瀝青混凝土路面裂縫的成因及防治

PAGE1瀝青混凝土路面裂縫的成因及防治[摘要]本文通過對瀝青混凝土路面的主要病害之一的裂縫成因的分類分析，結(jié)合工作經(jīng)驗，針對各種成因，提出對裂縫防治的一些觀點和看法，并對已出現(xiàn)的裂縫病害提出一些處治意見。供同行參考和討論。[關(guān)鍵詞]裂縫成因防治處治一、瀝青混凝土路面裂縫的損壞特征裂縫是瀝青混凝土路面的一種常見病害，也是造成瀝青混凝土路面早期損壞的一個重要原因。裂縫一經(jīng)出現(xiàn)，如不及時處治，隨著車輪的擠壓和氣溫的變化會造成裂縫邊緣材料的不斷松散和流失，裂縫處路面水的侵入會造成基層甚至路基的軟化，導(dǎo)致路面承載能力下降，加速路面的破壞。從裂縫引起的原因來說，瀝青混凝土路面裂縫大體分為三種類型：一種是荷載型裂縫，主要由行車荷載引起；另一種是非荷載型裂縫，即以溫度裂縫為主的低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫；第三種是沉降裂縫，主要由不均勻沉降引起。從裂縫的表現(xiàn)形式來說，常見于瀝青混凝土路面的裂縫為縱向裂縫、橫向裂縫和網(wǎng)狀裂縫?？v向裂縫的方向基本上平行于道路中心線，一般發(fā)生在距路邊緣不遠(yuǎn)的車道內(nèi)。裂縫大致以兩種形狀出現(xiàn)，一種為直線形，一種為縱向弧形且兩端向路堤邊緣延伸。橫向裂縫是瀝青混凝土路面最常見的一種裂縫形式，也是路面早期損壞現(xiàn)象之一。橫向裂縫的方向基本垂直于道路中心線，裂縫間隔不等，數(shù)量會逐年增加?？p寬不一，縫長有的貫穿整個路幅，有時僅貫穿部分路幅。半剛性基層瀝青路面的橫向裂縫絕大部分是反射裂縫。網(wǎng)狀裂縫即通常所稱的“龜裂”，是在路面局部范圍內(nèi)，先沿輪跡帶出現(xiàn)單條或多條平行縱縫，隨即在縱縫間出現(xiàn)橫向或斜向連接縫，裂縫縱橫交錯而形成網(wǎng)狀裂縫，縫寬一般為1mm以上，縫距40cm以下。網(wǎng)狀裂縫一般會伴有沉陷和唧泥現(xiàn)象出現(xiàn)。二、瀝青混凝土路面裂縫的產(chǎn)生原因1、從裂縫的性質(zhì)來分荷載裂縫：半剛性路面的結(jié)構(gòu)性破壞裂縫，主要是由于行車荷載引起的。在車輪荷載作用下，半剛性基層的底部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力大于半剛性基層材料的抗拉強(qiáng)度時，半剛性基層的底部就會很快開裂。在行車荷載的反復(fù)作用下，出現(xiàn)于底部的裂縫會逐漸擴(kuò)展到上部，并使位于路面最上端的瀝青混凝土面層也產(chǎn)生裂縫。荷載裂縫出現(xiàn)的順序為：底部上部表面。近年來日益嚴(yán)重的超載行為，對此類裂縫的影響呈明顯上升趨勢。非荷載裂縫：瀝青面層上的非荷載裂縫主要是溫度裂縫。在自然條件下的瀝青面層，其表面和底部的溫度相比，始終存在有溫度差，而且瀝青面層越厚，此溫度差越大。當(dāng)面層表面產(chǎn)生的溫度收縮應(yīng)力超過面層某一薄弱點處的瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度時，此處表面將首先開裂；同時，隨著瀝青表面溫度的大幅度變化，白天與夜間溫差較大，或者在炎熱的夏季，經(jīng)陽光暴曬后遇驟降瀑雨，路面的表面溫度在短時間內(nèi)會急劇下降，使瀝青面層表面產(chǎn)生較大的溫度收縮應(yīng)力，在這種溫度應(yīng)力的反復(fù)作用下，會導(dǎo)致瀝青混凝土面層的表面疲勞開裂。在溫度應(yīng)力的作用下，總是瀝青面層表面首先出現(xiàn)開裂，反復(fù)作用下，表面裂縫開始逐漸向下延伸，直至面層底部。非荷載裂縫出現(xiàn)的順序為：表面底部。沉降裂縫：主要表現(xiàn)為橋涵兩端的橫向裂縫和路段上出現(xiàn)的較長的縱向裂縫。其形成的主要原因是填土的固結(jié)沉陷和地基的沉陷。此類裂縫一般為從基層到面層幾乎同時出現(xiàn)。2、從裂縫的形式來分一般說來，引起縱向裂縫的原因是：a、路面攤鋪時的分幅，前后攤鋪幅相接處的冷接縫未按相關(guān)規(guī)范要求作認(rèn)真處理，相互間結(jié)合不緊密而產(chǎn)生脫開，形成沿縱向接縫而出現(xiàn)裂縫。