季冻区沥青路面抗裂研究

王治强

（河北省高速集团有限公司张承分公司，河北 张家口 075000）

0 引言

我国地域辽阔，约有53%的地区属于季冻区，其气温特征为夏季炎热、冬季寒冷漫长，春秋季短暂变温快，年温差特别大，最高可达70多度。在季冻区修建高速公路，往往会出现较多的反射裂缝病害，使得道路的使用寿命以及安全性受到较大影响。因此，为使道路使用寿命有所提高，为后续季冻区高速公路设计施工提供参考，对季冻区沥青路面的抗裂性能进行研究有重大意义。

1 导致季冻区沥青路面破坏的因素分析

1.1 裂缝引起的破坏

导致季冻区道路出现裂缝的因素主要包括冻融循环等[1]。在评价沥青路面抗裂性能之前，应对半刚性基层的层位分布情况进行分析，对于底基层位置的层位而言，其仅遭受到较少的冻融循环次数，反之对于顶面的沥青路面和半刚性基层而言，其有着较多的冻融循环次数，因此有着较为严重的冻融损伤。

1.2 车辙导致的破坏

产生车辙的原因一方面是由交通条件决定，如重载超载车辆较多宜对沥青路面产生永久变形即形成车辙；另一方面由于气候条件，如夏季高温季节，由于沥青受热变软，经车载后产生车辙；再者路面结构及材料影响，如集料的强度、粒径大小、级配组成等不合理也是产生车辙的原因。此外，施工的压实效果较差或者材料磨损较为严重也会引发车辙[2]。沥青路面车辙的变形除了有面层的变形，还有基层的变形，半刚性基层的变形相对面层来说较小，柔性基层道路车辙产生的原因与柔性基层中碎石层的变形也密不可分。导致沥青路面产生破坏的因素多种多样，即使是同种病害，其产生的原因也是不同的，因此应结合具体的道路条件进行综合分析。

2 不同基层类型沥青路面比较

当前较为常见的沥青路面结构分别是半刚性基层以及柔性基层。具体如图1所示。考虑到季冻区的气候条件，因此在对上述结构进行描述时增添了垫层部分，以便于提高路面结构的防冻功效。

图1 常见基层沥青路面结构图

半刚性基层其具备较强的整体性能，以及较好的承载性能等优势。当前国内多以半刚性基层作为沥青路面结构，但其在长期使用时，容易出现早期损害，特别在季冻区下，会有更多的早期温缩裂缝出现；柔性基层具备较高的抗裂性以及较好的抗剪强度等优势，但柔性基层比起半刚性基层有着更大的变形，并且所需成本较大。

基于上述基层结构的优点以及缺点，结合反射裂缝和变形的特点，本文通过将乳化沥青适当掺入半刚性基层材料的方式使其柔性有所增加，从而使其性能有所提高。经上述处理之后的半柔性基层具有较好的收缩抗裂性能，并且能够使得层间连续性有所提高，使其粘结性得到强化，保持较强的抗变形能力。

3 季冻区沥青路面设计施工技术要点

对于沥青混合料而言，季冻区的存在会使其因为冻融循环的作用而导致力学性质的损坏[3]，使其质量有所下降，从而无法满足交通荷载需求，故对于季冻区沥青路面而言，应重视其病害问题，以使公路使用寿命有所延长，基于沥青路面在季冻区的施工经验，本文将其要求归纳如下：

（1）对所施工道路的交通量情况进行调查研究，并在此基础上对汽车载重进行合理的设计，鉴于当前国内的交通情况，为便于后期维护，在前期设计时应将超载及重载交通也考虑进去，从而使路面设计方案更加贴近实际情况；

（2）对公路所在地理位置的自然气候条件等进行研究，以取得相关的气象资料，从而提供可靠数据给沥青路面的设计进行参考，对季冻区路面结构进行优化，以提高沥青路面的使用年限；

（3）对沥青路面材料开展相关的试验研究，以取得沥青材料主要的力学性质，特别是需要对沥青混合料冻融循环性能进行分析研究，以便以在试验的基础上对针对结果进行处治；

（4）在保证安全的前提下，应对交通量以及沥青材料等因素进行综合考虑，从而取得适宜的路面厚度；

（5）施工时应严格遵循设计方案进行，并定期对修筑路面的质量进行检测，以便在检测基础上与设计结果进行对比，从而找到施工的不足之处，若在施工时与设计方案存在较大的偏差，则需要立即开展相应的补救措施。

4 季冻区沥青路面养护技术

对于季冻区沥青路面而言，在通车运营前期因季冻温差出现的轻微路面温缩裂缝采用热沥青开槽灌缝进行预防性养护。当运营多年后，因病害会加快路面破坏速度，但及时进行维修，保持路面的使用质量并延长道路的使用寿命。

4.1 现场冷再生法

现场冷再生法是用大功率路面铣刨拌和机将路面结构在原路面上就地铣刨、翻挖、破碎，再加入稳定剂（水泥、乳化沥青、泡沫沥青）和骨料同时就地拌和，用路拌机原地搅拌以及摊铺，最后碾压成型的方法。从而提高破碎沥青区域的承载性能。当前冷再生技术的形式主要包括如下两种：浅部冷再生：该种方案主要运用在沥青路面的面层结构，一般对路面结构厚度90-140mm的区间进行处理； 深部冷再生技术：该种方案可运用在面层和基层结构，一般情况下可修复的厚度大于150mm，且沥青材料再生之后即为新的面层或基层。当前，冷再生技术主要在如下范围内使用：年久老化的沥青路面，在反复的荷载作用和冻融循环之后所导致的路面破损；因车辙而引起的路面损坏；因生产时所使用的油量较少而导致的沥青材料的粘聚力较小，从而引发的路面断裂等情况。因此种方法对设施要求较低，生产成本不高，但再生路面的品质不是很好，目前主要用于低等级公路的路面沥青面层或高级公路的半刚性基层或柔性基层、半柔性基层使用。

4.2 现场热再生法

现场热再生法是用一台大型“沥青路面热再生联合机组”先把沥青路面烤热软化，再将旧沥青层收集起来输送到该机组中的双卧轴连续搅拌机中，添加新骨料、补充新沥青，搅拌后均匀后摊铺、振捣、熨平，最后用压路机碾压成型的方法。这种方法施工简单方便，多用于基层承载力良好，面层因疲劳和温缩而龟裂的路段，特别适用于路面老化不太严重，但平整度不达标的路面。

4.3 工厂热再生法

工厂热再生法就是将旧沥青路面经过加热翻挖后集中运回拌和厂，再集中破碎，根据路面不同层次的质量要求，进行配合比设计，确定旧沥青混合料的添加比例再与再生剂、新沥青材料、新集料等在拌和机中按一定比例重新拌和成新的混合料，从而获得优良的再生沥青混凝土，再经运输摊铺碾压成新的沥青路面。

在上述各种方法中，沥青路面现场热再生技术采用就地加热、翻松、搅拌、摊铺、压实等连续作业一次成型新路面，经济环保、快速高效，具有显著的经济效益和社会效益。当沥青路面表面层出现裂缝、车辙、磨损等路面病害或路用性能下降，路面的损坏程度还没有波及到基层时，都可以采用这种养护维修方法。

5 结语

本文从季冻区沥青路面的相关病害入手，进行针对性分析，得出季冻区沥青路面相关的病害类型，在此基础上对其路面结构的优化进行了探讨，为后续养护维修提供了便利，最后对季冻区沥青路面的施工要点进行了总结，给出了沥青路面在季冻区的裂缝处治措施。