高速公路沥青路面裂缝病害成因分析及维修措施

　　高速公路沥青路面裂缝病害成因分析及维修措施
　　万田泉
　　抚州市公路桥梁工程局
　　摘要:沥青路面是我国的路面结构形式之一,半刚性基层沥青路面较为普遍。裂缝是半刚性路面早期破损最常见的病害之一,它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化,导致路面承载能力下降,加速路面破坏。裂缝的养护维修措施主要有灌缝和压缝两种。
　　关键词:沥青路面;半刚性基层;裂缝
　　0引言
　　调查分析结果表明,按主要成因来分我国沥青路面裂缝可分为:路基沉降裂缝、半刚性基层的反射裂缝、沥青面层温缩裂缝、自上而下的表面裂缝、综合原因形成的网状裂缝。裂缝养护维修措施主要有灌缝和压缝两种。
　　1裂缝成因分析
　　1.1路基沉降裂缝
　　路基的不均匀沉降,尤其是结构物端部和软土地基沉降是影响我国沥青路面开裂的一个重要因素。调查结果表明,我国高速公路路基沉降裂缝主要表现为以下三种形式:
　　(1)构造物端部或顶部的横向裂缝。构造物端部开裂是高速公路沥青路面的一种常见病害,无论通车年限的多少,几乎所有的高速公路无一例外都能见到,只是开裂的比例或轻重程度有所不同。调查结果表明,我国沥青路面横向裂缝主要分布在填方段和填挖交界处,其中由于路基沉降产生的结构物端部横缝普遍占填方段横缝总数的40%左右。
　　(2)路基横向不均匀沉降产生的纵向裂缝。路基横向不均匀沉降引起的路面开裂,在许多山区、丘陵区和平原区的高速公路上都可以见到,特别是在那些半填半挖路段、高填方路段、老路加宽后的新老路基结合部。这类裂缝型式一般表现为纵向开裂,其产生的原因,主要是由于这些路段碾压比较困难,而且不容易做到均匀碾压,加上路堤下的地基在横向不可能是均匀一致的,通车后由于汽车荷载与雨水的作用,往往容易造成路基横向沉降不均匀。
　　(3)软土地基沉降产生的块裂和龟裂。软土在我国高速公路所经地区分布较为广泛,由于高速公路沿线软土层的深度、物质组成和颗粒级配不同,导致它在强度和稳定性方面存在着差别在汽车荷载作用下路基产生不均匀沉降,从而导致沥青路面出现块裂和龟裂。
　　1.2半刚性基层反射裂缝
　　我国大部分高速公路沥青路面出现了间距变化在几米至几十米不等的横向裂缝。通过对
　　13处贯通超车道横缝的开挖和钻芯发现,其中有10处基层也出现了开裂,可见大部分贯通横缝是由于基层开裂后反射到沥青面层的。
　　沥青路面出现基层反射裂缝的原因,主要是由于水泥稳定类基层由于矿料级配设计不合理(悬浮密实型)、细料(0.075以下颗粒)含量过多,水泥剂量偏高,施工时含水量过大,以及施工后养生不及时或养生方法不当等原因造成的半刚性基层开裂。基层开裂后,失去了抵抗拉应
　　力的能力,就在开裂位置将应力传递给面层,形成面层在开裂缝处的应力集中。特别是在冬季
　　低温下,沥青面层的模量较大,它仅能承受较小的温度应力,裂缝处的应力集中现象使交通荷载产生在沥青面层下部的拉应力比没有裂缝的部位要大,容易超过沥青混凝土的极限强度,致使沥青面层跟着开裂。
　　1.3沥青面层温缩裂缝
　　一般认为,沥青路面的温缩裂缝有两种型式:一种是由于气温骤降造成面层温度收缩,在
　　有约束的沥青层内产生的温度应力超过沥青混凝土抗拉强度时造成开裂。
