基于疲劳裂缝沥青路面的防治技术措施

2018-12-10王鲁鑫

科技视界 2018年21期

王鲁鑫

【摘要】随着国民经济的快速发展，交通量日益增大，道路承受的车辆反复荷载、重载现象日益突出。由于沥青路面长期暴露在大气环境之中，不仅要经受行车荷载的往复作用，而且还要经受气温的循环作用。所以沥青路面在车辆荷载和温度的重复作用下，产生疲劳裂缝。本文从路基施工、路面施工以及养护方式出发，分析沥青路面产生疲劳裂缝的防治措施。

【关键词】荷载疲劳裂缝；温度疲劳裂缝；路基施工；路面施工

中图分类号： U416.217 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）21-0186-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.086

【Abstract】With the rapid development of the national economy and the increasing traffic volume， the repeated load and heavy load of vehicles under the road are becoming increasingly prominent. Because asphalt pavement is exposed to the atmospheric environment for a long time，it not only has to bear the reciprocating effect of traffic load， but also has to undergo the circulation of temperature.Therefore， the fatigue cracks occur on the asphalt pavement under the repeated action of vehicle load and temperature.Based on the roadbed construction， pavement construction and maintenance methods， this paper analyzes the prevention measures for fatigue cracks on asphalt pavement.

【Key words】Load fatigue crack；Temperature fatigue crack；Subgrade construction；Pavement construction

瀝青路面是我国各级公路路面设计的主要类型，路面材料一般采用的是沥青混合料，公路通车使用后，沥青路面就受到车辆荷载和温度的大量重复作用，当达到一定程度后，就会产生疲劳开裂[1]。沥青路面的疲劳开裂分为两类，一是荷载疲劳裂缝，该裂缝是在车轮荷载反复作用下产生；二是温度疲劳裂缝[2]是由于气温的循环作用，使沥青路面结构内产生的温度应力小于沥青混合料的抗拉强度，经过温度冷热交替产生温度疲劳裂缝。随着施工技术的进步和机械化程度的提高，疲劳裂缝产生的现象虽有所改善，但是裂缝对交通运行产生的危害一直存在。本文从施工面入手，分析预防产生疲劳裂缝的技术措施。

沥青路面疲劳裂缝的防治技术措施

1 路基施工

承受车辆荷载最大的区域是路基，在保证路基有足够的强度和整体稳定性的情况下，才能防止路面产生荷载疲劳裂缝，影响行车的质量。因此，必须采取有效的技术措施保证路基的整体稳定性和强度，最大限度地减少由于车辆荷载引起路基不均匀沉降而产生的裂缝路基的强度和整体稳定性其主要作用的是填筑的质量，所以必须选择好的填筑材料和填筑工艺，从而确保路基的强度。路基首选用级配较好的石、砾类土和砂类土等粗粒土作为填料，填料最大粒径应小于150mm；其次选用含砾类、砂类的低液限粘土；再次选用低液限粘土。粉质土、淤泥和有机质土不得直接用于填筑路基。

路基强度的大小通过压实度这一指标反映，提高压实度就能提高路基强度和整体稳定性，提高路基的压实度的方法有控制好填土层的厚度和有效的施工措施，施工中采用分层填筑，分层压实的方法，每层松铺厚度不应大于30cm。在施工过程中每压实一层都要检测压实度，凡是检测结果达不到设计规定值的要采取加压处理或换填重压的方式。

地下水是影响路基强度的主要因素，路基中承受和吸收路面扩散力的关键部位是路床，若路床渗水，将影响路基的强度和整体稳定性，所以施工过程中要采取有效措施降低地下水或拦截地下水，一般采用的地下水排水设施有排水沟、暗沟、渗沟、渗井、检查井等。土质差的地段难以采取有效措施排水，采用换填处理的方式，以确保路基强度和稳定性。

2 路面施工

路面包括底基层、基层和面层，承受车辆荷载的应力增加，能较好的预防车辆荷载疲劳裂缝的产生。有相关实验证明，提高基层的厚度，承受车辆荷载的应力就会增加，曾有试验证明，基层厚度每增加15cm，其承载力将会提高为原来的3倍，因此，施工中尽可能增加基层厚度。

相关实践证明，厚度超过15cm的沥青面层可以有效地防止路面疲劳产生的裂缝，所以施工过程中增加沥青面层的厚度也可以有效预防疲劳裂缝的产生。

2.1 路面材料选择

预防沥青路面产生裂缝[3-5]的关键之一是选择较好的防裂路面材料，在选择材料以及施工过程中，有以下几点建议：

（1）所选用的基层材料要求抗冲刷能力好、温缩系数小、干缩性能好、抗拉能力高；改善基层材料级配，增加粗骨料，提高大中粒径集料含量；控制最佳含水量，改进碾压方法，避免过振过湿，施工中保证基层顶面粗糙度。

