公路沥青路面接缝处裂缝成因及防治措施

2023-01-08夏演

交通世界 2022年11期

夏演

（广东广乐高速公路有限公司，广东清远 511533）

0 引言

沥青是道路施工中广泛使用的材料，能提升路面整体质量，延长道路使用寿命。在道路工程建设中，路面接缝不可避免，其处理效果直接影响工程质量。为了提高道路工程质量，需要分析实际的技术指标，把控具体施工工艺，采取有针对性的措施，防止裂缝的产生。沥青道路最容易出现裂缝的地方是路面的接缝处。在路面施工中，应该注意道路的平整性和连续性[1]。尽量选择与环境相适应且相对合理的施工技术方案，减少沥青路面接缝处裂缝的出现。

1 公路沥青路面接缝处裂缝类型

1.1 荷载型裂缝

一般来说，重荷载对沥青路面产生的破坏程度比一般荷载大。当有重荷载车辆在公路沥青路面行驶时，行车的最大荷载处将产生路面结构层层底弯拉应力最大值，在该值超出结构层材料的极限抗拉强度时，则会导致路面结构底部开裂的情况。通常情况下，由于基层产生的弯拉应力大于沥青路面面层，故基层先出现开裂，其在反复荷载的作用下会逐渐衍生至路面上部，从而导致沥青面层也出现开裂破坏现象。因为此种裂缝受重荷载作用的影响较大，因此将其称为荷载型裂缝。

1.2 温度裂缝

受沥青路面不同结构层材料的差异性以及其本身特性的影响，温度在沥青路面传递时需要经过一定的时间，在此过程中，沥青表面层、中面层、下面层、底部以及内部结构不可避免产生温度梯度，尤其是环境和温度不同的情况下这种情况更加明显。温度梯度使得沥青路面的不同部位的温度应力有所差异。按照温度应力作用和温度裂缝形成的原因来划分，温度裂缝有低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。

（1）低温收缩裂缝

沥青材料属于黏性材料，其在温度较高的环境下具备柔韧性，这与沥青材料在高温环境下具有应力松弛性能相对应，简单来说即抗变形能力较高。所以，即使沥青温度不断改变其产生的温度应力也不大。但是，沥青在低温环境下就会逐渐变硬，并出现一定程度的收缩现象，随之产生较大的收缩应力。当沥青的收缩应力比抗拉强度大时，沥青面层将产生开裂问题。若路面基层与面层的衔接质量不达标，基层则无法有效分担因温度而产生的收缩应力，进而增大了温度裂缝的发生概率。

（2）温度疲劳裂缝

城市地区一般昼夜温差大、温度变化频繁，从而产生温度疲劳，城市地区的公路沥青路面更容易产生温度疲劳裂缝。疲劳裂缝的存在还将加快沥青路面老化速度，降低沥青的松弛性能。因此，当收缩应力大于沥青混合料的设计极限时，将导致温度裂缝出现。

1.3 反射裂缝

半刚性材料是公路建设过程中经常使用到的一种材料，由于其自身具有优良的工程性能，将其应用到公路路面基层中可以有效提升路面结构的承载能力，减少沥青铺筑厚度，降低公路建设成本，为施工企业带来可观的经济效益。因此，半刚性材料在公路建设中应用广泛。

由于半刚性材料属于一种水硬性材料，当其被应用到路面基层建设过程中，其内部的物理与化学反应仍然需要持续一定的时间，此时基层材料的强度和刚度会随着公路养护龄期的增加而不断增加。同时，半刚性材料的养护时间较长，使得其容易受到施工现场温度和湿度变化的影响。如果这时工程项目的建设质量无法得到保证，温度与湿度的不断变化将造成反射裂缝[2]。此时，路面基层之间的摩阻作用会对其收缩变形产生限制作用，进而路面内部结构产生拉应力，当拉应力比内部结构的抗拉强度大时，基层发生断裂。即沥青面层与半刚性材料的裂缝处形成一个受力薄弱点，路面在使用过程中，在荷载应力和温度的共同作用下，该薄弱点产生集中应力，从而形成反射裂缝，反射裂缝会逐渐向路面上部扩散，直达沥青表面。

