關于高速公路路面基層裂縫成因及控制措施分析

閆鳳琴

(華邦建投集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000)

1 基層概述

對于瀝青路面基層，若按照材料或及其力學特性，可將其分成以下三種：柔性基層、半剛性基層、剛性基層。不同類型基層的特點完全不同，使適用條件也不同。對于柔性基層，主要使用瀝青處治的級配碎石與無機結合料的級配碎石進行修筑；對于半剛性基層，主要使用無機結合料對級配集料進行穩定處理，然后形成完整的基層結構，以水泥穩定碎石最為常用；對于剛性基層，即采用強度等級較低的混凝土進行基層修筑。

瀝青路面憑借良好的平整度與舒適性，在很多國家都作為高速公路首選路面形式。對瀝青路面中，半剛性基層由于強度大和穩定性好等優勢，也得到了廣泛應用，成為高速公路瀝青路面首選基層類型。然而，伴隨這種基層不斷應用，裂縫問題越來越常見，由于受到行車荷載持續作用，使路面強度明顯降低，導致路面破壞，最終給公路正常使用造成很大的影響，縮短使用壽命。

據統計，瀝青路面裂縫中，有近60%的是由于基層裂縫向上反射導致的反射裂縫。對此，做好基層裂縫控制對防止瀝青路面開裂有重要作用和意義。這就需要明確導致基層開裂的原因，然后再采取有針對性的控制措施。

2 基層裂縫產生原因

(1)荷載型裂縫。受汽車車輪荷載持續作用，在半剛性基層結構的底部會產生一定拉應力，在這一持續增長的拉應力超出基層材料自身抗拉強度后，將導致基層結構從底部開始產生裂縫，這種裂縫就屬于荷載型裂縫。

(2)非荷載型裂縫。包括干縮與溫度裂縫兩種。其中，干縮裂縫指的是因基層結構中水分發生較大變化導致材料產生一定程度的收縮而引起的裂縫；而溫度裂縫還可進一步分為低溫收縮與溫度疲勞裂縫兩種。對于低溫收縮裂縫，是指氣溫降低時，路面的溫度也會大幅降低，此時基層材料必定開始收縮，因面層和基層產生的收縮程度不同，所以彼此之間存在約束作用，在氣溫下降至極限后，如果基層中產生的拉應力超出自身抗拉強度，就會導致裂縫的產生；對于溫度疲勞裂縫，產生于太陽照射比較強烈且日溫差相對較大的地區，由于晝夜溫差很大，使基層內部產生一定溫度應力，基層材料在這一應力的持續作用下，產生裂縫。

3 基層裂縫控制措施

3.1 材料方面的控制措施

(1)使用骨架密實結構礦料級配。通過相關試驗可知，對于密實型半剛性材料，其干縮系數與溫縮系數都比懸浮結構低很多，但溫縮與干縮的抗裂指數均有所提高?？梢?，在基層材料選擇過程中，應優先考慮密實結構，以增強成型后基層整體的抗收縮性。

(2)對土中粒徑在0.075 mm以內的顆粒實際含量進行嚴格控制。當基層材料中存在很多細料時，會使材料內部產生較多孔隙，此時受到水的作用將產生很大的收縮現象。因此，要對粒料當中細料的實際含量予以嚴格控制，利用尺寸為0.075 mm的篩孔，使細料含量不超過5%。

(3)對基層混合料的含水量進行嚴格控制。水泥、水與不同細粒土在完成拌和與碾壓后，因蒸發與水泥水化，會使混合料中含有的水持續減少，進而使混合料產生一定程度的體積收縮現象。根據相關研究結果，對于水泥穩定材料，如果它的實際含水量提高1%，則其對干縮應變造成的影響與水泥增加1%相比，要大2～3倍?；诖?，施工中必須對碾壓前的混合料實際含水量進行嚴格的控制，最終實現對干縮應變的有效控制。

(4)適當減少水泥劑量。在強度可以達到要求的基礎上，應盡可能選擇最小的水泥劑量。這是因為當水泥用量增加時，水泥發生水化時放出的熱量也會增加，同時由于吸收更多的水，導致收縮也有所增加。

(5)在水泥穩定粒料當中摻入適量粉煤灰。根據相關試驗結果可知，如果在水泥穩定粒料當中摻入適量的粉煤灰，除了能提高抗壓強度，還能減小平均溫縮系數與干縮系數。

3.2 施工方面的控制措施

(1)完成對半剛性基層的壓實后，應盡快開始養生。在半剛性基層施工完成后，若未能及時進行養生，任由其直接被陽光暴曬，伴隨水分的不斷蒸發和散失，將使基層產生明顯的干縮裂縫，具體包含可見的與不可見的兩種類型。此外，該裂縫最終都會反射至面層，導致路面反射裂縫的產生。

(2)在基層養生完成并檢查確認合格后，應盡快進行透層施工。為了使基層實際含水量達到要求，需要在基層養生結束后，采用稀釋瀝青或直接使用瀝青乳液進行透層施工，并在灑布均勻的透層表面撒上一層粗砂或石屑。通過透層施工，除了能為運料車與攤鋪機提供良好的工作條件，還能起到使基層與面層之間良好粘結的作用，對防止基層裂縫產生也有一定作用，所需必須引起相關人員的高度重視。

(3)在透層施工結束，且檢查合格后，應盡快進行面層鋪筑施工。透層雖然具有良好的保溫與保水作用，但如果停留的時間過長，基層混合料所含有的水分仍會產生蒸發損失，導致基層材料由于干縮而開裂。因此，在透層施工結束后，應盡快開始面層的施工，尤其是在晝夜溫差相對較大時，如果未能及時封閉，可能使基層出現溫縮裂縫。

(4)合理應用磨阻理論來避免收縮裂縫的產生，即在不同結構層之間人為制造一個粗面，以此增大摩擦系數，提高摩阻力，比如可在表面嵌入釘子石，或采用機械設備對結構層的頂部進行拉毛。通過這樣的處理，能在基層產生干縮時，由于和面層及底基層之間都存在一定的摩擦結合力，所以能對干縮應力起到一定制約作用，進而實現減少裂縫的目標。

(5)通過預鋸縫實現提前防御。將基層養護完成后，可通過鋸縫來消除干縮應力，起到減少或避免干縮裂縫產生的作用。在完成切縫以后，在面層攤鋪之前采用乳化瀝青實施灌縫，并在灌縫完成以后于切縫處鋪筑一道土工格柵，同時將其釘牢，實踐表明，這是一種能有效防止基層裂縫產生并能阻止基層裂縫向路面反射的措施。

4 結 語

綜上所述，基層作為高速公路瀝青路面的一個重要結構層次，其一旦產生裂縫，將影響基層功能的發揮，并導致面層產生反射裂縫，輕則影響外觀，嚴重時將影響路面行車舒適性，并有可能引發交通該事故。對此，需要在明確基層裂縫產生原因的基礎上，從材料選擇與施工兩個角度入手采取有效的裂縫控制措施。