摘要 為優(yōu)化高速公路瀝青混凝土路面縱橫向裂縫修補(bǔ)效果，提高路面的抗壓強(qiáng)度和安全性，文章對(duì)高速公路瀝青混凝土路面縱橫向裂縫的修補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行了研究，首先對(duì)瀝青混凝土路面損壞狀況進(jìn)行了檢測(cè)，明確了損壞的具體位置和程度；其次，選擇復(fù)合改性超細(xì)水泥注漿材料作為修補(bǔ)材料，對(duì)材料進(jìn)行了制備，設(shè)計(jì)了裂縫修補(bǔ)施工流程，修補(bǔ)路面縱橫向裂縫；最后，通過初期養(yǎng)護(hù)與中期養(yǎng)護(hù)，確保修補(bǔ)后路面的平整、安全、耐用。結(jié)果表明，該技術(shù)應(yīng)用后，縱橫向裂縫寬度和深度修補(bǔ)效果更為徹底，路面的抗壓強(qiáng)度也得到有效提升，達(dá)到了22 MPa以上。

關(guān)鍵詞 高速公路；縱橫向裂縫；瀝青混凝土；路面；修補(bǔ)

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）17-0143-03

0 引言

瀝青混凝土路面作為高速公路的優(yōu)選鋪設(shè)方案，因其優(yōu)越的行車舒適度和持久的耐用性，得到了廣泛應(yīng)用。然而，長(zhǎng)時(shí)間使用后，瀝青混凝土路面會(huì)面臨不同程度的損害問題[1]，其中縱橫向裂縫較為常見。這些裂縫不僅導(dǎo)致路面不平整，威脅行車安全，還可能進(jìn)一步侵蝕路面結(jié)構(gòu)，甚至可能引發(fā)嚴(yán)重的交通事故?？v橫向裂縫的形成原因復(fù)雜多樣，包括材料老化、溫度變化、交通荷載、地基沉降等。這些因素降低瀝青混凝土路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，破壞路面的完整性，使其更容易受到水、氧氣等有害物質(zhì)的侵蝕，從而加速路面的老化過程。因此，科學(xué)合理地應(yīng)用路面縱橫向裂縫的修補(bǔ)技術(shù)至關(guān)重要。

然而，傳統(tǒng)的路面縱橫向裂縫修補(bǔ)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一定缺陷。張華清等[2]提出的技術(shù)雖采用復(fù)合增韌機(jī)理，通過填充修補(bǔ)材料與周圍的材料形成強(qiáng)結(jié)合力，恢復(fù)材料的完整性和強(qiáng)度，但修補(bǔ)效率受限，難以準(zhǔn)確判斷裂縫成因和發(fā)展趨勢(shì)，不能適應(yīng)大規(guī)模高速公路的養(yǎng)護(hù)需求。彭子凌等[3]提出的修補(bǔ)技術(shù)使用膠黏劑黏合分離部分，并在裂縫周圍涂布黏合劑，但長(zhǎng)期效果可能不穩(wěn)定，修補(bǔ)后的路面易出現(xiàn)再次開裂。因此，深入研究高速公路瀝青混凝土路面縱橫向裂縫的修補(bǔ)技術(shù)至關(guān)重要，其具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義和顯著的工程價(jià)值。基于此，該文提出了全新的裂縫修補(bǔ)技術(shù)，將為高速公路瀝青混凝土路面的養(yǎng)護(hù)和維修提供技術(shù)支持和決策依據(jù)。

1 路面縱橫向裂縫修補(bǔ)技術(shù)研究

1.1 瀝青混凝土路面損壞檢測(cè)

