瀝青路面開裂原因及處理措施

唐珍

（四川蜀渝石油建筑安裝工程有限公司，四川 成都 610000）

瀝青路面裂縫問題是公路工程質量通病之一。具體采用何種方法對瀝青路面裂縫進行修補，應視裂縫的程度、數量、費用、工藝和使用壽命進行綜合分析。本文從裂縫產生的原因入手，對瀝青路面層間應力進行了較詳細的分析，并有針對性地提出了預防裂縫出現的相應措施。

1 裂縫對瀝青路面的危害

瀝青路面裂縫得不到及時修補時，將對路面的使用壽命和行車舒適性帶來重大影響，它主要表現在以下4個方面:

（1）縮短路面的使用壽命。裂縫的初期（1～2年內）對路面的使用性能無明顯影響，但隨著裂縫增大，雨水或雪水的逐漸侵入，導致裂縫兩側的路面結構或土基含水量增加，甚至達到飽和狀態，使承載力明顯下降，在大量行車荷載作用下，產生沖刷和唧漿現象，加重路面的破壞。

（2）縱向裂縫容易形成沿行車方向呈臺階狀，橫向裂縫的唧漿導致裂縫兩側凹陷，均對行車的舒適性帶來影響。

（3）橋頭跳車處的路面橫向裂縫，在路面積水的作用下加速了跳車發展的速度，同時對路基造成沖刷。

（4）塊狀的路面縱橫裂縫如不能及時修補，將很快發展成為網裂，松散或坑槽。導致路面病害的發生，嚴重影響瀝青路面的綜合服務水平。

2 瀝青路面開裂原因

2.1 行車荷載的作用而產生的結構性破壞裂縫

瀝青路面的結構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，大于半剛性基層材料的抗拉強度時，半剛性基層的底部就會很快開裂。在行車荷載的反復作用下，底部的裂縫會逐漸擴展到上部，并使瀝青面層也產生開裂破壞。影響拉應力主要因素有面層的厚度、基層本身的厚度、基層的回彈模量和下承層的回彈模量。選取不同的瀝青面層厚度和半剛性基層厚度。

在半剛性基層下采用半剛性材料做底基層，可使基層底面由行車荷載產生的拉應力明顯減小，甚至還小于半剛性底基層底面產生的拉應力，這對半剛性基層承受行車荷載的反復作用是十分有利的。但是往往事與愿違，總是在半剛性基層產生裂縫。

2.2 溫度裂縫

瀝青面層上的非荷載型裂縫主要是溫度裂縫。溫度裂縫有兩種，一種是低溫收縮裂縫或簡稱低溫裂縫，另一種是溫差大造成的。

（1）低溫裂縫。瀝青材料在較高溫度條件下，具有良好的應力松馳性能，溫度升降產生的變形不致于產生過大的溫度應力，但當氣溫大幅度下降時，瀝青材料逐漸發硬并開始收縮。此時半剛性基層的底部將產生拉應力，當拉應力瀝青混合料的應力松馳趕不上溫度應力增長，混合料勁度急劇增大。由于瀝青面層在路面中是受到約束的，面層中產生的收縮拉應力或拉應變一旦超過瀝青混合料的抗拉強度，瀝青面層就會開裂。這種情況在瀝青面層與基層的附著力不夠好、允許有一定的自由收縮時，裂縫就更容易發生。由于瀝青路面寬度有限，收縮受路面結構的相互約束小，所以低溫裂縫主要是橫向的。

（2）溫差大造成的裂縫。這種裂縫主要發生在日溫差大的地區。由于溫度反復升降導致瀝青面層溫度應力疲勞，使瀝青混合料的極限拉伸應變（或勁度模量）變小，加上瀝青的老化使瀝青勁度增高，應力松馳性能降低，最終達到極限抗拉強度使路面產生裂縫。

3 裂縫修補方法

由于受半剛性基層、瀝青材料、氣候、地質條件、施工工藝和行車荷載的影響，高速公路瀝青路面裂縫是不可避免的問題，也是養護工作中一項經常性任務。要想使灌縫的質量和壽命提高就必須滿足以下3個條件:灌縫材料應具有良好的粘結力（和瀝青混合料相融合）；低溫狀態下具有優良的延伸性和彈性；灌縫材料應具備持久的抗老化和抗疲勞能力。

裂縫的修補具有很強的時限性，安排修補時間不當將大大影響灌縫質量和效果。一般對于北方冰凍地區，瀝青路面裂縫的修補時間在每年的三月為宜。修補裂縫的最佳時機為解凍前裂縫達到最大時，若路面已解凍才開始灌縫就不能有效防止雨水的浸入，達不到灌縫的目的。瀝青路面裂縫修補方法很多，一般可根據裂縫的寬度和深度確定具體的修補工藝。根據路面裂縫的實際情況，可采用四種方法對裂縫進行養護處理。

3.1 壓漿法

在K248+700～K248+900段路面縱向裂縫采取了壓漿處理。因該段裂縫寬度達35 mm，路基填土高達20余m，如不進行徹底處治將嚴重危及路基穩定與行車安全。施工時壓入水泥凈漿，水泥為325#普通硅酸鹽水泥，水泥劑量為350kg/m3，注漿壓力為1.5 MPa。壓漿前用環氧砂漿對裂縫表面進行封堵，沿裂縫每隔15 m預埋一注漿管，從一端開始，依次注漿直到相鄰注漿管溢出漿液為止，壓漿前移。如中間有壓漿管不能溢出漿液，則將壓漿泵移至相鄰的下一孔管進行注漿。該段于2000年4月下旬施工，經過2年多行車觀測效果良好，未發生繼續開裂和其它病害，起到了保護路基穩定和防止雨水的侵蝕作用。

