鄧偉

【摘 要】半剛性基層+瀝青面層已經(jīng)成為我國多數(shù)公路所選擇的主要路面結(jié)構(gòu)形式，在長期的運營實踐期間也取得了不錯的效果，其自身優(yōu)異的性能也被人們所廣泛接受。但是半剛性基層瀝青路面的開裂現(xiàn)象一直亟待解決。文章從半剛性基層裂縫和路面裂縫的產(chǎn)生原因和機(jī)理展開分析，并指出了相應(yīng)的預(yù)防和治理措施，希望為相關(guān)工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】半剛性基層；瀝青路面；開裂

自上世紀(jì)八九十年代起，隨著沙慶林院士指出的“強(qiáng)基薄面”方針后，我國多數(shù)地區(qū)的高等級公路建設(shè)都開始采用半剛性基層+瀝青面層這種造價合適、性能優(yōu)異的路面結(jié)構(gòu)。半剛性基層的板體效益和瀝青面層的柔性作用能夠滿足行車荷載和路面壽命的雙重要求，直至現(xiàn)在在我國大多數(shù)地區(qū)半剛性基層包括水泥穩(wěn)定碎石、石灰穩(wěn)定土、石灰粉煤灰穩(wěn)定土等依然是道路基層所選取的主要材料形式。

但采用這種路面結(jié)構(gòu)形式后，隨著我國交通壓力的逐漸增長，以及對公路服務(wù)水平要求的不斷提高，對于半剛性基層+瀝青面層上存在的裂縫的關(guān)注不斷增多。針對這種路面形式在使用期間基層出現(xiàn)的開裂、沖刷等病害，以及攤鋪完成早期就產(chǎn)生的一些干縮、溫縮裂縫，致使路面出現(xiàn)呈規(guī)則間斷的開裂，稱之為反射裂縫。路面一旦形成反射裂縫后，由于地表徑流、雨水等滲入裂縫縫隙中，而下部的半剛性基層自然滲水性較差，容易產(chǎn)生水分的滯留和淤積，在這種前提下，如果外部耦合以車輛荷載，縫隙內(nèi)的水分會形成高速動水壓力，引起基層粒料沖刷剝落，以及上部瀝青結(jié)構(gòu)的剝離破壞。除此之外，瀝青面層自身由于溫縮、疲勞以及凍融循環(huán)等作用也會形成一定程度裂縫。路面裂縫不僅影響車輛通行時的行駛質(zhì)量，還會降低路面的使用壽命和整體效果，因此有必要進(jìn)一步分析其裂縫成因，并進(jìn)一步找出相應(yīng)對策。

一、半剛性基層瀝青路面裂縫成因分析

（一）結(jié)構(gòu)性裂縫成因

瀝青路面結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生原因主要是由于路基的不均勻沉降以及部分區(qū)域路基加固處理不當(dāng)引起濕陷造成的，或者是在路面縱向攤鋪時，接茬部位處理不當(dāng)引起的。這種情況產(chǎn)生的裂縫往往會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體性破壞，致使路面表層產(chǎn)生以裂縫形式為主的表征。瀝青混凝土材料的配合比不當(dāng)導(dǎo)致的自身抗剪強(qiáng)度不足也會引起結(jié)構(gòu)性裂縫。

（二）疲勞裂縫

瀝青面層或半剛性基層在承受行車荷載反復(fù)作用的情況下，其內(nèi)部自身應(yīng)力處于交替變化狀態(tài)，致使部分應(yīng)力還來不及擴(kuò)散就受到接下來的荷載作用，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的損失或下降，最終表現(xiàn)為路面部分出現(xiàn)裂縫或斷裂的現(xiàn)象，稱之為疲勞斷裂。這種裂縫常見于重軸載、車流大的路段。此外溫度循環(huán)作用造成的瀝青材料溫度疲勞也是產(chǎn)生疲勞裂縫的一種形式。

（三）干縮裂縫和反射裂縫

之所以將這二者合一考慮，是因為半剛性基層較面層更容易產(chǎn)生溫度裂縫，而一旦半剛性基層板體形成干縮，便容易在基層裂縫處形成應(yīng)力集中，進(jìn)而反射至瀝青面層出現(xiàn)對應(yīng)的裂縫。半剛性基層形成干縮裂縫的直接原因表現(xiàn)為兩個方面：①由于半剛性基層材料的模量大、收縮性強(qiáng)，在完成基層的鋪筑后，由于材料中結(jié)構(gòu)水的蒸發(fā)，其內(nèi)部強(qiáng)度提高的同時會有明顯的收縮現(xiàn)象，在其未形成板體前和抗拉強(qiáng)度不足時，就已經(jīng)有很大的干縮應(yīng)力，如果在高溫天氣進(jìn)行施工或養(yǎng)生不利的條件下，很可能在還沒有攤鋪面層前就預(yù)先形成初期微裂，而在后期運營期間，隨著車輛荷載和水分繼續(xù)減少，裂縫會有持續(xù)增長的趨勢，直至最終形成明顯的裂縫。②半剛性材料的溫度敏感性較強(qiáng)，即在高低溫度變化時，會有較強(qiáng)的膨脹和收縮趨勢，在基層材料形成板體后，其內(nèi)部溫度應(yīng)力不能夠有效擴(kuò)散，當(dāng)超過材料所能接受的最大抗拉強(qiáng)度時，基層會直接斷裂，而通常情況基層材料的橫向約束要小于縱向約束，這樣一來便更容易產(chǎn)生橫向開裂?；鶎恿芽p產(chǎn)生后，反射裂縫也會相應(yīng)形成。

