刍议沥青路面裂缝成因分析及防治措施

刍议沥青路面裂缝成因分析及防治措施
黎富春
摘要：本文根据高速公路沥青路面结构特点，结合沥青路面裂缝情况，系统分析裂缝的成因，针对裂缝的不同成因，提出技术防治措施，为以后的路面裂缝处治提供新的经验。
关键词：高速公路；路面裂缝；修补处治技术

一、路面裂缝类型及原因分析
沥青路面开裂的原因和裂缝的形式多种多样。影响沥青路面裂缝的主要因素有：沥青质量和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件(特别冬季气温的变化及其变化幅度)、交通量和车辆类型以及施工质量等。沥青路面上出现的裂缝，按其成因及开裂的形式主要分为纵向裂缝和横向裂缝、网状（或龟裂）裂缝和块状裂缝四种类型。
(一) 纵向裂缝
纵向裂缝是与道路中心线大致平行的长直裂缝，有时也伴有少量的支缝。纵向裂缝是由路基压实不均匀、路面不均匀沉陷或者施工接缝质量或者结构承载力不足引起的。不均匀沉陷引起的纵向裂缝通常断断续续绵延很长；由沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬搭界处质量不良引起的纵向裂缝长且直：而结构承载力不足引起的纵向裂缝则多位于道路边缘。
(二) 横向裂缝
横向裂缝是与道路中心线近乎垂直的裂缝，有时也伴有少量的支缝。导致路面横向裂缝有多种原因，如温度变化、地基变形、半刚性基层反射裂缝、行车荷载疲劳裂缝等。按其成因不同，横向裂缝又可分为荷载型裂缝与非荷载型裂缝两大类。荷载型裂缝首先在路面的底面发生，在车辆荷载反复作用下，裂缝逐渐向上扩展至表面，它反映在面层上往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝，而是稠密的、有时是互相联系的裂缝。非荷载型裂缝是横向裂缝的主要形式一般比较规则，每隔一定距离产生一道裂缝，裂缝间距大小取决于当地气温和沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能。气温高、日温差变化小、面层和基层材料抗裂性能好的路段，一般间距较大，且出现裂缝的时间也较晚。
(三) 网状裂缝
网状(或龟裂)裂缝是一种相互交错的裂缝，将路面分成网状或形似龟纹的锐角多边形小块，块的尺寸小于50cm*50cm。它最初表现为一条或几条平行的纵缝，在荷载的重复作用下，平行纵缝间产生横向或斜向连接缝，逐渐扩展成网状(或龟裂)裂缝。
(四) 块状裂缝
块状裂缝近于直交裂缝，把路面分割成近似矩形的块状，块的尺寸约在50cm*50cm～300cm*300cm之间。块状裂缝有时是大面积出现的，尤其是在交通量很小的路面上。块状裂缝的出现，标志着沥青已显著老化。
二、沥青路面裂缝综合处治技术简介及作用
沥青路面裂缝修补方法很多，一般可根据裂缝的宽度和深度确定具体的修补工艺。针对我国高速公路的裂缝病害，结合国内现有的对裂缝的处理方法，研究总结出了一套行之有效的裂缝病害处理方法，即裂缝综合处理法，裂缝综合处理法对热沥青浇注法、稀浆封层法、贴封带法和机械灌注法等方法进行了综合运用，并从工艺、材料上对这些方法进行了较大程度的改进，能够从路面深层出发，对裂缝病害进行根本上的治理。裂缝综合处理法主要包括改性环氧树脂灌缝胶高压灌注法和高性能改性环氧砂浆填补法，这两种方法都是对热沥青浇注法、稀浆封层法和机械灌注法等几种方法的综合运用和改进。具体工艺如图：
灌缝施工示意图

