌缝有什么必要吗？当然有必要。先澄清一下，这儿说的灌缝不是通常在沥青砼路面使用周期的前半期（后半期就要罩面了），因沥青砼路面需要小修保养，比如说某市公路局养护处每年在省厅公路局养护大检查之前例行的全市必检路面进行的突击灌缝。这里讲的是新铺筑的沥青砼路面：在横向每隔10米割缝灌缝（在路线竖曲线的正向拐点处要加灌一道缝）；在新加宽沥青路面纵向对新老路基连接缝处对路面通长进行割缝灌缝。这样做的优点如下：       

(1)路面在开放交通前灌缝，便于交通管制，降低作业成本。       

(2)路面在开放交通前灌缝，是防微杜渐，是预防性养护理念的延伸。有经验的养护人员常说：“桥怕重载路怕水。”通常有些养护人员认为沥青路面每隔10米8米出现横向裂缝，总归结为结构性沉降，忌讳谈沥青路面的伸缩缝。我认为失于偏颇。这不仅是沉降缝，也是伸缩缝。等到每年突击一次灌缝，这是亡羊补牢了。在这之前，已经有大量雨水随沥青缝隙深入路面以下甚至路基中了。记得今年汛期某市局养护科长说：“每一次降雨都会使路面病害大量增加一次，养护人员担子很重啊！”说这话时，某科长语气沉甸甸的。确实，道路上交通量越来越大，超载超限车越来越多，路面龟裂、纵缝、横缝随处可见，每次降雨会使路面受到破坏，也会使路基由于雨水浸泡而产生沉陷等病害。一句话，路面在开放交通之前进行割缝灌缝是十分必要的！       

(3)在沥青路面开放交通前即割缝灌缝，会使灌出来的缝横平竖直；等到路面上纵横缝裂的像蜘蛛网就晚了。实施GBM工程，光在口头上讲不行；实施精细化养护、预防性养护，纸上谈兵要不得。要有切实可行、行之有效的措施。       

综上所述，沥青砼路面在开放交通前就灌缝，必定会使公路使用寿命大大延长，这是建设节约型、和谐型社会的一件大事。路面裂缝影响路面美观、消弱整体稳定性和平整度，并且由于水分的渗透，降低基层与土基的承载力，从而加剧路面破坏，缩短使用寿命。要根据具体情况，采用不同的措施防治半刚性基层裂缝。从结构设计、材料设计、厚度计算和工艺设计多方面综合考虑。采用水泥稳定碎石基层符合我国的半刚性路面“强基薄面”的结构特点，并且应用范围广泛。要彻底消除半刚性基层裂缝可能相当困难，但从基层材料本身出发，采用新材料、新工艺来探讨减少反射裂缝的措施或许更为有效，技术也更合理，经济上更能被接受。