瀝青路面裂縫成因及防治
摘要：瀝青路面在使用期開裂是一種通病，是世界各國都普遍存在的問題。裂縫的出現(xiàn)就是路面結(jié)構(gòu)破壞的開始，隨后雨水及積雪融水通過裂縫滲人到路面結(jié)構(gòu)中，滯留在面層與基層的交界面上，在動水荷載的作用下加速了基層的破壞，使基層甚至路基軟化，承載力下降產(chǎn)生卿漿、臺階、網(wǎng)裂等病害，從而加速路面破壞。
關(guān)鍵詞：裂縫，路面結(jié)構(gòu)，動水荷載，路基軟化
一、溫度裂縫
瀝青面層上的非荷載型裂縫主要是溫度裂縫，溫度裂縫主要有兩種，一種是低溫縮裂；另一種是溫度疲勞裂縫。
1.1溫度裂縫形成的原因
1.1.1低溫縮裂形成的原因
瀝青路面和半剛性基層多在高溫夏季和常溫時施工成型，入冬后溫度驟降，混和料遇收縮，在收縮過程中受到下層(基層或底基層)的約束產(chǎn)生收縮應(yīng)力(拉應(yīng)力)。如果收縮應(yīng)力大于當(dāng)時的極限抗拉強(qiáng)度，就會產(chǎn)生溫度收縮裂縫，一般為橫向裂縫，寬度約為。溫差越大，溫度變化越快，則約束越大，混和料就容易開裂。路面開裂發(fā)展的過程及應(yīng)力分布規(guī)律是：當(dāng)混和料由于溫度下降產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其材料抗拉強(qiáng)度時就開始出現(xiàn)第批裂縫，路面開裂后應(yīng)力重新分布，如果此時刻溫度應(yīng)力超過混和料的抗拉強(qiáng)度，則產(chǎn)生第批裂縫，應(yīng)力再重新分布，直到溫度應(yīng)力小于或等于混和料極限抗拉強(qiáng)度時，裂縫的數(shù)量即停止發(fā)展。
1.1.2溫度疲勞裂縫形成的原因
如果日溫差較大，由于溫度反復(fù)升降導(dǎo)致瀝青面層溫度疲勞，使瀝青混合料的極限抗伸應(yīng)變變小，加上瀝青的老化使其應(yīng)力松弛性能降低最終達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度使路面產(chǎn)生裂縫。
1.2溫度裂縫的防治措施
采用溫變系數(shù)小、溫度敏感性小的筑路材料，防止路面因溫度而開裂或變形;科學(xué)合理地設(shè)計(jì)混和料，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，重點(diǎn)控制混和料的壓實(shí)度和碾壓時溫度；選用適當(dāng)?shù)臑r青膠結(jié)料，有效的防止瀝青混和料開裂和變形�！�
二、反射裂縫
2.1反射裂縫及其類型
瀝青路面開裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的。影響裂縫輕重程度的主要原因有瀝青和瀝青混合料的性質(zhì)、基層材料的性質(zhì)和狀況、氣候條件、交通量和車輛類型及施工因素等。但就瀝青路面開裂的主要原因而論，可以分兩大類，即荷載型裂縫和非荷載型裂縫。瀝青面層上的非荷載型裂縫主要是由溫度引起的。在已開裂的老瀝青路面上或在有接縫(或裂縫)的舊水泥砼路面上加鋪瀝青罩面層，以及在有裂縫的基層上鋪瀝青砼面層后，原先的裂縫或接縫在新鋪的瀝青面層的相同位置處重新出現(xiàn)。以往在研究這一問題時，主要考慮了行車荷載作用并得出結(jié)論，下層裂縫引起裂縫上方面層底面先開裂并逐漸向上穿透到表面，所以習(xí)慣上將其稱為“反射裂縫(Re-flectivecracking)”，在很多文獻(xiàn)中仍統(tǒng)一稱為反射裂縫。
沙慶林院士根據(jù)其研究結(jié)果提出“對應(yīng)裂縫”的概念，即瀝青路面結(jié)構(gòu)由于基層(或老路面)開裂促成較厚的瀝青面層(或罩面層)由頂面到底面產(chǎn)生的裂縫�？偨Y(jié)上述各種情況，廣義的反射裂縫從其裂縫擴(kuò)展路徑上可分為反射裂縫和對應(yīng)裂縫兩種，從其形成的主要原因上可分為溫度型反射裂縫和荷載型反射裂縫。
