常見路面反射裂縫處治措施分析與評價

崔晟東

(1.河北瑞志交通技術(shù)咨詢有限公司 石家莊市 050091；2.河北省道路結(jié)構(gòu)與材料工程技術(shù)研究中心 石家莊市 050091；3.河北省交通規(guī)劃設(shè)計院試驗檢測中心 石家莊市 050091)

目前高速公路瀝青路面裂縫處治措施根據(jù)處理的目的和效果，主要分為兩種：封水和增強。

封水主要是使得處治后的裂縫達到封縫的效果，通過采用熱瀝青、乳化瀝青、摻加了橡膠顆粒的橡膠瀝青等材料滲入裂縫內(nèi)部，與裂縫縫壁粘合后，灌縫料與裂縫凝結(jié)為一體，阻斷水分滲入裂縫內(nèi)和路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，減少水分對路面的損害。處治方式包含了開槽灌縫和直接灌縫。顯然，灌縫材料的黏度決定了灌入縫體的程度；而灌縫材料的強度決定了其與裂縫體形成一體后，在經(jīng)受路面荷載、溫度荷載后是否會發(fā)生斷裂的可能。

增強主要是阻斷裂縫在寬度上進一步發(fā)展，吸收裂縫的尖端應(yīng)力，從而達到不發(fā)生反射裂縫的效果。通過在裂縫端部鋪設(shè)應(yīng)力吸收層來實現(xiàn)，包括聚酯玻纖布、玻纖格柵、抗裂貼、橡膠瀝青應(yīng)力吸收層等。這種裂縫處治方式的使用效果主要受制于兩方面的因素：一方面，材料本身應(yīng)具有較高的抗拉伸強度，在受到拉應(yīng)變的影響下，其自身通過材料的收縮，來消散應(yīng)變所造成的拉伸能，從而抑制應(yīng)變向上層方向的傳遞，并且在不同溫度和水分影響下，仍可保持原有抗拉伸強度；另一方面，材料應(yīng)具有與路面結(jié)構(gòu)良好的黏結(jié)效果，從而達到與路面結(jié)構(gòu)在拉應(yīng)變作用下的追從性，否則會造成路面結(jié)構(gòu)的自由滑動，不能協(xié)同受力而發(fā)生裂縫的向上反射。

為檢驗不同裂縫處治方案的使用壽命，項目組選用開槽灌縫、抗裂貼、玻纖格柵、聚酯玻纖布、條形挖補五種常見方案，并同時設(shè)置于河北省某高速公路的下行方向，裂縫處治完成后進行路面罩面施工。

1 裂縫處治施工

1.1 封水型裂縫處治

開槽灌縫是瀝青路面養(yǎng)護過程中使用最多的封水型裂縫處治方案。灌注封縫料前，用專用開槽設(shè)備開槽，寬度一般在1cm左右，開槽深度約1.2cm。灌縫材料在壓力泵的作用下，通過補縫專用噴槍灌入槽中。開槽灌縫的測試段設(shè)置在下行方向的K170+000～K171+000段落內(nèi)，共處治了31條裂縫。施工后效果見圖1所示。

1.2 增強型裂縫處治

(1)抗裂貼

抗裂貼屬于瀝青路面裂縫處治過程中較為常用的材料，有不同的寬度規(guī)格。本次選用的抗裂貼寬為42cm。抗裂貼本身具有自粘性，將待施工路面清潔并干燥后，揭開隔離膜(紙)直接貼敷在裂縫上，為保證黏結(jié)效果，鋪設(shè)抗裂貼后用膠輪壓路機或車輪滾壓三遍?？沽奄N的測試段設(shè)置在下行方向的K197+000～K197+300段落內(nèi)。施工后效果見圖2所示。

(2)聚酯玻纖布

聚酯玻纖布因其自身不具有自粘性，在鋪設(shè)施工前需要在路面上灑鋪一定量的熱瀝青作為粘結(jié)材料。

本次采用SBS改性瀝青作為黏結(jié)材料，灑布前將瀝青加熱到160～180℃，以達到霧狀的噴灑狀態(tài)，灑布量為0.8～1.0kg/m2，噴灑粘結(jié)料的橫向范圍要比聚酯玻纖布寬約1～2cm。粘結(jié)料灑布完成后要立即進行聚酯玻纖布鋪設(shè)施工。為保證黏結(jié)效果鋪設(shè)聚酯玻纖布后用腳踩和鐵碾子碾壓等措施確保聚酯玻纖布的下層結(jié)構(gòu)的服帖，特別是四周的服帖。

聚酯玻纖布的測試段設(shè)置在下行方向的K168+500～K170+000段落內(nèi)，共處治了28條裂縫。施工后效果見圖3所示。

(3)玻纖格柵

玻纖格柵不能切割，需整片鋪設(shè)。一直以來，玻纖格柵由于施工難度較大，施工時為了保證其自身的服帖而需要在兩端固定，而造成其使用量相對較少。

為了使玻纖格柵與原路面保持良好的粘結(jié)，并能滿足瀝青混凝土機械化攤鋪的要求，須在原路面上澆灑乳化瀝青粘層。鋪設(shè)玻纖格柵時需用鐵皮和鋼釘進行分段固定。

玻纖格柵的測試段設(shè)置在K171+100～K172+900段落內(nèi)，施工見圖4所示。

(4)條形挖補

條形挖補是通過在裂縫頂面挖除一定寬度的混合料，形成矩形空槽。在槽壁涂抹粘層油，再在槽中填補熱拌瀝青混合料，壓實填平，欲通過消解裂縫的尖端應(yīng)力，來抑制裂縫向上發(fā)展。