首先，收集待檢測(cè)路面的設(shè)計(jì)資料、施工記錄、維修歷史等信息，以便有針對(duì)性地制定檢測(cè)方案。隨后，將探地雷達(dá)安裝在檢測(cè)車輛上，確保車輛以恒定的速度在道路上行駛。在此過程中，探地雷達(dá)會(huì)主動(dòng)發(fā)射電磁脈沖信號(hào)，與地下的不同介質(zhì)產(chǎn)生交互作用，進(jìn)而產(chǎn)生反射波[4]。捕捉并記錄這些反射波出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)，同時(shí)監(jiān)測(cè)路面結(jié)構(gòu)中電介質(zhì)常數(shù)的異常變化。深入了解路面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過電介質(zhì)常數(shù)及波速，計(jì)算路面結(jié)構(gòu)層厚度，公式如下所示：

v= c √ε （1）

d=v× t 2 （2）

式中，v——電磁波在介質(zhì)中傳播的速度（km/h）；c——電磁波在真空中的傳播速度（km/h）；ε——介質(zhì)的介電常數(shù)；d——電磁波在路面結(jié)構(gòu)中的傳播距離，即路面結(jié)構(gòu)層的厚度（km）；t——電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間（h）。獲取瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層厚度后，利用探地雷達(dá)，采集路面圖像，顯示路面結(jié)構(gòu)的不同層次和反射界面。當(dāng)路面存在損壞時(shí)，如裂縫、脫空或松散等，將在圖像上形成異常的反射模式，進(jìn)而確定損壞的位置和范圍[5]。

在此基礎(chǔ)上，利用反映高速公路瀝青混凝土路面的損壞程度。由破損率計(jì)算得出，公式如下所示：

DR=100· ∑ 21 i=1wiSi S （3）

PCI=100?δ0DRδ1 （4）

式中，Si——第i類破損的路面調(diào)查面積（m2）；S——實(shí)際破損面積（m2）；wi——第i類破損的權(quán)重；δ0、δ1——標(biāo)定系數(shù)，分別取值15.0與0.41。根據(jù)PCI與DR值，基于表1所示的路面損壞狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)瀝青混凝土路面的損壞狀況作出評(píng)價(jià)。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，可以評(píng)價(jià)高速公路瀝青混凝土路面的損壞程度，為后續(xù)有針對(duì)性地實(shí)施路面裂縫修補(bǔ)提供有力支持。

1.2 縱橫向裂縫注漿材料制備

瀝青混凝土路面損壞檢測(cè)完畢后，獲取路面損壞的位置與損壞程度。接下來，選擇并制備高性能的路面裂縫修補(bǔ)材料，為后續(xù)修補(bǔ)施工奠定基礎(chǔ)。該文采用復(fù)合改性超細(xì)水泥注漿材料作為修補(bǔ)材料。鑒于納米材料因其微小的粒徑和巨大的比表面積，容易形成團(tuán)聚，在摻入后難以分散均勻，不僅削弱摻入效果，還會(huì)對(duì)結(jié)石體產(chǎn)生局部應(yīng)力的集中現(xiàn)象[6]。因此，對(duì)注漿材料進(jìn)行充分的分散處理顯得至關(guān)重要，采取人工攪拌的方式對(duì)注漿材料進(jìn)行分散處理。首先，按照預(yù)定的配比，精確稱量納米材料，并與約70%的水一同放入容器中[7]；然后，利用攪拌棒進(jìn)行人工攪拌，直至納米材料在水中達(dá)到分散狀態(tài)；最后，再利用剩余30%的水將附著在容器內(nèi)壁的少量納米材料溶解，并繼續(xù)攪拌，直至得到色澤一致、穩(wěn)定的納米顆粒懸濁液[8]。這一操作，旨在確保納米材料在注漿過程中均勻分布，充分發(fā)揮其作用。