2.2反射裂縫的產(chǎn)生
一般認(rèn)為，反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展是由于老路面或開裂基層在接縫或裂縫處不能很好地傳遞拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，當(dāng)接縫或裂縫兩側(cè)的老路面或基層發(fā)生移動(水平向、豎向)時，在接縫或裂縫頂面的瀝青層中產(chǎn)生應(yīng)力集中，其結(jié)果是造成反射裂縫。而老路面或基層的移動是溫度變化、行駛車輛以及兩者綜合作用的結(jié)果。為方便起見，通常把溫度變化引起的反射裂縫稱為溫度型反射裂縫；相應(yīng)地，把行車荷載引起的反射裂縫稱為荷載型反射裂縫。
2.3反射裂縫的防治對策及處理方法
根據(jù)其結(jié)構(gòu)層次的不同，大致可分為3類：改善瀝青罩面層性能、設(shè)置中間夾層和處治老路面層。在老瀝青砼路面上鋪瀝青罩面層時，采用下列措施可延緩反射裂縫：①用低稠度(針入度200-300)高粘度優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青砼罩面層；②加熱翻松重新拌和老路面，并加一新瀝青混合料層；③聚合物改性瀝青中間層SAMI(應(yīng)變消減/應(yīng)力吸收膜中間層)，同時用聚合物瀝青或其他優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青罩面；④優(yōu)質(zhì)級配碎石中間層；⑤某些土工織物中間層，能延緩反射裂縫而不能延緩溫度裂縫；⑥增加罩面層厚度；⑦在老瀝青路面的強(qiáng)度或彎沉值基本符合要求的情況下，用聚合物改性瀝青做單層或雙層表面處治(即封層)SAM；⑧使用再生技術(shù)使舊瀝青砼面層的上部5~10cm如同新鋪面層。在舊水泥砼路面上加鋪瀝青罩面層時，采用下列措施可延緩反射裂縫：①厚層優(yōu)質(zhì)瀝青罩面層(150mm以上)；②預(yù)制織物膜帶；③90mm厚開級配瀝青砼底層混合料；④用金屬網(wǎng)或玻璃絲網(wǎng)等加強(qiáng)瀝青砼的抵抗差動位移(剪切強(qiáng)度)的能力，同時用優(yōu)質(zhì)瀝青(包括聚合物改性瀝青)做瀝青罩面層。此外，加強(qiáng)施工控制，保證在制備瀝青混合料過程中不使瀝青過分老化(控制瀝青的加熱溫度和加熱時間)和加強(qiáng)碾壓使瀝青混合料達(dá)到高的密實(shí)度(如98%以上)都有助于減少反射裂縫�！�
總語
在高速公路的建設(shè)中，我國的絕大部分高速公路都采用瀝青混凝土路面。瀝青路面的病害的產(chǎn)生是多種因素綜合作用的結(jié)果，它涉及設(shè)計(jì)、施工、管理等每一個環(huán)節(jié)，其種類繁多。經(jīng)過十年的建設(shè)，我國在高速公路建設(shè)方面已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但由于氣候、交通、管理和運(yùn)營的特殊性，道路和結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量在某些方面還存在許多的問題，有的甚至成為一種通病。高速公路路面一旦出現(xiàn)病害，維修起來不但費(fèi)時費(fèi)力，而且影響公路的正常使用，所以對于高速公路路面的各種病害應(yīng)以預(yù)防為主。為了有效預(yù)防病害發(fā)生，必須深入研究各種病害的形成機(jī)理、預(yù)防措施和處治方法，從而為在設(shè)計(jì)、施工和管理養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)中盡可能消除病害隱患提供理論支持。
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