高等级公路沥青混凝土路面裂缝原因与防治措施分析

2018-02-15陈刚，罗蛟

西部交通科技 2018年4期

陈刚，罗蛟

(中交一公局第四工程有限公司，广西南宁 530000)

0 引言

通常情况下我国高等级公路主要使用半刚性基层，其强度相对较高，稳定性极强、刚度相对较大、整体性较强，同时其抗形变能力相对较弱，脆性相对较大。其在实际运行期间，受到车辆荷载的不断作用，会导致半刚性基层形成干缩裂缝以及低温收缩缝隙。基层上的沥青混凝土主要为柔性，对于湿度与温度的改变极为敏感，致使基层裂缝逐渐延伸到沥青混凝土路面形成反射裂缝。

1 路面裂缝形成原因

1.1 路基填料与路面材料

在高等级公路施工期间，其路面基层主要采用半刚性基层。由于其是由气相、固相以及液相共同组合而成，在温度下降时三者相互发生作用，致使无机结合料与稳定材料空间面积出现收缩现象。其中水对这种材料的温度收缩有着重要影响，并主要通过冰冻与扩张作用以及毛细管张力等进行体现，尤其是水处于非饱和状态时具有更为严重的影响。在水分快速蒸发期间，毛细管水面开始降低，弯液面曲率半径缩小，导致毛细管中的压力逐渐提升，致使收缩现象的发生。毛细水在全部蒸发后，在相对湿度不断降低的作用下，半刚性基层施工材料自身存在的吸附水开始蒸发，致使颗粒面水膜厚度不断降低，颗粒之间的距离开始缩小，分子荷载力提升，导致气体积不断缩小，其收缩情况远大于毛细管影响。在吸附水膜厚度降低的相应范围时，收缩量开始逐渐停止，并停止收缩。

1.2 环境因素

在高等级公路中，温度裂缝现象经常发生，同时大多数横向缝隙贯穿整个路面，其中横向裂缝之间的间距也具有较强的均匀性，裂缝出现的数量与实际分布情况等与温度发生的变化有着极为密切的联系，在低温时间较长时裂缝数量持续上升，裂缝的宽度也在温度下降期间不断增加。

沥青路面上出现的非荷载裂缝通常都属于温度裂缝，其主要分为温度疲劳裂缝与低温收缩裂缝。其中低温收缩裂缝通常是在温度下降期间，致使路面发生收缩现象。在具有较强约束力的沥青层形成的温度应力高于沥青混凝土抗拉伸承受范围，致使裂缝现象出现。这种裂缝种类通常是在路面上从上至下进行延伸。而温度疲劳裂缝主要是在温度变化循环长时间影响下，导致应力松弛程度快速降低，最大拉应力不断缩小，最终致使温度应力低于抗拉强度导致裂缝现象的出现。

沥青混凝土路面出现的低温收缩裂缝与温度降低期间致使材料体积降低收缩有着较为密切的联系。在材料受到相应约束的基础上，材料跟随温度降低期间不能发生收缩，这时将形成较强的温度应力，在温度应力逐渐接近并高于材料抗拉强度期间，致使裂缝出现。在温度不断上升期间，沥青混凝土材料粘弹性越来越明显，当温度相对降低时，形成的温度应力在应力松弛作用下快速消失，同时在温度持续较低时，沥青混凝土路面具有较强的弹性，其中温度应力不会消失，进一步导致裂缝的出现。

1.3 路基因素

沥青混凝土裂缝与路基的稳定性也有着极为密切的联系，尤其是在高等级公路半挖半填地点，填挖相接、高填力与软路基路面通常会在路基沉降以及压实度缺乏均匀性作用下，致使半刚性基层出现裂缝，并逐渐延伸到沥青混凝土路面上。

2 水泥混凝土路面裂缝预防方法

2.1 确定科学的路面厚度

沥青混凝土柔性高等级公路路面应结合相关道路等级制度、公路地基地质状况、路基状况、施工时间与季节等因素对路面厚度进行明确。当期主要的计算方法是将沥青厚度提高15～25 cm，利用沥青路面厚度的提高可较好地对路面温度变化进行控制，同时还可使加铺层拉应力相对减少，避免基层反射裂缝的出现。与此同时，还可使得高等级公路路面结构弯曲强度快速提升，致使接缝位置出现的弯沉差逐渐降低，并使加铺层剪切力得到相应的控制，提高高等级公路使用时间。但仅仅根据提高加铺层厚度的方法会在一定程度上受到公路标高的影响与约束，并使路面施工成本相对提升。同时在温度相对较高时，沥青混凝土还会出现蠕变现象，导致车辙的出现。

2.2 采用半刚性材料科学组合

施工人员应结合实际需求对半刚性材料的科学配置进行合理规划与设计，例如可根据实际施工情况对结合料的使用情况与相应的比例进行有效的调整，提高粗骨料使用量并对级配进行较为严格的规划，最大限度地对其干缩与温缩参数进行降低，提高半刚性基层材料的抗裂能力，但这种方法不能在基础上对半刚性材料开裂致使路面反射裂缝的形成进行有效的控制与管理。

2.3 下封层与防裂层

施工人员在基层与路面之间增设较为良好的级配碎石为上基层，同时半刚性施工材料应为下封层，这种下刚上柔的组成方法可在一定程度上较好地避免半刚性基层反射裂缝的出现。与此同时，级配碎石基层还可结合实际需求作为拥有较强排水能力的基层。在特殊条件下，施工人员还可在半刚性基层上部与沥青混凝土之间铺设相应的土工合成施工材料，可进一步促进沥青混凝土抗拉强度与抗形变能力的提升。

下封层的使用可防止雨水渗透期间对基层产生破坏，并较好地避免雨水下渗到基层并对其造成侵蚀。对于高等级沥青混凝土基层路面而言，施工人员

应重视对下封层的铺设，下封层要使用层铺方法与拌和方法对单层沥青混凝土表面进行科学的处理，同时也可结合实际施工情况对乳化沥青稀浆封层方法进行使用。由于下封层主要属于软夹层的一种，对温度降低时新增的反射裂缝有着较为积极的影响，但对于降低荷载应力而言缺乏相应的控制与优化力度，在特殊情况下还会形成相应的不良反应。但强度与沥青混凝土加铺层材料较为相似的硬夹层可对荷载形成的反射裂缝具有较强的控制能力。

2.4 选择适合的面层材料

在对沥青混凝土路面抗滑等需求进行满足的同时，还应主要对孔隙率相对较小的沥青混合材料种类进行选择，可充分避免雨水经过沥青混凝土层渗透到路面结构中，并对其造成侵蚀。另一方面，面层沥青混凝土还应对刚度相对较大、温度敏感性相对较小的改性沥青进行选择，对拥有完善级配的集料进行使用，科学控制沥青层的温湿效应情况，并更好地提高对于基层出现的反射裂缝进行预防与控制。

碾压力度相对较小时，会使沥青混凝土面压实空缝率相对较大，出现雨水渗入的现象。因此施工人员应对实际压实后剩余的空缝率进行检测，对其变化进行了解，科学合理地对这一参数进行控制与管理。