半刚性基层沥青路面综合抗裂技术研究

王自伟 徐宏烨 河南省交院工程检测科技有限公司

半刚性基层是我国沥青路面的主要基层形式，由于半刚性基层的膨缩系数较大，很容易产生收缩裂缝，进而引发面层反射裂缝，当基层内渗入水后很难排除，将会损坏路基路面，导致半刚性基层强度下降。裂缝是半刚性基层路面最突出的病害，很多病害都是因裂缝而起，因此，我们必须抓住问题本质，在解决裂缝上下功夫，提出切实可行的抗裂措施。

一、裂缝形成机理

（一）水泥稳定碎石基层开裂机理

无机结合料、骨料、细集料和水是半刚性基层的组成材料，通过均匀拌和、碾压可构成板体结构。因为混合料自身存在一定缺陷，内部材料若无法均匀分布，很可能在行车荷载和自然因素作用下出现受力不均现象，甚至产生疲劳应力。一般情况下，微裂纹都是由应力集中部位产生，在长期使用过程中，受多种因素的影响，混合料内部将会由更多新的裂纹不断出现，同时，已经产生的裂纹将进一步发展，甚至形成贯穿整个基层厚度的裂缝，最终导致基层开裂。

（二）反射裂缝的产生机理

完成水泥稳定碎石基层施工后，由于施工不当或材料自身缺陷等等原因，将会导致水泥稳定碎石基层受力不均现象，从而产生裂缝。一般来讲，半刚性基层内不仅含有微观裂缝，还存在宏观裂缝。若在铺筑沥青面层前，半刚性基层已产生了很多宏观裂缝，这种情况下，在汽车荷载作用下基层裂缝顶端和沥青面层底部相结合的位置很容易产生应力集中及消除现象，从而产生疲劳应力。随着应力作用的不断加深，沥青面层内部的微裂缝将迅速扩展，最终形成贯穿沥青面层的裂缝，即反射裂缝。

（三）沥青面层裂缝的产生机理

由于混合料拌和不均匀等原因，在沥青混凝土内部很可能形成大量细小裂缝。在荷载和温度等因素的长期作用下，沥青面层内部的裂缝处将会发生应力集中现象。同时，在卸除外在荷载作用时，则应力集中现象将会消除。而新的荷载作用下，还会再次产生应力集中，如此反复循环，最终导致疲劳裂缝出现，并逐渐扩展，形成贯穿整个沥青面层的裂缝。

二、半刚性基层沥青路面综合抗裂技术类型

（一）沥青面层抗裂技术

针对沥青面层裂缝问题，可采用以下抗裂措施，第一，增加沥青层面厚度。沥青层厚度太薄是半刚性基层沥青路面裂缝产生的主要原因，若厚度不足，很难满足行车荷载和抗压要求，只有让沥青层厚度适合路面交通量需求，才能保证面层应力分布合理，才能提升沥青层面的性能，大幅降低底层应力，有效缓解沥青层压力。据大量实践证明，沥青面层为20cm 厚时，路面裂缝问题将得到有效控制。第二，通过更新技术提升路面抗裂能力。常见措施包括：抗裂材料的选择、优化配合比等等。整体来讲，可通过改性沥青的掺加，提升混合料的韧性。通过优化配合比，可提升沥青面层的综合抗裂性能。或者通过加筋原理，掺加适量添加剂。

（二）基层抗裂技术

针对沥青基层抗裂技术，可通过以下措施达到预期效果。第一，通过低剂量骨架嵌挤水稳碎石。为全面提升路面抗干缩、抗温缩能力，可通过减少水泥用量的措施，更好地控制水稳碎石的不良化学反应。第二，采用柔性基层。相比刚性基层，柔性基层的柔性和变形力很强，在应力消除方面发挥着重要的作用，同时，可以缓解应力集中情况。