3.2 瀝青灌縫

一般采用重交通道路石油瀝青AH-90#。首先對瀝青進行現場加熱，溫度控制在150～160℃（其中一部分瀝青采用了SBS改性瀝青），用鐵壺或專用容器將熱瀝青灌入縫內，一般需澆灌2～3遍，待瀝青溫度下降至常溫后即可開放交通。此種方法操作簡單，使用設備和人員修補費用低，速度快，每人每天可完成灌縫250～300 m。但缺點是:①由于裂縫未清掃造成粘結不牢固，一般第二年都需重新灌縫；②夏季氣溫高時，瀝青體積膨脹溢出路面被行車粘走；③每年重復施工，累計費用增加；④長時間人工作業危險性較大。

3.3 溶劑性改性瀝青材料灌縫

施工工藝流程為:①先用4～6 MPa壓縮空氣對裂縫進行清理，一般需2遍；②用竹片或鐵鏟清除縫中剩余雜物；（3）用改裝后煤氣罐盛入2/3體積的溶劑改性瀝青灌縫（在普通瀝青中加入SBR等3種改性劑，常溫下具有流動性），并用氣泵加壓至4 MPa向裂縫中灌入，一般需澆灌2～3遍，直至灌縫材料與路面平齊為止；（4）將過篩細砂撒在灌縫表面，并用鏟抹平，即可開放交通。此種方法所用灌縫材料為專用灌縫材料，具有良好的低溫穩定性、滲透性，無需加熱，設備比較簡單，一套設備一天可完成800～1000 m灌縫，灌縫效果較好，使用壽命一般在3～5年。但灌縫材料較貴，約為8000～10000元/t，灌縫費用約為10元/m。

3.4 進口灌縫膠修補裂縫

為了探索瀝青路面裂縫修補技術，采用新材料，新工藝。我處于2002年3月引入了進口的高速公路路面裂縫修補技術。在位于K100+441～Kl17+500長17 km軟基路段進行了灌縫施工。共計完成裂縫修補35960 m。本次所用灌縫材料為原裝進口路面裂縫密封膠。這是一種高分子聚合物橡膠改性材料，常溫下外觀為固體，用紙箱包裝，每箱25kg，使用前加熱到188℃成液體狀，具有良好的流動性和粘結力，能夠同瀝青混合料融合到一起。密封膠冷卻后，在常溫和低溫狀態下，具有很高彈性，延伸長度約10～15倍，彈性恢復達99%。密封膠在-20～120℃溫度范圍內能跟隨裂縫的擴張與收縮而產生彈性變形，始終保持其穩定的密封作用。其主要技術指標如下:25℃針入度65（0.1 mm）；軟化點≥63℃；5℃延度（低溫）≥22cm；粘著張力（ASTMD5329）≥500%；施工加熱溫度188℃。灌縫設備（進口）有2臺，一臺為MODEL200型開槽機，另1臺為MODEL125D型灌縫機。裂縫修補方案:按照國外的瀝青路面裂縫修補方案設計可分4種方式。標準槽非貼封式，即開槽深20～50 mm，寬20 mm，密封膠與槽灌平即可不加貼封層；標準槽貼封式，即開槽深20～50 mm，寬20 mm，密封膠灌滿縫后，路面加封2～3 mm厚80～100 mm寬貼封層；淺槽貼封式，開槽深5 mm，寬40 mm，灌縫加貼封層式；簡單無槽貼封式，適用于裂縫寬度小于3 mm，即不開槽，只在路面裂縫處貼封寬度12.7 mm的密封膠。

這次試驗采用了標準槽貼封式修補法，開槽深度和寬度各為20 mm，表面貼封寬度60 mm，厚度2～3 mm。進口灌縫膠裂縫修補工藝流程為:①封閉交通。按照規定擺放安全標志，設專人指揮交通，并根據工程進度隨時移動標志牌。②按照要求尺寸沿裂縫方向進行開槽作業。③清理開槽。用高壓空氣進行吹縫，BE6200型鼓風機可產生6.33kg/cm壓力和4.2 m3/mm的氣流，能夠將開槽后縫內的松散顆粒和雜物徹底清理干凈，一般需吹縫2遍。④灌縫前預熱。用普通液化氣罐外接噴火裝置，在實施灌縫前對凹槽加熱，溫度達到80～100℃即可，有利（中國瀝青網sinoasphalt.com）于灌縫膠和瀝青混凝土的牢固粘結。⑤灌縫。在密封膠加熱溫度達到188℃時，加熱爐盤自動停止加溫進入保溫狀態，這時用灌縫機自帶的具有刮平裝置的壓力噴頭將密封膠均勻灌入槽內。灌縫分二次灌滿，第一次灌入槽深的4/5，第二次灌滿并在槽口兩側拉成寬60 mm，厚3 mm的貼封層。⑥撒料養護。在剛灌滿的密封膠表面撒布石粉或細砂，待灌縫膠冷卻至常溫后即可開放交通，一般冷卻時間為15 min。⑦質量檢驗。用密封膠修補裂縫，其外觀質量驗收標準為:密封膠高于路表面2～3 mm；貼封層邊緣整齊，灌縫充分飽滿，表面平整；無顆粒狀膠粒；灌縫膠經行車碾壓后不得發生脫落變形。

4 結語

高速公路瀝青路面裂縫是一項經常性任務。如何改進裂縫修補工藝，提高修補質量，延長路面使用壽命是我們急待解決的重要問題。要想保證灌縫質量和壽命就必須滿足3個條件:灌縫材料應具有良好的粘結力；低溫狀態下具有優良的延伸性和彈性；灌縫材料應具備持久的抗老化和抗疲勞能力。