沥青路面高效能裂缝养护技术探析

葛春雷

（河北路桥集团第一工程有限公司，河北 石家庄 054001）

0 引言

沥青路面的裂缝养护是设计年限内经常性小修保养和大中修工程中必不可少的养护内容。对沥青路面通车1～2年后出现的初期裂缝，通常采用灌缝补平的方法封填裂缝处雨水下渗通道；对通车3年以后出现的中后期的纵横向裂缝和网裂裂缝，常采用一般表处或封层等处治方法；但在通车5年左右，有些路面就需要进行大修。裂缝发展初期对路面的结构和表面性能不会造成严重的破坏，采用性能良好的填缝养护基本能满足道路的使用要求；在裂缝发展的中后期，通过设计合理的表面处治结构性的重铺，也可恢复沥青路面的使用性能。但对中等以上程度的裂缝，处治效果不佳，一些路段在裂缝处治后不久又出现大面积的损坏，处治后路面处于良好服务状况的时间通常只有1～2年甚至更短，出现当年修了当年坏、今年修了明年坏的现象，造成养护经费的极大浪费。本文重点研究沥青路面裂缝处治效能的综合评价，单条裂缝的填封处治技术，以及新型抗裂防水沥青面层结构修筑技术，以达到延长沥青路面使用寿命、节约养护成本、提高服务水平的目的。

1 沥青路面裂缝处治效能综合评价

在满足材料性能要求的前提下，沥青路面单条裂缝处治效能综合评价包括耐久性评价、经济性评价和工艺评价三个方面。综合评价结果用综合评价指数表示。

1.1 耐久性评价指数（DEI）

单条裂缝的耐久性评价指数是再次出现开裂的月份数与目标值的比值关系；罩面处治的耐久性评价指数是裂缝再次大面积出现的月份数与目标值的比值关系。综合调研资料建议取3年（即36个月）为满意值。DEI的计算公式如下：

1.2 经济性评价指数（EEI）

经济性评价指数是处治费用单价的基准值和评价对象单价的比值，其计算公式如下：

1.3 工艺评价指数（PEI）

工艺评价反映了罩面处治裂缝技术的先进程度，对单条裂缝和罩面处治工艺，评价指数的计算公式分别如式（3）和式（4）所示：

式中：N和N1为非理想工艺数；N2为半理想工艺数。

2 单条裂缝填封处治技术

2.1 单条裂缝填封处治的最终目的和效果

单条裂缝填封处治的最终目的和效果为：恢复沥青路面行车的平稳性和舒适性；恢复沥青路面局部强度和承载能力；弥补裂缝处原有沥青路面强度的不足；避免沥青路面引发进一步的破坏。

2.2 单条裂缝填封处治原理

（1）裂缝壁面的要求

裂缝壁面应坚实无松散料，清洁、干燥，且具有适当的温度。

（2）填封材料的要求

填封材料应具有较高的黏结性，一定的韧性，足够的弹性和延展性，较强的黏附性，良好的高低温稳定性和耐老化性。

（3）修补时期

根据沥青路面不同时期裂缝位移变化的记录，选定沥青路面裂缝修补较佳的时期为春季的4月至5月初，此时为中等凉爽温度，填封材料受拉、压应力都较小。

（4）单条裂缝冷补振动修补法处治技术

对裂缝首先采用钻式跟踪开槽作业，避免裂缝处漏开、多开现象。清槽后依次向槽内进行灌缝、填料，采用针状插入振动器在灌缝和填料之后分别进行一次、二次振捣，以加速灌缝料向下和缝周边空隙的渗透与黏结，增加灌缝料的振捣渗透性和裂缝填料的振捣密实性，与原沥青路面连成一体，从而有效地抵制雨水、车辆等外因对路面单条裂缝的破坏，达到提高路面使用寿命的目的。

3 新型抗裂防水沥青面层结构修筑技术

抗裂防水沥青面层是采用高性能改性乳化沥青对两种或两种以上单一粒径碎石进行嵌锁胶结而形成的抗裂防水复合材料，是一种新型抗裂防水沥青面层结构。

3.1 抗裂防水机理

（1）高性能的改性乳化沥青，在面层或基层上形成一层较厚、致密、牢固的沥青膜，对面层或基层施工初期的温缩、干缩裂缝起到了灌缝密闭作用，筑起了抗裂防水的第一道防线。

（2）采用洒布四层黏稠改性乳化沥青加四层单粒径碎石施工工艺，可使石料通过下层的沥青黏结料牢固黏附于面层或基层上，紧密嵌挤形成嵌锁结构，通过车辆的碾压，对面层或基层中新出现的裂缝重新进行密闭，筑起了后期抗裂防水的第二道防线。

（3）在道路的运营期，抗裂防水层具有适应相对线性微量变形的能力，阻断了路面面层与基层相互间的关联开裂，筑起了路面抗裂防水的第三道防线。

3.2 抗裂防水沥青面层的特点

与常规封层采取的反向对立式的“硬防水”理念不同，新型防水层采取的是同向适应式的“软防水”全新设计理念。在对沥青材料质量的要求上，新型防水层所要求的改性沥青的质量要高于常规封层的改性沥青的质量，特别是黏结强度、软化点、低温柔性、5℃延度等指标要高于常规封层的改性沥青。在碎石材料的使用上，新型防水层所选用的是两种单一粒径碎石，且有不同阶段的抗裂与防水的功效，常规封层选用的米石虽然满足了临时通行的要求，但所含石粉大大降低了抗裂与防水效果，而且易影响面层与面层的黏结；在抗裂与防水结构设计上，新型防水层的石料相互之间形成的是紧密嵌锁结构，在高黏弹改性沥青复合下，既有很高的强度，又有很好的弹性，且能够适应路面温度变形的需要，充分吸收路面面层温缩开裂的应力，达到抗裂与防水的双重作用。

3.3 抗裂防水沥青面层性能分析

该抗裂防水层力学分析有限元模型（见图1）是通过国际上应用广泛的MIDAS系列软件中的GTS建立的。模型中，底边界无竖向位移和水平位移。计算单元网格均由计算机根据设定自动生成。

图1 分离的网格模型

图1中模型的尺寸：直径10cm；上层厚度为0.90cm，下层厚度为1.40cm，上部是粒径为8～10mm的碎石材料，下部为粒径为13～15mm的碎石材料，中间设置接触单元模拟上部下部之间的滑移。

抗裂防水层有限元分析结果表明：在水平方向上施加剪切力，通过理论计算得到抗裂防水层整体位移为0.291 8cm，上层变形为0.218 2cm，下面层变形为0.079cm，能够适应路面温度变形的需要，抵消反射裂缝开裂变形的大小，防止把反射裂缝的抗裂防水层拉裂。

抗裂防水沥青路面内部节点应力分布显示，最大的抗剪强度为0.264 5MPa，能够充分吸收路面面层温缩开裂所引起的剪应力。

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