公路沥青路面裂缝成因及防治措施研究

董 赢 聪

(山西诚达公路勘察设计有限公司晋中分公司，山西 晋中 030600)

1 概述

这些年来，随着公路建设的日益发展，国家对于公路工程的要求也愈发严格。沥青路面由于其美观性好、降噪性高、行车舒适性佳而在公路工程中被广泛运用。为了有效提升沥青路面质量、优化公路路用性能，研究公路沥青路面裂缝成因及防治措施意义重大。相关施工单位应该严把沥青路面施工中的各个环节以及关键技术，将有关质控措施落到实处，以保障路面施工效果，同时有效预防并处治沥青路面裂缝，最终确保公路交通的良好运行。

2 公路沥青路面的裂缝成因

2.1 荷载裂缝

根据相关研究显示，公路上的重型交通相较普通交通对于路面会造成更大的破坏。当重型交通引发的路面弯拉应力超过路面的极限抗拉强度时，则会在公路中引发荷载裂缝。通常情况下，考虑到重型交通引发的基层弯拉应力远超面层，因此会先产生基层裂缝，进一步由基层裂缝延伸至面层，引发面层裂缝。

2.2 温度裂缝

考虑到在沥青路面公路中，各结构层材料在特性以及导热性方面大不相同，使得不同结构层中的温度存在差异，并产生了一定的温度梯度，尤其是在外部气温变化较大时，层间的温度梯度更为明显。不同结构层中的温差使得层与层之间具备各不相同的温度应力，进而由层间温度应力引发温度裂缝，一般来说可以将温度裂缝划分为温度疲劳裂缝以及低温收缩裂缝两种类型。

2.3 反射裂缝

由于半刚性基层需要较长的养生时间，因此其对外界温度及湿度变化非常敏感。尤其是在施工质量不佳的情况下，外界温度及湿度变化更容易引发半刚性基层产生温度疲劳裂缝或低温收缩裂缝。与此同时，基层会因为与路基间的磨阻力而在其内部产生拉应力，当拉应力不断增长直至超出基层抗拉强度后，则会引发基层开裂，在开裂部分即形成了受力薄弱点，而在公路交通运行过程中，在荷载作用力与温度应力的不断影响下，应力极易集中在受力薄弱点，进而致使面层产生了由底部向上部发展的反射裂缝，反射裂缝会在交通荷载以及外界气温的影响下愈演愈烈。

3 公路沥青路面裂缝的预防措施

3.1 设计阶段的预防措施

在公路沥青路面设计阶段，需要关注以下要点：其一，妥善开展承载力调查，并将非常规承载力导致的路面变形考虑在内。同时充分考虑项目所在地气候特征，确保路面设计符合所在地的施工需求。其二，应尽可能配置抗收缩性能强、抗冲刷性能好、强度高的粒料类材料作为基层用材，进而将产生收缩裂缝的概率降到最低。其三，应尽可能配置具备较优抗开裂能力的沥青作为路面用材，在确保沥青稳定性达标的基础上，尽量配置针入度大的沥青，进而将收缩裂缝产生的概率降到最低，例如可选用抗开裂能力显著的SMA作为面层用材。其四，应合理设计面层厚度，在现阶段的设计中，沥青面层厚度往往控制在150 mm～250 mm，以此有效避免反射裂缝的发生。此外，沥青面层厚度可依据具体状况适当加大，而厚度的加大则可以在强化路面弯曲刚度的同时，有效延长路面的使用寿命。