（2）面层使用的沥青混合料松弛性能（用针入度、延度等指标表示）好能有效预防温度疲劳裂缝，有关资料显示，较软的沥青，可以防治温度交替变化引起的疲劳裂缝。实践经验表明，在路面稳定度满足要求的前提下，应该选用针入度较大的沥青作面层。提高沥青的低温抗裂性能及高温稳定性能的另一种方式是在沥青混合料中添加一些添加剂或聚合物。

（4）面层应尽量采用密实型沥青混合料，因为密实型沥青混合料的使用中沥青硬化缓慢，可以有效预防疲劳裂缝的延伸。

（5）沥青混合料的选用的集料最好是表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、沥青粘附性好。为确保混合料的抗剥落性能，采用的集料不允许呈酸性，如果呈酸性，则应填加一定数量的抗剥落剂或灰粉。同时，应尽量降低集料的含水量，尽可能使用人工砂代替原形颗粒的天然砂。

（6）如果条件允许，可以采用沥青玛蹄脂碎石（SMA）混合料和改性沥青作为面层。SMA混合料具有良好的抗荷载疲劳和温度疲劳性能，是防治疲劳裂缝产生的一项新技术。

（7）防治温度疲劳裂缝产生的一种方法是用橡胶沥青或聚合物改性沥青路面的面层

2.2 应力吸收层

设置应力吸收层也是预防沥青路面裂缝的重要措施之一，在应用该技术时，需要注意以下几个问题。

（1）在基层与面层之间铺橡胶沥青中间层以及预制织物膜带条、土工织物或土工格栅中间层等，由于这些中间层可以均匀吸收从路基反射上来的应力，有效预防车辆荷载产生的疲劳裂缝。

（2）采用应力吸收薄膜作为应力吸收层，可以减缓反射裂缝的产生，应力吸收薄膜的弹性模量越低，防裂效果越好，因此，尽量选用低模量、高韧性、大变形率的材料作为应力吸收膜。就目前常用的材料而言，土工织物与沥青橡胶薄膜的弹性模量都较低，预防温度疲劳裂缝效果更佳。橡胶沥青吸收膜是用疲橡胶磨细的粉与热沥青搅拌后，于面层中间形成的一薄膜，该应力吸收层在面层中间具有非常好的应力吸取效果。

（3）采用土工格栅作为沥青路面结构加筋，一定程度上能控制荷载疲劳裂缝的产生。

2.3 預防疲劳裂缝产生的新技术

预防裂缝产生的新技术就是预先制造更直、更多规则间距的裂缝（通常间距为2～3cm），可以避免沥青混合料面层的裂缝产生以及快速恶化。具体施工方法为：首先在沥青层上预先切缝，即在结构层碾压前切割一条缝直到层底，缝宽为0.5cm，再次在缝内内填沥青砂或沥青乳液，填充沥青砂或沥青乳液后快速封闭，最后以正常方式碾压该层，实践经验表明，该方法对于预防裂缝产生有很好的效果。

3 养护方式

公路施工完成后通车前采用预防性养护，也可以预防疲劳裂缝的产生[6]，常用的养护方式有一下几种。

3.1 雾封层

喷雾封层一般是将慢裂乳化沥青稀释液或特制路面保护剂喷洒到现有沥青路面表层，主要是是恢复那些由于沥青在正常使用中氧化造成的轻微干裂，损失小骨料等现象，同时还可以起到封住细小裂缝及表面孔洞。

3.2 碎石封层

将沥青和集料碾压到路面上。撒布均匀粒径石屑覆盖路面，延缓面层上的反射裂缝。

3.3 稀浆封层

稀浆封层是采用细料式的级配石或砂作集料，以乳化沥青为粘接料，加填料和水冷拌后用稀浆封层机摊铺成沥青表处薄层，铺筑厚度一般在3-10mm之间，主要起防水或改善恢复路面功能的作用。

3.4 微表处

微表处是特殊的稀浆封层，单层摊铺厚度仅5～11mm。其优点路面防水性能好，封闭表面防止水下渗，该方式价格较低，可以降低养护成本。

3.5 超薄磨耗层

具体方法是在沥青路面上铺设一层较厚的改性乳化沥青，马上铺筑热沥青混合料，摊铺厚度在10～20mm