(一)改性环氧树脂灌缝胶高压灌注法
是针对宽度约为2～5mm且未出现唧浆的裂缝所采用的方法。施工时在裂缝旁边钻孔，然后使用灌缝机经过针头以约1～10MPa的压力将改性环氧树脂灌缝胶自下而上地注入裂缝，待灌缝胶干燥后再在裂缝外层进行雾封层施工。通过雾封层施工，在裂缝外层以裂缝为中心宽度约1.5～2m的范围内形成了一层厚约1mm的改性沥青防水保护膜，对主裂缝附近的轻微裂缝进行了很好的填充和封闭作用，并使以主裂缝为中心较大范围的路面的防水、防老化和抗滑性能得到了提高，从而不仅使整条裂缝得到根本的治理，而且使裂缝附近整个区域的防水、防老化和抗滑性能得到了提高，大大减小了裂缝再次遭受水损害等病害破坏的可能性，从较大的范围上使裂缝在处理后形成了一个整体防护区域，其路用性能得到极大的提高。
(二) 高性能改性环氧砂浆填补法
是针对已出现唧浆等破坏较为严重的裂缝所采用的治理方法。出现唧浆的裂缝，裂缝两边的沥青混合料已经较为松散，且沥青路面层下部已经遭到破坏，需要开挖后使用改性环氧砂浆进行填补。开挖坑槽填补环氧砂浆后，外层再使用雾封层进行处理，对微裂缝进行填补。
高性能改性环氧砂浆填补法是将改性环氧树脂灌缝胶高压灌注法和开挖后填补环氧砂浆两种方法结合起来使用，内外结合，不仅将裂缝深层使用改性环氧树脂灌缝胶进行填充，而且开挖掉裂缝表层已松散的沥青混合料，使用粘结能力极强的环氧砂浆进行填补，对裂缝进行填充和封闭，因此能从根本上解决裂缝唧浆的问题，裂缝经治理后不会出现反复唧浆的问题。
三、综合裂缝处治工艺工艺流程
（一）改性环氧树脂灌缝胶高压灌注法施工工艺流程
（1）根据标准设置施工标志、路锥,设专人指挥交通,并根据施工进度随时移动施工标志、路锥；
（2）使用高压风机清扫裂缝表面尘土和杂物，若裂缝中有少量残余水分可使用热风机吹干；
（3）做好辅助设施的防护工作：在旧路上的标线，防撞栏等设施上张贴胶纸保护膜，避免施工时受到污染，施工后清除；
（4）使用冲机钻沿着裂缝钻孔，在裂缝两边每隔约20cm均匀钻孔，同时用高压风机吹开所钻出的粉尘，在孔眼中插入膨胀针头（带有橡胶圈的针头）；
（5）使用改性环氧树脂封缝胶均匀涂抹于裂缝外层，对裂缝进行封闭，每隔约10cm可预留一个排压处，使高压灌缝作业中多余的压力和灌缝胶被排出，使沥青路面层得到了保护，不会受到压力的影响。改性环氧树脂封缝胶涂抹后约1小时后干燥固化，可进行下一步施工；
（6）将双组分改性环氧树脂灌缝胶按比例混合搅拌均匀，将其加入高压灌缝机中，将高压灌缝机出料口与针头相连接，加压使灌缝胶从下而上注入裂缝，当灌缝胶从排压处排出时即可认为裂缝已灌满，停止灌注；
（7）拔出膨胀针头并用清洗剂进行清洗，使用改性环氧树脂封缝胶填补孔眼；
（8）约3～5小时后，改性环氧树脂灌缝胶基本干燥固化后，对路面进行清理，再进行雾封层施工。
（9）养生，正常施工后进行6小时左右的固化养生。
（二）高性能改性环氧砂浆填补法施工工艺流程
（1）根据交标准设置施工标志、路锥,设专人指挥交通,并根据施工进度随时移动施工标志、路锥；
（2）使用电锤沿裂缝开挖已松散的沥青混合料，开挖深度约4～5cm，即开挖掉沥青路面上面层（对破坏较严重的裂缝也可相应开挖的深一些），开挖宽度约为10～20cm；
（3）使用高压风机清理裂缝深层的泥浆和水，若泥浆较多可加入适量水反复清洗吹干，直至将泥浆清理干净为止，可配合使用热风机吹干裂缝种的水分；
（4）泥浆清理干净后使用前文所述的改性环氧树脂灌缝胶高压灌注法对深层裂缝进行处理；
（5）使用钢丝刷对开挖的坑槽进行打磨，使用高压风机清理干净粉尘；
（6）将拌制好的环氧砂浆填补进坑槽内，使用刮板刮平；
（7）约3～5小时后，待改性环氧树脂灌缝胶和环氧砂浆基本干燥固化后，对路面进行清理，再进行改性乳化沥青封层施工。
（8）养生，正常施工后进行6小时左右的固化养生。
（三）雾封层施工工艺流程
（1）清灰：用高压吹风机配合清理机清除沥青砼构造深度中的灰尘和沙土，正向和反向各清理一次，恢复原构造深度；
（2）做好辅助设施的防护工作；在旧路上的标线，防撞栏等设施上张贴胶纸保护膜，避免受到防护液的污染，施工后清除；
（3）先重点处理裂缝区域；
（4）整体用撒布车喷洒第一遍：表面允许有轻微的聚积现象利于渗透；
（5）人工用工具进行起泡和修整作业；
（6）材料未固化前，用高压风机吹赶一遍路面。
（7）人工紧跟修整；
（8）对部分太光滑的路段由人工涂布PM-3材料，增大粗糙度。
（9）养生：正常施工后进行6小时左右的固化养生。
四、结语
高速公路沥青路面裂缝是一项经常性任务，应从长远利益出发，提倡预防性养护，不断采用新材料、新技术，建议采用性能优良的密封胶材料对路面裂缝进行处理。如何改进裂缝修补工艺，提高修补质量，延长路面使用寿命是我们急待解决的重要问题。总之要想保证灌缝质量和寿命就必须满足三个条件：(1)灌缝材料应具有良好的粘结力；(2)低温状态下具有优良的延伸性和弹性；(3)灌缝材料应具备持久的抗老化和抗疲劳能力。