挖補區(qū)域?qū)?0cm，為保證新鋪混合料與原混合料的接縫處密實，防止水分滲入，在接縫噴灑粘結(jié)改性乳化瀝青。新鋪混合料的填充、碾壓須保證混合料密實，厚度、壓實度符合要求。

條形挖補的測試段設(shè)置在下行方向的K168+500～K168+800段落內(nèi)，共實施了9處處治。條形挖補路面狀況見圖5所示。

2 處治效果評價

項目完工后首先經(jīng)歷一個寒季的考驗，然后是3～6月春夏交融的考驗，以及10月的劇烈的降溫和冬季嚴寒的考驗，項目組對測試路段進行了連續(xù)兩年的觀測。

從對比觀測的結(jié)果來看，不同的處治方式下罩面層出現(xiàn)裂縫的時間是不同的。主要表現(xiàn)為，開槽灌縫處理的裂縫在經(jīng)歷第1個寒冬后即反射至面層，條形挖補處理的裂縫在經(jīng)歷1年半的使用后反射至面層，聚酯玻纖布和抗裂貼、玻纖格柵的路段在經(jīng)歷1年半的使用后未出現(xiàn)反射開裂的現(xiàn)象。

(1)開槽灌縫

開槽灌縫路段的第一條裂縫出現(xiàn)在項目完工后的2個月。裂縫位于K170+840，行車道率先出現(xiàn)開裂，長度約3.5m，裂縫縫寬約3mm。經(jīng)鉆芯取樣，該裂縫下寬上窄，裂縫從最薄弱的部位開始向上反射，與溫度有關(guān)。在經(jīng)歷冬季嚴寒的考驗之后，裂縫逐漸反射至路表面。從施工結(jié)束至第一條裂縫反射至表面，大約經(jīng)歷了70余天，經(jīng)開槽灌縫處治的裂縫的反射速度較快，冬天的嚴寒，是造成其開裂的主要外在因素。根據(jù)開槽灌縫試驗段所有的裂縫調(diào)查結(jié)果，開裂比例為16/31。

裂縫在進行灌縫后，大約可使用1年時間，即裂縫不會反射至路表面。但是在經(jīng)歷了2次劇烈降溫后，裂縫即快速發(fā)展。說明對于開槽灌縫處理方式，低溫仍是罩面工程裂縫出現(xiàn)的主要外在影響因素。

(2)抗裂貼和聚酯玻纖布

在經(jīng)歷了2年的使用后，抗裂貼和聚酯玻纖布共同處治裂縫的觀測段內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有任何的開裂現(xiàn)象，路面狀況良好。說明抗裂貼和聚酯玻纖布對于阻止裂縫反射具有較好的效果。

經(jīng)鉆芯取樣，裂縫在抗裂貼、聚酯玻纖布的部位未能再向上延伸，抗裂貼起到了消散裂縫尖端應(yīng)力的作用，延緩了裂縫的向上反射。

(3)聚酯玻纖布

使用了2年，路面在經(jīng)歷了3次驟然降溫后，經(jīng)聚酯玻纖布處理的段落發(fā)生了開裂，開裂比例為5/28，有效地抑制了裂縫反射至路表面。

(4)玻纖格柵

使用了2年，路面在經(jīng)歷了三次驟然降溫后，經(jīng)玻纖格柵處理的段落發(fā)生了開裂，觀測路段總長度為600m，開裂條數(shù)為22條，平均間距約30m。裂縫均開裂于未鋪設(shè)玻纖格柵的路肩部位，裂縫寬度約5mm。對于裂縫的抑制效果，與聚酯玻纖布相當。

(5)條形挖補

使用了1年，路面在經(jīng)歷了兩次驟然降溫后，經(jīng)條形挖補處理的段落發(fā)生了開裂，開裂比例為3/9。

與聚酯玻纖布及玻纖格柵方案相比，條形挖補對于裂縫的抑制稍差。路面裂縫在經(jīng)歷了兩個驟然降溫后，直接反射至路表面。

從裂縫開裂的形態(tài)來看，裂縫較直，位置恰好對應(yīng)于條形挖補開槽的槽壁。說明在經(jīng)過溫度荷載作用，原路面的裂縫雖然被抑制，但是由于開槽挖補在槽壁處的混合料壓實較為困難，混合料空隙較大，原裂縫會由1條變?yōu)?條薄弱的槽壁裂縫，進而在溫度作用下反射至路表面。

3 結(jié)論

綜合比較幾種常用處治方式的裂縫處理效果，可以發(fā)現(xiàn)：

(1)幾種裂縫處治方式，均能在加鋪罩面后，不同程度地抑制裂縫法向維度的開裂行為，從而起到抑制反射裂縫的作用。但開槽灌縫方式的抑制能力無法與聚酯玻纖布和抗裂貼、玻纖格柵處理的裂縫相比，這是由其自身工藝的缺陷所導致。

(2)使用抗裂貼、聚酯玻纖布、玻纖格柵可以有效地抑制裂縫的反射，其使用壽命可達2年以上。

(3)對于原路面裂縫的處治，不建議使用條形挖補。條形挖補工藝存在缺陷，尤其是開槽槽壁附近的混合料壓實度難以保證，導致原有的裂縫會沿著最薄弱部位向上反射，形成1條變?yōu)?條的現(xiàn)象。