利用電子秤，對(duì)苯丙乳液、超細(xì)水泥等關(guān)鍵基材進(jìn)行稱量。待所有基材稱重并混合完畢后，倒入專用的料桶，首先通過手動(dòng)方式進(jìn)行攪拌，確?；木鶆蚧旌?。隨后，啟動(dòng)配備攪拌爪的電鉆設(shè)備，在攪拌的同時(shí)加入納米分散液，確保分散液與注漿基材能夠充分融合并達(dá)到均勻狀態(tài)。攪拌過程中，首先以適中速度攪拌120 s，然后暫停15 s，讓材料有短暫的穩(wěn)定時(shí)間，接著再以較快的速度攪拌120 s，確保獲得混合均勻的注漿材料。

1.3 縱橫向裂縫修補(bǔ)施工流程

路面縱橫向裂縫修補(bǔ)材料制備完畢后，設(shè)計(jì)裂縫修補(bǔ)施工流程，如圖1所示：

如圖1所示，裂縫修補(bǔ)流程包括裂縫復(fù)查，對(duì)裂縫進(jìn)行全面檢查和記錄詳細(xì)信息；制定裂縫修補(bǔ)技術(shù)方案，根據(jù)具體情況確定所需材料和工藝方法；清理修整原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，確保表面清潔無雜質(zhì)；進(jìn)行界面處理及原修補(bǔ)件含水率控制，確保修補(bǔ)材與原有結(jié)構(gòu)良好結(jié)合并控制含水率；按照技術(shù)方案進(jìn)行裂縫修補(bǔ)施工，采用適當(dāng)材料和工藝；最后進(jìn)行修補(bǔ)質(zhì)量驗(yàn)收，確保修補(bǔ)效果達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

1.4 瀝青混凝土路面養(yǎng)護(hù)

路面縱橫向裂縫修補(bǔ)施工完成后，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理措施，旨在保障修補(bǔ)后的路面具備高度的平整性、安全性和耐用性，進(jìn)而有效延長(zhǎng)路面的使用壽命。路面養(yǎng)護(hù)包括初期養(yǎng)護(hù)與中期養(yǎng)護(hù)兩階段。該文將路面初期養(yǎng)護(hù)周期設(shè)定為從瀝青混凝土路面施工完成后的第一天開始，持續(xù)約7 d。在施工現(xiàn)場(chǎng)周圍設(shè)置臨時(shí)路障，禁止車輛通行，保證路面在初始硬化階段不受外界力量的干擾[10]。使用灑水車，使路面保持濕潤狀態(tài)，幫助瀝青混凝土充分硬化和凝固，提高其強(qiáng)度和耐久性。每天定時(shí)對(duì)路面進(jìn)行噴水，特別在高溫時(shí)段，減緩瀝青混凝土路面表面溫度的升高，防止過早干裂。中期養(yǎng)護(hù)周期設(shè)定為初始養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，進(jìn)入中期養(yǎng)護(hù)階段，通常持續(xù)約7～15 d。隔天對(duì)路面進(jìn)行清掃，清除表面的積塵、雜物和落葉等，防止雜物對(duì)路面產(chǎn)生損害。針對(duì)路面的實(shí)際使用狀況和交通流量，采取輕型壓實(shí)的技術(shù)手段，以加強(qiáng)瀝青混凝土的密實(shí)性和穩(wěn)定性，進(jìn)而提升其整體的承載能力，確保路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與持久。在中期養(yǎng)護(hù)階段，如發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)裂縫或坑洼等情況，應(yīng)按照上述修補(bǔ)施工流程進(jìn)行修補(bǔ)，確保路面質(zhì)量。

通過以上的初始養(yǎng)護(hù)和中期養(yǎng)護(hù)步驟，確保瀝青混凝土路面在施工后得到充分養(yǎng)護(hù)和保護(hù)，為路面的使用和維護(hù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 應(yīng)用分析

