城市道路瀝青路面早期裂縫原因及防治

周宏偉

（晉能控股煤業(yè)集團宏遠公司，山西大同 037003）

0 前言

最近幾年來，我國城市道路建設(shè)骨架網(wǎng)絡(luò)基本形成，為經(jīng)濟發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。新修筑的城市道路九成以上都是瀝青混凝土路面。但是這種路面早期會存在不同程度的破壞，在城市道路瀝青路面前1/4～1/3 壽命期間，可能會發(fā)生各種破壞性形式，比如說裂縫、車轍、松散或者是冒漿。早期破壞主要以裂縫現(xiàn)象為主，如果城市道路瀝青路面發(fā)生早期裂縫，外部水分就會順著裂縫進入路面，造成水損失破壞，縮短瀝青路面的使用壽命。因此分析城市道路瀝青路面早期裂縫形成的原因具有非常重要的意義。

1 原因分析

城市道路瀝青路面早期裂縫主要有橫縫、龜裂以及裂縫，下面分別探討這三種裂縫形成的原因。

1.1 橫縫形成的原因

瀝青在溫度變化下性質(zhì)會發(fā)生很大的改變，具有熱脹冷縮的特性，當受到冷氣作用時，混合料會發(fā)生收縮，在基層內(nèi)部會產(chǎn)生相應(yīng)的集中應(yīng)力，集中應(yīng)力大于混合料之間的抗拉強度就會產(chǎn)生溫度裂縫。開裂之后的路面在集中應(yīng)力作用下，會進一步發(fā)展，穿透面層之后會向基層發(fā)展。在瀝青表面基層開裂的過程中，有以下的分布規(guī)律：當內(nèi)部的溫度應(yīng)力大于抗拉強度，就會產(chǎn)生裂縫；如果城市道路瀝青路面發(fā)生開裂之后，應(yīng)力如果重新分布，會產(chǎn)生新的裂縫；直到裂縫不再向深處擴展。由于瀝青道路呈現(xiàn)長條狀，溫度收縮所產(chǎn)生的裂縫一般表現(xiàn)為橫向的裂縫。

1.2 瀝青路面出現(xiàn)龜裂的原因

這種裂縫比較容易出現(xiàn)于重載超載較多的地區(qū)，這也是城市瀝青道路路面破壞的重要原因。路面巨大的荷載使得面層承受過大重負，很容易形成龜裂。在瀝青混合料中，整體的抗拉強度是小于抗壓強度的，再經(jīng)過車輛的反復(fù)碾壓的作用，在底部會超過其疲勞強度，最終在底層形成相應(yīng)的溫度裂縫，并且裂縫會向著面層方向發(fā)展，原有的裂縫比較細和短，經(jīng)過長時間的作用，會由原來的橫向的裂縫轉(zhuǎn)變?yōu)樯刃蔚膶捔芽p。隨著時間的推移，直到形成網(wǎng)狀的裂紋，甚至會導致整個面層的破壞。過往車輛在通過時，在荷載作用下形成位移滑動，各個板塊在連接作用下，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生整體性破壞。這種受到多次剪切疲勞作用是瀝青路面產(chǎn)生龜裂的重要原因。龜裂整體是不穩(wěn)定性的，并且在裂縫的階段，在集中應(yīng)力荷載作用下，龜裂裂縫逐漸擴展到路面，引發(fā)城市道路瀝青路面的早期裂縫問題。