2 沥青路面接缝处裂缝产生原因

道路工程建设难以避免地会出现沥青路面的接缝，且由于后期使用时间长，接缝处的缝隙会不断扩大，如不及时处理，将导致路面进一步损坏。经分析发现，道路路面总是出现凹陷等问题，究其原因还是接缝处出现了裂缝且没有及时处理所致。

在沥青路面铺设作业中，铺设不均匀、材料搅拌不均、混合料配比不足等情况较为常见，容易造成路面不平整，进而引发断层，给道路通行带来隐患。不能确保沥青路面的平整和连续性，进而加大了道路运行风险。另外，在沥青摊铺结束后没有及时碾压路面，使得沥青凝固时有外界气体侵入，路面材料发生了膨胀，也会导致接缝处出现裂缝。

3 横向接缝处理方法

3.1 横向接缝产生原因

沿路线横断方向有规则的裂缝。在沥青路面产生的横向裂缝中，大多属于温度裂缝，其发生的顺序是先沥青面层表面，然后慢慢延展到底面层和基层，最终形成的裂缝具有上宽下窄的特点。有时横向温度裂缝会贯通路面的一部分，大多数横向温度裂缝贯通整个路面宽度。一条沥青路面可能存在多条横向温度裂缝，纵向间距为5～10m。

如果地基或者填土路堤发生纵向不均匀沉降，或沥青混合料摊铺作业过程中没有处理好横向接缝，那么极容易产生横向裂缝，错台现象也由此而生。在温度变化大的地区，则会由于路面温度太低、温度变化过大产生纵向近似等间距的横向裂缝，即温度裂缝。

3.2 横向接缝的特点

经过深入分析发现，接缝处理技术的应用需要综合考虑各种因素，保证使用技术的合理性和适用性，进而保证沥青路面接缝处理的效果。对于横向接缝的处理，需要明确横向裂缝与纵向裂缝的区别。施工中，路面拼接铺筑产生的接缝称为横向接缝，一般由沥青混合料摊铺的中断所致。为了保证工程质量和进度，需在消除横向接缝以后继续摊铺沥青混合料。

3.3 做好混合料的温度控制

受温度的影响，不同温度下沥青的性能不同。施工中，应根据环境调整施工方案，合理控制沥青混合料的温度，尽可能降低接缝对整体施工的影响。沥青路面出现接缝时，使用温度检测装置测量沥青混合料的实际温度，保证施工的科学性。处理横向接缝时，根据施工环境的变化，控制摊铺沥青混合料的温差，保证最优的接缝处理效果。

摊铺过程中混合料的温度变化较大，会直接影响接缝处的平整程度。如果沥青混合料的温度下降过快，则采取适当保温措施，精准把握沥青混合料接缝处的温度变化。如果混合料温度较高，会因为黏性过大而发生推移问题。如果温度较低会因为太快凝固而导致不易压实。如果横向的裂缝处理不好，会导致沥青路面早期损坏。在对沥青混合料的横缝进行碾压时，应将温度控制在低于正常铺摊温度10℃左右。

3.4 黏层油施工

在沥青中面层与上面层之间洒布黏层沥青，具体使用改性乳化沥青。洒布车设定洒布量为0.5L/m2时，经现场实测能满足洒布量为0.3～0.6L/m2的要求。喷洒的黏层油呈均匀雾状，在路面全宽度内分布一层薄膜，避免存在漏空、成条状和堆积情况。如果喷洒不够需进行补洒，过量则刮除。完成后，注意管制交通，除了运料车，其他车辆以及行人均不能通过。