b、道路拓寬改造時，新筑路基未作有效沉降處理，與原有老路基之間出現(xiàn)不均勻沉降，形成沿新老路基縱向交界面而出現(xiàn)裂縫。c、城市道路在分幅調(diào)整，原有綠化分隔帶改造為車行道時，由于施工面狹窄，導(dǎo)致基層、面層壓實度達(dá)不到設(shè)計要求，產(chǎn)生工后不均勻沉降，形成沿原分隔帶縱向邊緣而出現(xiàn)裂縫。對于橫向裂縫，引起的主要原因是：a、路面攤鋪時的施工縫未進(jìn)行有效處理，導(dǎo)致橫向接縫不緊密，結(jié)合不良而在沿橫向施工縫方向出現(xiàn)裂縫。b、工程使用瀝青未達(dá)到適合本地區(qū)氣候條件和使用要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，致使使用過程中瀝青面層產(chǎn)生的溫度收縮應(yīng)力和溫度疲勞應(yīng)力超過瀝青混合料的容許抗拉強(qiáng)度。基層頂面形成灰漿硬殼，不能用細(xì)料來進(jìn)行壓實后的找平。在雨后基層潮濕未干的情況下，不得進(jìn)行瀝青面層的攤鋪作業(yè)，更不得冒雨進(jìn)行攤鋪。在冬季氣溫過低的情況下，應(yīng)停止瀝青面層的攤鋪。以保證面層與基層的緊密銜接和瀝青面層的有效壓實。對于新鋪的半剛性基層，隨著混合料中水分的減少會產(chǎn)生干縮和干縮應(yīng)力。在鋪筑瀝青面層前已存在干縮裂縫的半剛性基層，在面層攤鋪后，會繼續(xù)拉開和擴(kuò)展，將瀝青面層，特別是面層相對較薄處發(fā)展成為裂縫。因此，在半剛性基層的干縮接近完成，并對已出現(xiàn)裂縫進(jìn)行封閉處理后，再進(jìn)行瀝青面層的攤鋪，能大大減少使用期間出現(xiàn)的裂縫數(shù)量。4、重視路面排水防水設(shè)計由于道路設(shè)計人員與排水設(shè)計人員大多非同一人完成，設(shè)計周期往往得不到落實，排水工程要依據(jù)道路設(shè)計成果，而施工順序卻在道路工程前面，實際操作中，排水設(shè)計引用的資料常常為道路的中間設(shè)計成果，如果缺乏及時有效的溝通，容易造成雨水收集口與道路縱斷面設(shè)計不匹配，導(dǎo)致道路運(yùn)行時，路面水得不到迅速排放，而加速裂縫的發(fā)展。在瀝青面層的中間或底部，使用合適的防水層，既能有效的防止水毀和減少反射裂縫的產(chǎn)生。目前市場上以非織造玻纖/聚酯纖維制造的路用防裂聚酯玻纖布，通過施工時灑布的粘層油和混合料中的瀝青在玻纖布兩側(cè)的滲透，給路面提供一個連續(xù)、柔性的防水層，防止路面水對基層的破壞，同時能隔離由于基層裂縫對面層的影響，從而提高瀝青路面的使用性能和服務(wù)年限。稀漿封層作為一種新技術(shù)已經(jīng)在交通部門得到廣泛應(yīng)用，相對常用的瀝青混合料封層而言，它的強(qiáng)度和韌性都比較好，同樣適用于道路的上封層和下封層。采用稀漿封層作為瀝青混凝土路面的下封層時，即使在施工期間由于臨時交通荷載有所損壞，在道路營運(yùn)期間仍能較好地發(fā)揮防水和防止反射裂縫的功效。5、合理設(shè)計路面結(jié)構(gòu)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計前，應(yīng)做好交通量的調(diào)查和預(yù)測工作，使路面結(jié)構(gòu)組合與整體強(qiáng)度能夠滿足設(shè)計使用期限內(nèi)的交通荷載要求。上基層應(yīng)選用水穩(wěn)定性良好的有粗粒料的水泥、石灰穩(wěn)定類材料。有條件的可以采用瀝青碎石柔性基層。半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的承載能力主要由半剛性材料層（基層和底基層）承擔(dān)，一味地增加瀝青面層的厚度對解決裂縫問題是無益的，只會徒勞地增加瀝青面層的溫度差而引起早期非荷載裂縫的出現(xiàn)，而且，較厚的瀝青面層反而容易導(dǎo)致車轍的產(chǎn)生。按照現(xiàn)代道路“強(qiáng)基薄面”的設(shè)計理念，一般道路的瀝青路面厚度應(yīng)控制在12~15cm之間。瀝青面層各層應(yīng)盡量使用空隙率低的密實型瀝青混凝土，如目前普遍采用的密實型連續(xù)級配的AC瀝青混合料。