2.1 高速公路工程概況

以S高速公路工程為研究依托，全長(zhǎng)150 km，設(shè)計(jì)速度為120 km/h。該高速公路主要承擔(dān)區(qū)域間的客貨運(yùn)輸任務(wù)，交通流量大，重載車輛多。該高速公路主要采用瀝青混凝土作為鋪設(shè)材料，然而，近年來由于交通流量的持續(xù)增長(zhǎng)及氣候條件的復(fù)雜多變，路面縱橫向裂縫的問題愈發(fā)凸顯，成為亟待解決的問題。經(jīng)過對(duì)該高速公路路面的深入調(diào)查，發(fā)現(xiàn)裂縫主要集中分布在行車道及超車道上，裂縫寬度基本在2～5 mm的范圍內(nèi)，但也有部分裂縫的寬度超過了10 mm。至于裂縫的長(zhǎng)度，則呈現(xiàn)出明顯的差異，短的僅有幾十厘米，長(zhǎng)的可達(dá)數(shù)米。這些裂縫不僅影響路面的平整度和行車舒適性，還會(huì)導(dǎo)致水分滲入路面結(jié)構(gòu)，加速路面的損壞。

2.2 修補(bǔ)效果分析

按照提出的縱橫向裂縫修補(bǔ)技術(shù)流程，完成修補(bǔ)工作后，對(duì)路面裂縫進(jìn)行全方位的質(zhì)量檢驗(yàn)。選擇具有代表性的裂縫樣本，確保樣本在修補(bǔ)前和修補(bǔ)后的條件相同，以便準(zhǔn)確地進(jìn)行比較。通過對(duì)比修補(bǔ)前后裂縫的寬度和深度變化，初步評(píng)估了修補(bǔ)技術(shù)的有效性。裂縫質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示：

通過表2所示的質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)用上述修補(bǔ)技術(shù)后，修補(bǔ)后裂縫寬度最大不超過0.5 mm，裂縫深度幾乎難以察覺，這表明路面縱橫向裂縫的病害問題得到有效改善，修補(bǔ)效果徹底。

為進(jìn)一步驗(yàn)證該項(xiàng)技術(shù)的修補(bǔ)效果，分別應(yīng)用上文提出的技術(shù)，以及文獻(xiàn)2、文獻(xiàn)3提出的修補(bǔ)技術(shù)，對(duì)6條縱橫向裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。對(duì)修補(bǔ)前后的樣本施加逐漸增加的壓力，測(cè)定修補(bǔ)后裂縫樣本的抗壓強(qiáng)度，并作出對(duì)比，結(jié)果如圖2所示：

圖2 抗壓強(qiáng)度對(duì)比結(jié)果

由圖2對(duì)比結(jié)果看出，在施加壓力逐漸增大的情況下，應(yīng)用該文提出的修補(bǔ)技術(shù)后，樣本抗壓強(qiáng)度始終高于另外兩個(gè)對(duì)照組，均達(dá)到22 MPa以上，高于修補(bǔ)前的平均抗壓強(qiáng)度15 MPa，抗壓強(qiáng)度得到顯著提升，這一對(duì)比結(jié)果表明，該文提出的修補(bǔ)技術(shù)可以有效地提高瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度，從而恢復(fù)及增強(qiáng)其承載能力，修補(bǔ)效果優(yōu)勢(shì)顯著。

3 結(jié)束語

隨著交通流量的持續(xù)增長(zhǎng)和車輛荷載的不斷增加，瀝青混凝土路面的裂縫問題日益凸顯，嚴(yán)重威脅著行車安全及道路的使用壽命。因此，深入研究和探索有效的裂縫修補(bǔ)技術(shù)，對(duì)于保障道路暢通、提升行車安全具有重要意義。試驗(yàn)結(jié)果表明，利用該文提出的修補(bǔ)技術(shù)，可以有效地填補(bǔ)不同寬度和深度的縱橫向裂縫，恢復(fù)瀝青混凝土路面的承載能力，提高修補(bǔ)效果的持久性和穩(wěn)定性。未來，將繼續(xù)深入研究和技術(shù)創(chuàng)新，為解決高速公路路面裂縫問題提供更加科學(xué)、有效的解決方案，為推動(dòng)我國交通運(yùn)輸事業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

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