3.2 施工阶段的预防措施

在公路沥青路面施工阶段，需要关注以下要点：其一，应尽量采用连续施工的方式，一方面确保公路各层连接的紧密程度，另一方面将层间污染降到最低。待透层或粘层完工后，应在规定时间内将沥青面层施工到位，具体来说，应将沥青面层与半刚性基层的施工时间控制在一年内。其二，确保半刚性基层养护到位。半刚性基层在养护过程中，内部结构逐渐紧密、强度逐渐提升，一般应该在半刚性基层压实到位或者养护到位时，采用乳化沥青施作透层或封层。其三，合理铺设防裂层及下封层。将防裂层布设于面层与基层间，可将基层产生的应力有效吸收，进而避免反射裂缝的发生。此外，还可以将基层划分为上下两个部分，上部配置级配优良的碎石，通过碎石与下部基层形成组合结构。碎石基层一方面可以优化基层的排水性能，另一方面还可以有效防控反射裂缝。而通过在半刚性基层下部布设下封层，则可以有效防控雨水渗透，常见的下封层材料有乳化沥青稀浆等。其四，确保集料质量过关，要通过严格的材料审核机制，确保集料清洁、粉尘含量低、针片状集料占比在允许范围内，同时还要确保集料的配比符合要求。其五，做好沥青的碾压工作。在现场应准备多台碾压机具，同时还要确保光轮压路机及胶轮压路机配置得当，在碾压过程中，应确保碾压机具紧跟摊铺机，以保障碾压成效。

4 公路沥青路面裂缝的处治措施

4.1 灌缝

在沥青路面裂缝的处治措施中，灌缝最为常见，一般来说，针对基层开裂问题，往往选用压浆法实施灌缝，针对面层开裂问题，往往选用灌缝胶或者是改性沥青实施灌缝。以开槽法灌缝为例，该方法适用于较宽的裂缝，具体操作为在开裂部位利用切缝机凿出深15 mm～20 mm、宽10 mm～15 mm的沟槽，进一步利用路面灌缝机，在沟槽中浇筑密封胶等灌缝材料，待灌缝材料冷却到位后及时妥善清理路面，即可恢复交通。开槽法灌缝可以将开裂部位与周边路面有效固结，进而防止雨水从开裂部位渗漏。总的来说，开槽法灌缝具备较长的使用年限，但会耗费较多的养护费用。以改性沥青灌缝为例，改性沥青灌缝适用于宽度不超过3 mm的裂缝。在具体操作中，先采用铁钩将开裂部位杂物妥善清理，进一步采用吹风机清理开裂部位的泥土等细屑，然后借助专用注射器在开裂部位注入改性沥青，进一步适当洒入细砂，随后实施养护，待养护2 h后方可恢复交通。

4.2 稀浆封层

在开裂病害的初发时期，可以运用稀浆封层法将开裂病害有效遏制，常见的封层材料有乳化沥青等。同时，通过稀浆封层法，可以在防治路面唧浆病害的同时，有效优化路面的耐磨特性，进而降低路面的返工返修率。值得注意的是，稀浆封层法需要的稳定期较长，因此在裂缝防控性能上有所欠缺。

4.3 罩面

罩面技术即为薄层罩面处治技术，该处治技术具备较高的经济性，在沥青路面养护以及中修工作中较为常用。在薄层罩面处治的选材过程中，要尽可能选用热稳定性好、耐水性强的沥青材料，同时还要确保选用的沥青施工适用性好、技术性能达标。此外，在薄层罩面处治措施实施过程中，还应该及时依据现场状况调整沥青配比，以确保沥青混合料适用于具体的裂缝处治需求。

4.4 路面再生

现阶段的路面再生技术，主要包含冷再生以及热再生，这两种技术具备不同的施工工艺，然而其原理都是通过破碎、掺加、搅拌、铺筑等工艺再利用旧有沥青材料，进一步施工再生路面层。通常情况下，再生层不具备较长的使用寿命，因此往往需要依据具体的公路等级要求，适当加铺封层或是面层，以优化再生层的结构强度。

5 结语

在沥青路面施工过程中，裂缝的防治至关重要。施工单位务必要充分重视裂缝防治工作，在充分考虑现场特征、设计要求、地质特点的基础上，从预防和处治两个层面入手，在公路设计阶段以及施工阶段确保裂缝防治到位。当裂缝发生时，则要合理采用灌缝、稀浆封层、罩面、路面再生等手段及时处治裂缝，以预防裂缝的发展和恶化，最终为公路上部的交通运行提供有力保障。