為提高瀝青路面的使用性能，可以考慮選用密實型斷級配的瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA），既具有良好的不透水性，又有明顯的高溫抗永久變形能力和抗滑性能；同時改善瀝青結(jié)合料，采用改性瀝青，對提高瀝青路面的抗裂縫性能將會有很大的幫助。6、強(qiáng)調(diào)特殊地段的處理當(dāng)?shù)缆方?jīng)過軟土地基和高填土路段時，應(yīng)進(jìn)行必要的沉降計算，并采取針對性措施，如：排水固結(jié)法、強(qiáng)夯法、換填法、復(fù)合地基法和輕質(zhì)填料法等，將工后沉降控制在規(guī)范容許范圍內(nèi)，減少由于不均勻沉降引起的路面裂縫。在橋頭臺后或搭板端部，采用碎礫石回填可以有效降低橋頭路基的工后沉降，使橋臺剛性與路段柔性間出現(xiàn)一個緩和過渡段，緩和沉降變化率，推遲路面裂縫的開展。在軟土地基和高填土路段，及拓寬改造路段，在進(jìn)行臺階處理的同時，適當(dāng)應(yīng)用“四新”產(chǎn)品，如：土工格柵、土工布等土工合成材料，對控制不均勻沉降將會起到十分明顯的作用。特別是在原有水泥混凝土路面上罩鋪瀝青混凝土路面時，更應(yīng)重視。城市道路管線溝槽回填時，可參照拓寬改造或綠化帶改造的處理方法，盡可能采用石灰土回填，當(dāng)基層完成后實施反開挖溝槽時，回填時宜采用素混凝土，并在溝側(cè)鋪設(shè)土工合成材料，使前后實施的基層之間取得變形的協(xié)調(diào)。7、加強(qiáng)打擊超載超限車輛的力度隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，道路上行駛的貨車數(shù)量直線上升。缺乏統(tǒng)一的車輛模式，加之某些部門的自身利益，車輛超載現(xiàn)象日益嚴(yán)重，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于道路設(shè)計預(yù)期的交通量，過度的超載運(yùn)行，路面荷載裂縫過早出現(xiàn)，使道路實際服務(wù)年限大打折扣。嚴(yán)厲打擊此類違法現(xiàn)象，回歸道路的正常使用，是當(dāng)前刻不容緩的任務(wù)之一。四、瀝青混凝土路面裂縫的處治方法眾所周知，在目前的施工條件下，瀝青混凝土路面出現(xiàn)裂縫是不可避免的，只是數(shù)量的多少、發(fā)展的程度以及出現(xiàn)的時間等等。要延長道路的使用年限，提高道路的服務(wù)效率，除了加強(qiáng)日常的養(yǎng)護(hù)維修之外，對已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，應(yīng)及時予以處理，防止水分等有害物質(zhì)的侵入，限制裂縫的開展。維修處理瀝青路面裂縫，應(yīng)根據(jù)裂縫的寬度和深度，選擇合適的材料，確定具體的施工工藝。1、縱向裂縫一般出現(xiàn)在高填方路段，如不及時徹底處治將嚴(yán)重危及路基的穩(wěn)定，給道路行車帶來安全隱患?？刹捎盟鄩簼{方法處理，用325號普通硅酸鹽水泥，用量350kg/立方米，加壓1.5Mpa。實施前用環(huán)氧砂漿封堵裂縫表面，沿縫15m左右插入注漿管，單方向依次注漿到相鄰管口溢漿結(jié)束。2、對于橫向微細(xì)裂縫（2~5mm）可用乳化瀝青進(jìn)行灌縫處理；對于大于5mm的粗裂縫，可用改性瀝青（如SBS改性瀝青）進(jìn)行灌縫處理。灌縫前，必須清除縫內(nèi)、縫邊的碎料和垃圾等雜物，并保證縫內(nèi)干燥，灌縫完成后，表面灑布粗砂或石屑。3、條件許可時，可采用目前還依賴進(jìn)口的專用于路面裂縫密封膠進(jìn)行裂縫處治。其在高溫狀態(tài)下，具有良好的流動性和粘結(jié)力，能夠同瀝青混合料融合為一體；在常溫和低溫狀態(tài)下，仍具有較好的彈性，在使用時可隨著裂縫的縮脹而變形，對原有裂縫有穩(wěn)定的封閉作用，對路面的進(jìn)一步損壞有積極的限制效果。4、對于比較嚴(yán)重的網(wǎng)狀裂縫，當(dāng)采用灌縫方法已難以進(jìn)行有效處理時，應(yīng)作局部范圍的翻修，當(dāng)損壞已影響到基層時，必須連同基層一并實施?？稍诜薹秶鷥?nèi)的基層頂面加鋪防裂玻纖布，并做好與周圍面層的搭接處理，以在新老結(jié)構(gòu)交