　　温缩裂缝的另一种型式是温度疲劳裂缝,也是我国常见的一种沥青面层温度开裂形式。温度反复升降导致温度应力疲劳使混合料的极限拉伸应变变小,加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松弛性能降低,故沥青面层可能在比一次性降温开裂温度高的温度下开裂。室内试验结果表明,各高速公路中、上面层沥青混合料经过现场老化后的低温弯曲临界应变能密度和积分临界值与室内成型的同种类型沥青混合料试验结果相比均有较大幅度的降低,表明沥青的老化对沥青混合料的抗裂性能产生了较大的影响,这也是高速公路沥青路面裂缝破损随路龄而增长的一个重要原因。这种情况在沥青上面层与中、下面层或面层与基层的附着力不够好,允许有一定自由收缩时,更易发生。
　　1.4自上而下的表面裂缝
　　对于沥青路面产生的纵向裂缝和网状裂缝以往传统的认识都认为是路面承载能力不足引起的结构性破坏,而这种裂缝是从下面层弯拉破坏开始向上发展,达到路表面的。然而,近年来大量的文献发表了一种新的看法,认为许多裂缝是从路表面开始,逐渐向下发展,通称为“表面裂缝”。表面裂缝一般发生在轮迹带处、施工离析的部位以及两台摊铺机作业的交界处,且通常都以轻微纵裂和网裂形式存在。
　　产生表面裂缝的原因,主要是因为道路表面层沥青较容易老化,其极限拉伸应变随着通车时间延长而逐渐减小,在车辆荷载的直接作用,轮子部位产生的剪应力超过面层沥青混合料的抗剪强度而导致的。在我国乃至全国的沥青路面施工过程中都存在一种普遍现象,就是沥青面层的施工经常会跟基层施工、绿化工程、交通工程甚至边坡施工交织在一起,给沥青路面带来严重的层间污染,这种污染往往会造成沥青层的表面层与中面层或下面层脱开,从而形成上面层单独受力的不利局面,这也是沥青面层产生表面裂缝的一个不可忽视的影响因素。
　　1.5综合原因形成的网状裂缝
　　调查结果表明,我国高速公路沥青路面几乎全部采用了强度较高的水泥稳定类半刚性基
　　层,且各高速公路基本上都能取出完整的基层芯样;此外,试验检测结果显示,各高速公路基层无侧限抗压强度大于其设计值的概率均在90%以上,而反映沥青路面整体刚度的路面强度系数又与裂缝的破损没有很好的相关性。这些情况说明,我国沥青路面的大多数网状裂缝并非单纯由于路面承载力不足或车辆超载原因产生,而与路基的稳定状况、面层材料耐老化和抗水损害性能、外界气温变化及降雨量等多种因素有关,我们称之为综合原因形成的网状裂缝。
　　2裂缝病害养护维修措施
　　裂缝修补,是一种局部处理方法,主要是为了防止雨水或碎屑进入裂缝内,具体的操作主要是进行裂缝清理并放置填缝料。裂缝处理一般只能维持几年,几年之后就得进行重复处理了。然而,这样的处理方法对延长路面的寿命却非常有效。具体包括下面三种修补方法:
　　(1)清缝并灌缝:各种类型的裂缝均可以采用该方法,主要是使用热空气喷枪或压缩空气将裂缝中的碎屑吹出,然后灌入热沥青或者乳化沥青进行封填。
　　(2)扩缝并灌缝:在横向及纵向裂缝处理中采用。主要是使用路面锯或开槽机在原有裂缝上设置填缝槽,然后放置填缝料或者灌缝进行封填。
　　(3)压缝带封缝:横向裂缝处理中采用。主要是用液化气喷枪烧烤缝面,并用余温烧烤压缝带使其软化,然后粘贴于缝隙进行封缝。
　　3结论
　　考虑到时间、费用、安全、综合效益等方面的因素,对沥青混凝土路面产生的各种裂缝要及时修复;对不影响行车的裂缝类病害,要提倡预防性养护,确保路面的使用寿命,为行驶车辆提供安全可靠的环境。
　　参考文献:
　　[1]沈金安.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[].北京:人民交通出版社,2004.
　　[2]广东省高等级公路沥青路面养护!维修关键技术研究报告[].广东华路交通科技有限公司,2008.
　　[3]公路沥青路面养护技术规范073.2-2001[].北京:人民交通出版社,2001.