1.3 城市道路瀝青路面縱向裂縫產(chǎn)生的原因

部分城市道路所在的區(qū)域地下水位較高，有較大的含水量，特別是遇到地基層中有軟土層時，可能會導致地基承載力顯著降低，增大城市瀝青道路的沉降。由于瀝青道路的翻修，在瀝青路面的下部有不少的新路面與老路面結(jié)合的地方，這些地方很容易發(fā)生不均勻的沉降，然后將不均勻沉降轉(zhuǎn)移到面層中來，造成面層的整體破壞，比較容易形成縱向的裂縫?？偨Y(jié)歸納來看，不均勻沉降可以分為以下幾種原因：①由于地基作用而形成的不均勻沉降。地基由于會產(chǎn)生固結(jié)作用，在路堤等外部荷載的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榇喂探Y(jié)的狀態(tài)，增加地基所承受的附加應(yīng)力，附加應(yīng)力的大小也與土層的流動性以及壓縮性有著密切的聯(lián)系；②由于路堤作用而形成的固結(jié)形變，與土的壓實度有密切的聯(lián)系，也與土質(zhì)有一定的關(guān)聯(lián)。土質(zhì)如果不純，或者含有比較多的雜質(zhì)，在外部作用下容易產(chǎn)生較大的固結(jié)變形，并且如果土的壓實度比較小的話，也會產(chǎn)生一定的固結(jié)變形。變形反映到路面結(jié)構(gòu)中來，為形成裂縫創(chuàng)造了條件，因此必須要重視這一裂縫成因。

2 對于城市道路瀝青路面早期裂縫的防治

早期裂縫在剛開始蔓延的時候，并不會對結(jié)構(gòu)的整體使用產(chǎn)生較大的影響，但是隨著時間的推移，在多處外部荷載的長期作用之下，如果沒有及時得到處理，可能會產(chǎn)生翻漿或者是坑槽等病害，將會對于路面行車性能造成負面性影響，因此對于早期裂縫要盡早進行處理。

2.1 深層次裂縫的主要處理措施

城市道路瀝青路面早期裂縫寬度如果大約2mm，判斷這種裂縫需要開槽，查看具體的裂縫范圍，在裂縫層已經(jīng)通過基底層的情況下，可以采用密封灌漿的形式進行修補，同時在上部加設(shè)防滲網(wǎng)，減少裂縫中水的滲入，以減小早期縫對于路面結(jié)構(gòu)的破壞。壓密灌漿可以采用水泥以及粉煤灰相結(jié)合的形式，與水結(jié)合成為混合漿液，水灰比一般在0.6～1.0 之間。所使用的水泥一般為42.5 普通硅酸鹽水泥，所使用的灰一般要符合二級品質(zhì)灰的要求，同時水泥以及粉煤灰之間的添加質(zhì)量之比為7:3。所使用的灌漿溶液經(jīng)過檢測合格之后，在對于城市道路瀝青路面的路基進行壓實。里基層要重新進行試做，在二灰土上部加設(shè)防滲材料，上部再放置二灰土，在其上部還有二灰碎石基層，碎石基層上部再鋪3m 的玻纖布。

2.2 城市道路瀝青路面淺層次裂縫的處理措施

裂縫如果影響范圍不大，比如整體寬度在2mm 以下的情況，不需要開槽進行檢驗，可以在裂縫1m 范圍內(nèi)重新開鑿結(jié)構(gòu)層，在結(jié)構(gòu)層的下部加裝防滲的土工布或者是玻璃纖維布。存在裂縫的部位直接鋪設(shè)聚酯玻纖布，玻纖布的鋪設(shè)范圍要在裂縫外部1.5m，鋪設(shè)范圍要大于裂縫的范圍，同時加裝封層以及透層。加裝這兩道結(jié)構(gòu)層的目的是能夠增強瀝青道路的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增強其防水和抗?jié)B能力。