相關(guān)調(diào)查試驗和檢測顯示，以現(xiàn)階段路面的鋪筑技術(shù)和路面服務(wù)情況下，半剛性基層瀝青路面所產(chǎn)生的裂縫主要是橫縫，且主縫間距固定在5至20米之間，部分嚴(yán)重區(qū)域產(chǎn)生有呈蔓延趨勢支縫，且主縫兩側(cè)啃邊情況幾乎沒有，也極少存在破碎帶、錯臺等。因此在日常路面養(yǎng)護(hù)時一般采用的是灌縫或封縫的方式，用改性瀝青封堵或撒入石屑等，以防水分進(jìn)入結(jié)構(gòu)層內(nèi)部。一般情況下產(chǎn)生橫縫的路面在修補(bǔ)后二次開裂情況不嚴(yán)重，在普通車載作用下基本能達(dá)到設(shè)計使用要求。

二、半剛性基層瀝青路面開裂的防治措施

要想降低半剛性基層路面的裂縫產(chǎn)生情況，就要首先根據(jù)基層所選用的無機(jī)結(jié)合料的特性進(jìn)行針對性的選取和改善，先做到“預(yù)防為主”，而一旦產(chǎn)生無可避免的路面裂縫后，為防止裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展，再選用合適的養(yǎng)護(hù)治理方式進(jìn)行修復(fù)工作，后做到“治理為輔”。

（一）控制無機(jī)結(jié)合料質(zhì)量及用量

以水穩(wěn)為例，在選用水泥材料時，應(yīng)當(dāng)盡可能選用強(qiáng)度等級低、緩凝的水泥材料，同時針對當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的實際狀況選用合適的水泥劑量，因為水泥含量的多少和基層整體的強(qiáng)度、模量、干縮系數(shù)等均有直接關(guān)系，高的水泥用量必然會在凝固硬化后有一定的收縮應(yīng)力，因此盡可能采用較低的水泥劑量，降低結(jié)合料的收縮特性，必要情況下還可添加一定量的外加劑，如微膨脹劑、減水劑等，降低混合料的干縮體積變化。

（二）嚴(yán)格控制細(xì)集料中土含量和含水率

將這兩種原因綜合到一起來說是因為細(xì)集料中的土（粒徑小于0.075mm）會有較大的收縮系數(shù)，遇水后膨脹性強(qiáng)，失水后干縮變形很大。同時土含量增多會導(dǎo)致半剛性基層塑性增大，抗開裂能力也會隨之降低。而控制含水量一方面首先要保證水泥的水化用水，使水穩(wěn)材料能夠達(dá)到規(guī)定的設(shè)計強(qiáng)度，但含水量如果太大就會導(dǎo)致基層中含有太多的游離水，蒸發(fā)后帶來空隙和干縮應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致基層縮裂。因此必須要嚴(yán)格控制含水量，通過現(xiàn)場試驗來確定合適參數(shù)。

（三）注意攤鋪后的養(yǎng)生和保溫

在半剛性基層鋪筑碾壓成型后，要及時進(jìn)行覆膜或鋪上草簾開始養(yǎng)生，養(yǎng)生時間不能小于7天，每天灑水再3遍以上，使基層在強(qiáng)度增長期間處于潮濕狀態(tài)，嚴(yán)格防止暴曬，也要嚴(yán)格控制養(yǎng)生的時間，切勿因趕工而縮短養(yǎng)生時間。在完成養(yǎng)生后及時進(jìn)行面層的攤鋪，起到封水保溫作用，降低產(chǎn)生溫縮裂縫的幾率。

（四）裂縫產(chǎn)生后的養(yǎng)護(hù)修補(bǔ)

值得考慮的是，即便做到嚴(yán)格的施工控制，也無法完全預(yù)防半剛性基層路面產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象，對于已經(jīng)生成的裂縫，主要采用灌縫和封縫的方式進(jìn)行修補(bǔ)，以防水分的進(jìn)入對基層形成沖刷，具體來水按照路面裂縫形式和嚴(yán)重程度有兩種方法：①對于沒有產(chǎn)生支縫的輕度的直裂縫可以采用清除縫內(nèi)雜物，然后烘干縫內(nèi)水對裂縫進(jìn)行灌注熱改性瀝青以減少水的滲入的措施來防止裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大。②對于已經(jīng)產(chǎn)生支縫的重度裂縫，或者寬度較大，情況較為嚴(yán)重的裂縫，可以根據(jù)實際情況來切除適當(dāng)寬度和深度的路面層形成路槽，然后采用2mm厚的“高分子抗裂貼膜”進(jìn)行貼縫，貼縫使用常規(guī)的乳化類粘層油，用量在（0.7+0.1）kg/m2，然后攤鋪瀝青混凝土恢復(fù)原有路面標(biāo)高。

【參考文獻(xiàn)】

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