高速公路路面裂缝产生的原因及养护技术

张虹雨，韩亚歌

(河南众合人力资源管理服务有限公司，河南 巩义 451200)

0 引言

高速公路投入运输以后，尽管采取了相应的养护措施，然而随着时间的推移，难免会出现很多问题。而裂缝问题是其中最常见，也是危害最大的一个问题。沥青材料自身具有一定的特殊性，在高温高热条件下会发生分解，由此会影响到其粘结力，进而会产生裂缝，严重影响到道路的使用性能。所以，应加大对高速公路的养护力度，并且使用合理的预防性养护措施，提高其使用寿命。

1 高速公路路面裂缝形成的原因

1.1 环境因素

作为感温性相对较强的材料，沥青的性能很容易受外部温度的影响，所以，造成该路害的关键因素就是环境温度。当外界温度相对偏低时，沥青铺到混凝土上，温度降低使得混凝土收缩应力超出其抗拉强度，最终引发路面发生开裂。该类裂缝刚开始只是分布于里面表层，随着深度逐渐增加，如果天气温度骤升或者骤降，就会导致混合料劲度模量不再处于稳定状态。同时若各种极端恶劣天气反复出现，就会造成路面混合料的疲劳强度逐渐下降，应力松弛性逐渐降低，长此以往导致许多的小裂缝连成线，进而出现大裂缝，或出现坑洞，严重的还会导致高速公路的结构性破坏，影响到道路的通行。

1.2 材料因素

高速公路建设过程中大部分采用的是混合料胶结沥青，各个成分的配比直接决定了其抗裂性。路面裂缝的产生与混合料性能存在着非常紧密的联系，通过分析数据资料得出，与正常配比的沥青相比较，混合料占比较低的沥青，其低温延展性、路面软化程度、渗水系数均明显降低。沥青质和饱和分含量有了很大提高，芳香酚与胶质含量明显降低，抵抗分裂应力性能也不足，老化程度比较厉害。

1.3 施工因素

作为国内高速公路路面的主要结构，沥青路面主要包括以下几部分内容：面层，基层，垫层。综合分析得出，裂缝的产生也与施工因素存在着很大的关系。根据我国路桥项目的施工规范，大部分高速项目均能够做到布置上述3层集料。但是，有些项目在施工当中，面层使用了相对较多的细骨料，使得密级配混合料细骨料有所增加。铺完路面之后，无法承担高温条件下的路面荷载，由此造成沥青粘结应力的流失加快，从而造成相应的老化问题。

1.4 养护因素

国内主要采用矫正性养护措施来对公路进行管理，也就是当公路发生大面积或者局部损坏时，使用相应的维护技术来处理。该方法贻误了公路维护的良好时机，造成的后果也比较严重，必须要引起相关各方的注意。沥青路面投入使用以后会受到一系列因素的作用，将产生各种类型的病害，在刚开始产生病害时，若不选择科学合理的方法来进行处理，病害将立即蔓延、恶化，影响到行驶安全，并且还会导致后期维护成本的提高。

2 预防性养护技术在高速公路养护中的应用

按照上述因素以及维护措施，国内公司研究出一系列的新技术，从施工阶段进行分析，主要包括以下2种方法：常规养护与新技术预防性养护。

2.1 常规养护方法及其不足

按照当前的技术方法，常规技术手段包括微表处、稀浆封层、雾封层等。根据路面产生的裂缝、松散等局部破坏，现实中一般采用就地热补的模式来进行处理，完全去掉受损部位的沥青，必须确保去除彻底，然后通过热沥青混合料进行填充，并碾压密实。但该技术的不足在于是一种冷接缝方法，因此在冷热相间的沥青交接部位必然要留下缝隙，如果压实工作不到位，那么将导致路面在短期之内还会再次受到破坏，不仅如此，从路面中扣出的旧沥青被丢掉，还会造成不必要的浪费，污染生态环境。

2.2 XMLY再生修复技术的适用范围、原理以及具体步骤

2.2.1 适用条件

沥青路面再生修护剂中包含纳米材料与高分子活化物质，能够更好地渗到沥青层孔隙以及小裂缝之中，之后就会发生相应的物理化学反应，能够有效浸润激活老化沥青，使其3大指标得以还原，增加其基质，对集料进行再次粘合，延缓老化，使其性能得以恢复，浸润激活之后就会在路面产生一层良好的保护层，可以完全将路表水分阻断，使其不能渗透到基层之中，对于妥善处理低温环境下的路面冻融裂缝问题起到良好的效果。

这种方法有其自身的适用范围，例如各种早期损坏，早期微裂缝、路表集料松散等，详细内容为：在原路面路表出现宽为1～3 mm的微小裂缝，原路面路表比较松散，产生麻面，路表面结构强度完好，而沥青老化或剥落。当路面结构强度及结构完好，但表面渗水系数增大，路面出现渗水严重或较严重的情况。上述条件都可以适用这种方法。

2.2.2 基本原理

沥青路面修护剂根据相应的工艺，通过专门的洒布机将沥青混合料喷洒到路面上，然后其中的某些材料会流到路面的微裂缝中，还有一些会从孔隙渗透至路面结构层中。沥青路面设计时通常存在着空隙率，而那些出现早期损坏(掉粒、松散等)的路面同样具有空隙，所以，可以将那些存在掉粒、松散且没有裂缝的沥青路面看作是一种理想的多孔介质。

其具体渗透深度可以通过下面的公式进行求解：

H=2k(P0-P1)/(υ0φμ-2kρg)

其中，φ代表沥青路面的孔隙率，μ、ρ、k3者分别代表流体材料的黏度、密度与渗透率，υ0、P0分别代表配洒初速度与压力，P1表示深度为H 的断面上的压力。

由上可以看出，H是压强差、空隙率及喷洒初速度的函数，前者的数值愈大，H的数值也就大；渗透系数越大，H的数值就愈高；在雨过天晴之后，道路各个层的含水量均有所提高，如果P0保持不变，那么压差就会减小，同时H也会减小。

作为溶剂型材料，可把它看作是一种不可压缩的流体。在这里，以路表面处的微裂缝面A 及该物质流入其中最低面为B过流断面，当洒布机将沥青喷洒以后，过流断面A处时，假设这个时候其流速大小是VA，达到位置B的时候是VB。两个平面A和B之间的垂直距离为H，该指标即为养护材料渗透到其中的深度。由此该物料流入到缝隙中，会将缝隙填充密实，形成了厚度为H的结构层，能够充分地密封住道路路表。

2.2.3 主要步骤

具体的操作过程中，该方法包括3个基本步骤，首先，经过路表的微小空隙与裂缝，该物料里面包含的活性物质会在短时间之内从表层渗透到里面，然后就会激活其中的老化沥青，使其性能恢复，同时还会自动将裂缝弥合，补充沥青结合料，使原本松散的集料粘结力增强，修复路表0～15 mm的表层，有效密封表层结构。其次，由于受到外力与自重双方面的影响，其中的活性物质会一直处于渗透状态，逐渐修复深层结构。再次，使表层结构稳定加固，提升道路综合性能，增加其使用寿命。

3 结语

预防性养护措施对告诉公路的使用年限有着直接影响。近年来，新型XMLY技术逐渐引用到高速公路养护中，取得了良好的效果。该技术成本相对较低，且不会对车辆正常通行造成很大的影响，除此之外，维护效果不错。采用这种新方法，能够明显减少运营商的养护费用，有助于保护环境，对我国高速公路养护技术的发展起到很大的推动作用。