高速公路沥青路面裂缝成因及防治技术研究

贾　巍

(山西交通控股集团有限公司太旧高速公路分公司,山西 阳泉　045000)

1　高速公路路面裂缝的主要原因

1.1　路面基层反射裂缝

我国高速公路路面基层通常采用半刚性基层，而缩裂一直是半刚性基层无法根治的问题。半刚性基层材料在温度和湿度变化时，会产生变形开裂。当温度降低、水分散失会使其产生一定的体积收缩，收缩应力超过基层结构极限抗拉强度时出现缩裂。

水是导致路面基层开裂的主要因素。随着水分的蒸发，半刚性基层材料体积收缩，产生收缩应力。随着水分不断蒸发，收缩应力不断增大，吸附水膜不断变薄，最后导致基层产生收缩开裂。

另外，施工中如果压实度达不到要求，土质不均匀，水泥水化作用和水分蒸发都会使含水率不断减少，基层体积收缩，形成收缩裂缝。如果基层和面层之间没有设置联结层，裂缝会向面层扩展，形成反射裂缝。

1.2　外界环境条件

在昼夜温差较大或一年温度变化较大时，高速公路温度裂缝较多，一般主要表现为间距分布均匀的横向裂缝。随着温度的下降，低温持续时间的增加，温度裂缝的数量也不断增加，且温度越低，开裂的宽度越大。

沥青面层的温度裂缝一般可分为低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。低温收缩裂缝是由于温度骤然下降时面层材料收缩，温度应力超过了沥青混凝土极限抗拉强度时产生的。温度疲劳裂缝是在长时间的温度循环作用下，是在温度应力小于极限抗拉强度的情况下产生的疲劳开裂。

另外，沥青路面开裂往往是由多种因素综合作用形成的，是在不同条件下多种因素交叉组合作用的结果。调查表明，如果沥青路面排水能力不足，在雨季容易对路面结构造成水破坏，导致产生路面裂缝。路面开裂后，如没有进行及时处理，雨水通过裂缝的缝隙流入路面结构，浸湿各结构层材料甚至路基土，使各结构层强度降低，使用寿命缩短。裂缝内的水分，在行车荷载的作用下，会对路面结构产生冲刷作用，进一步造成沥青路面结构出现剥落、松散等病害，加剧破坏整个路面结构的使用性能。

1.3　路基的影响

沥青路面的施工质量直接受路基的稳定性影响，当路基的稳定性不足，出现不均匀沉降等破坏时，会造成基层开裂。如果基层与面层之间没有设置应力吸收层，基层的裂缝会很快反射到沥青面层。因此，路基的稳定性关系到整个公路的稳定性，路基的施工质量问题会直接导致路面结构的破坏。

1.4　施工工艺

沥青路面的施工过程中，由于没有制定有效的质量控制方案，导致施工中的质量问题，也是导致沥青面层开裂的主要原因之一。油石比选择不当、配合比不合格、拌和时间不够、沥青热老化严重、摊铺、压实温度控制不当、接缝处治不当等都会造成沥青面层出现不同程度的开裂。

2　高速公路沥青路面裂缝的养护技术

2.1　沥青路面裂缝养护的必要性

沥青路面出现裂缝后，如果不进行及时处理，雨水会沿缝隙渗入到路面结构层内部，导致沥青路面出现大面积的块裂、龟裂、松散、剥落等病害。这些病害的产生会进一步降低沥青路面的使用性能，也会对承载力造成一定程度的影响，降低沥青路面的使用寿命。同时，还会增加高速公路沥青路面的养护维修费用，造成人力、物力、财力的浪费。因此，沥青路面裂缝应及时进行养护维修，防止其发展扩大。

2.2　沥青路面裂缝质量养护技术

调查表明，水是沥青路面裂缝产生和发展的主要原因，在进行裂缝养护维修时，应及时封闭裂缝缝隙，避免水分渗入路面结构内部。对沥青路面裂缝的养护维修，可以有效防治渗透，恢复路面平整度和承载能力。

2.2.1开槽灌缝

使用切缝机沿路面裂缝切割出一条宽度约为10 mm～15 mm的槽，深度约为15 mm～20 mm，然后使用路面灌缝机将加热的密封胶灌注到沟槽中，密封胶冷却到常温后，清理路面上的碎屑，方可开放交通。采用开槽灌缝，将路面裂缝有效封闭，有效避免雨水渗入到路面结构中。采用开槽灌缝的使用年限长，但是养护成本相对较高。

2.2.2贴缝—灌缝养护

沥青路面贴缝—灌缝养护施工时，首先按照沥青路面裂缝的走向进行放样，并使用石笔沿裂缝进行标记。放样后使用变频螺旋式高压热喷机对路面裂缝进行烘缝。当裂缝的缝壁温度和湿度满足灌缝要求时，使用带有马蹄靴的灌封机进行充分灌缝，最后贴上耐磨型弹性增强纤维布，并使用橡胶锤进行充分锤实，防止存在气泡，使纤维布与裂缝周边充分粘贴，养护15 min后开放交通。

2.2.3改性沥青养护灌缝

对于宽度小于3 mm的沥青路面裂缝，可采用改性沥青灌缝养护技术进行修补。施工中首先使用铁钩将裂缝内的杂物清理干净，再用吹风机将裂缝内的泥土杂物吹走，然后采用专用的注射器将改性沥青灌入裂缝内部，并在缝中撒入适量的砂，一般养护2 h后即可开放交通。

3　高速公路沥青路面裂缝的防治措施

3.1　优化沥青面层厚度设计

沥青混凝土面层属于柔性结构，其厚度应综合考虑各方面因素进行计算分析确定。目前，国际上一致认为应将沥青面层的厚度增加至15 cm～25 cm，可有效防止基层反射裂缝。同时，增加沥青面层的厚度，可以提高路面结构的弯曲刚度，提高路面结构的疲劳寿命。面层厚度的增加受到路面标高的限制，也会增加工程造价。

3.2　优化半刚性基层材料组成

对半刚性基层材料组成进行调整，提高半刚性基层的整体强度和稳定性，减少其温缩和干缩系数，提高半刚性基层的抗裂性，减少基层反射裂缝。

3.3　加铺路面防裂层和下封层

在面层与基层之间设置一层防裂层，可吸收基层应力，防止产生反射裂缝。可选用级配良好的碎石层作为上基层，与下部的半刚性基层形成“组合基层”。级配碎石防裂缝不仅能防止和减少反射裂缝，还可以提高基层的排水能力。

下封层可以防止雨水下渗破坏基层，并可防止雨水继续下渗。当采用半刚性基层时，应尽量考虑设置下封层，一般采用单层式沥青表面处治、乳化沥青稀浆封层作为下封层。

3.4　基层预切缝

在沥青面层施工前，按一定间距对半刚性基层进行切缝，使水稳基层裂缝仅发生在基层，不产生反射裂缝。

4　结语

高速公路沥青路面使用中受到多种因素的复合作用，普遍存在开裂的情况，但只要对裂缝的产生原因进行认真分析，及时对裂缝进行养护维修，可有效恢复沥青路面的使用性能，延长使用寿命。分析沥青路面裂缝的类型和成因，有针对性的选择养护技术对裂缝进行养护维修，有效控制其进一步发展。在沥青路面设计、施工与养护过程中，应采取有效措施进行裂缝的防治，加强裂缝修补的养护管理，尽量避免或减少裂缝的产生，提高沥青路面的稳定性和耐久性，减少养护费用，提高经济效益。