（三）界面层抗裂技术

针对界面层抗裂技术，可通过铺设应力吸收层、玻璃纤维格栅、土工织物等方式达到抗裂效果。首先，应力吸收层可以缓解应力集中现象，且抗裂性能优良。其次，玻璃纤维格栅的耐腐蚀性、耐高温性能及抗压能力很强，若掺加到沥青混合料内，可改善混合料的路用性能，减少裂缝产生。最后，土工织物能够与多种材料充分结合，其延展性、耐久性良好，可缓解应力集中现象，且保温隔热性能良好，能够有效控制基础温度剧烈变化和水平位移问题。

三、工程概况

某公路工程自通车运营以来，受大交通量和环境因素的影响，路面裂缝问题较为突出，局部路段病害甚为严重，需做结构性维修养护，一定程度上对行车舒适性和安全造成了不利影响。通过现场调查发现，本工程为半刚性基层沥青路面，裂缝病害类型包括纵向裂缝、横向裂缝、块状裂缝、网裂等。

四、半刚性基层沥青路面综合抗裂技术要点

想要满足修补裂缝的作用，不仅需要性能优异的修补材料，还需完善的施工工艺，只有将两者结合起来，才能保证裂缝修补效果良好。针对半刚性基层沥青路面裂缝问题，若采用常规的施工工艺，很难灌到裂缝底部，难以达到预期养护效果。基于此，本文提出裂缝全深度处治施工方案。

1.清理路面。施工前，要先将路面清理干净，针对隐性裂缝内的浮尘，可采用高压气枪等进行清理，保证裂缝内无杂物。

2.打全深度处治料输送孔。按照雷达检测情况，布设全深度处治料输送孔，沿路面反射裂缝延伸方向布设，1.2m 为孔间距。2cm 为全深度处治料输送孔直径，钻孔要直至裂缝底部。根据钻孔深度设计要求，通过冲击钻打孔。

3.下全深度处治输送管。根据设计长度，通过切割设备截取PVC 全深度处治输送管，并将下入全深度处治输送孔内，直至裂缝底部，保证满足设计深度要求。

4.注射帽安装。通过专用设备清理干净全深度处治输送注射帽凹型边缘，通过铁锤将清理后的注射帽打入管内，确保注浆帽和输送管紧紧相连，不得出现松散现象。

5.表面封堵。在高压作用下，为避免裂缝处治料冒出，可采用封堵板将路面表面裂缝口部位封住，做好表面封堵工作。

6.全深度处治。注射枪和注射帽可通过夹具夹紧，按照配合比设计要求，将预聚体材料输送到注射枪口，并在此处进行材料混合，随后利用输送管送入裂缝处。通过一系列化学反应，材料体积迅速膨胀、固化，从而达到填充裂缝空隙的作用。

7.补焊。完成上述施工后，可将封堵板拆除，此时，若发现裂缝处治表面的处治料填充不足，或不饱满，可作补焊处理。补焊过程中，需手持喷枪，将枪嘴与路面裂缝紧紧相贴，开启输出开关，向裂缝内压入全深度处治料，一般可按每分钟0.8m 全深度处治速度。

8.裂缝表面修整。补焊完成后，可简单整平修补表面，保证修补表面平整、美观，且裂缝两端连续平顺，不得出现凹凸不平情况。

9.封孔及清理。为避免处治料输送孔被雨水、油渍等污染，在完成施工后，可采用密封胶封堵输送孔。使用密封胶时，可对其先进行加热处理，加热温度可控制在210℃以内。且保证密封胶与路面齐平，高度一致。待完成所有工序后，可清理路面，保证路面清洁无污染。

五、结束语

综上所述，近年来，我国经济发展迅速，沥青路面成为高等级公路最常用的一种路面形式。在汽车荷载和温度等因素反复作用下，沥青路面往往会产生大量病害，特别是半刚性基层沥青路面裂缝问题最为突出。为了有效控制裂缝，必须了解其产生机理，根据不同裂缝类型采取具有针对性的处治措施。