黏层油洒布完成，并当乳化沥青破乳、水分蒸发完成或稀释沥青中的稀释剂基本挥发完后，立即开展沥青层铺筑作业，以避免黏层受到外界环境的污染。

3.5 选择合适的接缝施工处理方式

对不同等级的道路选用不同的接缝处理方式。在摊铺上面层之前，在路基横坡高的一侧、路面与护栏或者路缘石之间衔接处，沿沥青摊铺方向粘贴4cm 的贴缝胶带。对于高等级公路而言，通常使用斜接缝的方式处理下面层横向接缝，从而发挥出自然碾压的效果；并应用垂直平接缝的方式处理上层接缝。根据不同的接缝处理方法，优化接缝混合料的摊铺和碾压过程，进而提升路面的平整度与连续性。横缝处理后会有遗留的沥青混合料，为了方便铲除，施工前可铺设一层牛皮纸或根据施工温度洒水，降低沥青混合料与基层的黏结力。为了提高压实度，采用机械碾压。在需要处理的接缝处稍待冷却但未冷透时，对不规则的沥青混合料摊铺位置进行准确切割，方便后续开展接缝施工。

3.6 做好接缝处的摊铺作业

横向接缝处理的优劣直接影响沥青路面的使用性能，如果在施工过程中出现了严重错误，则会导致接缝处错台，易引发道路路面病害，造成安全隐患和缩短使用年限。在路面整体摊铺结束后，摊铺机离开施工现场时，应在接近道路的末梢处再抬高熨平板。后续地面的处理需要借助人工，将多余的沥青混合料切齐。摊铺机工作中，施工人员要利用2 根3m 的直尺放置于路面中心，观察整个平面，避免出现变化性断面，再利用切割机对未完全冷透的沥青混合料摊铺边缘进行切割处理，为后续摊铺沥青混合料提供有利条件。

4 纵向接缝处理方法

4.1 纵向接缝产生原因

纵向裂缝为顺路方向出现在行车道上的单根纵向长条裂缝。一般成熟的纵向裂缝长度约20～50m。通常情况下，若路表水渗入路堤下地基的范围较小，将只在中央分隔带两侧行车道上或接近硬路肩的一侧产生一条纵向裂缝，反之则会在中央分隔带两侧行车道上和超车道上产生至少两条纵向裂缝。

如果路基边部压实不够，将导致路堤边部发生沉降，进而使距离路边大概30cm 位置产生纵向裂缝。同时，如果在沥青混合料摊铺过程中未处理好纵向接缝，使得路面发生早期渗水现象或压实不满足要求，在过往车辆的行驶过程中将在纵向接缝处形成纵向裂缝。由于地基和填土在横向存在不均匀性，特别是当路表水渗入地基时，将加大沥青路面产生细小纵向裂缝的概率。当纵向裂缝产生的时间太早且过多、裂缝宽度也比较大和长时，将会降低路面使用性能，时间一长则减少路面的使用时间。

4.2 热接缝处理

沥青混合料在高温状态下呈现出较强的可塑性和黏结性，而热接缝处理技术正是借助了这两个特性的作用。在此过程中，需要2台甚至更多的机械同时工作。摊铺机在前方摊铺，压路机在后方碾压，保证施工顺畅。为使摊铺机能够协同工作，要控制好2台摊铺机的距离。沥青在高温状态下摊铺后，应在其冷却前进行碾压施工，以保证路面的平整。由于沥青材料在高温状态下内部孔隙会有气体的侵入，碾压施工时要尽量排除沥青内多余的气体，保证压实度[3]。对于宽阔的沥青路面，可采用纵向接缝处理技术。进行接缝处理时要分析现场条件，根据不同的问题选择合理的施工方法。

4.3 冷接缝处理

将冷接缝与热接缝处理技术进行对比可知，两者的混合料温度存在较大差异，因此必须按照施工路段长度来选择处理方法。较长的路面一般选用冷接缝处理。因路面较长，施工时无法做到沥青混合料在冷却凝固前及时处理，所以采用冷接缝处理，能够保证路面平坦。对施工路段划分时，必须用切割机来切割沥青路面，以便于接缝衔接[4]。施工人员应明确了解现场路面接缝的性质和接缝处的处理方法，以便选择用热接缝还是冷接缝处理技术。

混合料摊铺中，无论是热接缝还是冷接缝处理技术都可以保证路面的摊铺效果。在接缝施工工艺的选择上，应充分考虑施工的环境和条件，制订科学的施工方案，以达到良好的效果。