2.3 從設(shè)計層次來預(yù)防瀝青路面早期裂縫

厚度設(shè)計是預(yù)防瀝青早起裂縫的重要影響因素，需要綜合考慮多方面的因素，特別要重視城市道路瀝青路面的經(jīng)濟性以及綠色環(huán)保性能。①結(jié)合整個城市道路的等級以及路網(wǎng)中所起到的作用，考慮后期的養(yǎng)護成本以及道路使用性能，確定各個結(jié)構(gòu)層所使用的材料以及所鋪設(shè)的厚度，這樣才能夠使道路投入少，但是見效大，在高溫以及低溫條件下，也能夠防止出現(xiàn)車轍或者是其他病害；②重視防水設(shè)計。防水設(shè)計直接和瀝青路面的使用壽命息息相關(guān)，瀝青表面滲水，那么會使路面裂縫加大加寬，因此對于路面排水要特別重視，從上面層排水一直到路面內(nèi)排水都要考慮，首先要排除城市道路瀝青路面表面的積水，防止積水滲入到下一層中，同時需要保證整個路面不發(fā)生沉降，影響路面的平整度；③為了直接提升瀝青路面的防水能力，需要做封層以及透層，防止積水達到底基層，在結(jié)構(gòu)層的影響下直接在基層表面而由內(nèi)部設(shè)施排出，有效保障基層不被水浸泡，防止出現(xiàn)面層的裂縫；④在進行馬歇爾配合比設(shè)計時，需要有效考慮材料的整體抗滑性能以及抗變形能力，更加注重材料的耐久性以及高溫抗裂性。

2.4 從材料層次來預(yù)防瀝青早期裂縫

我國瀝青路面基層基本上使用半剛性基層，如果基層發(fā)生對應(yīng)的裂縫，反映到面層上也會出現(xiàn)相應(yīng)的反射裂縫。將使用的水泥穩(wěn)定碎石可以轉(zhuǎn)化為水泥粉煤灰碎石，這種材料能夠有效保障早期的強度，減少材料自身所具有的裂縫；使用sbs 改性瀝青能夠有較長的低溫抗裂性，比普通瀝青性能更佳，因此抗車轍能力更強。采用改性瀝青能夠有效延長路面的使用壽命，比較適合大規(guī)模機械化運作，因此材料選用改姓瀝青能夠有效預(yù)防路面的早期裂縫。一般選擇質(zhì)量比較穩(wěn)定，同時含蠟量比較低的改性瀝青材料，對于瀝青不但重視其原始性能，還要在進場之后采用薄膜烘箱試驗檢驗性質(zhì)的總體變化。

瀝青路面施工質(zhì)量對于預(yù)防早期裂縫有著非常重要的影響，為了防止路面被破壞，應(yīng)該采取一定的施工措施，保證施工質(zhì)量，主要包括以下幾點內(nèi)容：①需要加強施工過程中的流程作業(yè)管理，人員分工要明確，做好質(zhì)量監(jiān)管；②現(xiàn)場試驗要準確和完整，每一步實驗步驟都要有理有據(jù)；③要對于瀝青路面的壓實度總目標進行重點的檢測，只檢測壓實度不能夠保障路面是否會發(fā)生松散以及車轍等早期性病害。在例行項目檢測中可以采用密實型瀝青混凝土，它的空隙率一般在3%～4%，壓縮后的空隙率不大于6%，在鋪筑瀝青混合料過程中，應(yīng)該選擇較好的壓實性設(shè)備，馬歇爾實驗在成型溫度時具有變異性，因此可以利用最大的理論密度來對混合料的壓實度進行控制，不小于馬歇爾密度的60%。需要對瀝青混合料的配合比進行優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)標準規(guī)范要求，提出較為合理的優(yōu)化配合比設(shè)計方式，對于配合比要不斷采用實驗進行驗證，這些方法能夠全面提高城市道路瀝青路面的耐久性，防止出現(xiàn)相應(yīng)的早期破壞。

3 結(jié)語

本文主要探討城市道路瀝青路面早期裂縫所出現(xiàn)的原因，并且根據(jù)原因提出相應(yīng)的早期裂縫防治的措施，從材料自身到設(shè)計層面以及施工層面，對淺層次和深層次的裂縫分別進行了探討，希望能夠有效提升城市道路瀝青路面質(zhì)量，延長其使用壽命。