高速公路沥青混凝土路面纵横向裂缝修补技术研究

摘要 为优化高速公路沥青混凝土路面纵横向裂缝修补效果，提高路面的抗压强度和安全性，文章对高速公路沥青混凝土路面纵横向裂缝的修补技术进行了研究，首先对沥青混凝土路面损坏状况进行了检测，明确了损坏的具体位置和程度；其次，选择复合改性超细水泥注浆材料作为修补材料，对材料进行了制备，设计了裂缝修补施工流程，修补路面纵横向裂缝；最后，通过初期养护与中期养护，确保修补后路面的平整、安全、耐用。结果表明，该技术应用后，纵横向裂缝宽度和深度修补效果更为彻底，路面的抗压强度也得到有效提升，达到了22 MPa以上。

关键词 高速公路；纵横向裂缝；沥青混凝土；路面；修补

中图分类号 U445 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）17-0143-03

0 引言

沥青混凝土路面作为高速公路的优选铺设方案，因其优越的行车舒适度和持久的耐用性，得到了广泛应用。然而，长时间使用后，沥青混凝土路面会面临不同程度的损害问题[1]，其中纵横向裂缝较为常见。这些裂缝不仅导致路面不平整，威胁行车安全，还可能进一步侵蚀路面结构，甚至可能引发严重的交通事故。纵横向裂缝的形成原因复杂多样，包括材料老化、温度变化、交通荷载、地基沉降等。这些因素降低沥青混凝土路面的强度和稳定性，破坏路面的完整性，使其更容易受到水、氧气等有害物质的侵蚀，从而加速路面的老化过程。因此，科学合理地应用路面纵横向裂缝的修补技术至关重要。

然而，传统的路面纵横向裂缝修补技术在实际应用中仍然存在一定缺陷。张华清等[2]提出的技术虽采用复合增韧机理，通过填充修补材料与周围的材料形成强结合力，恢复材料的完整性和强度，但修补效率受限，难以准确判断裂缝成因和发展趋势，不能适应大规模高速公路的养护需求。彭子凌等[3]提出的修补技术使用胶黏剂黏合分离部分，并在裂缝周围涂布黏合剂，但长期效果可能不稳定，修补后的路面易出现再次开裂。因此，深入研究高速公路沥青混凝土路面纵横向裂缝的修补技术至关重要，其具有深远的现实意义和显著的工程价值。基于此，该文提出了全新的裂缝修补技术，将为高速公路沥青混凝土路面的养护和维修提供技术支持和决策依据。

1 路面纵横向裂缝修补技术研究

1.1 沥青混凝土路面损坏检测

首先，收集待检测路面的设计资料、施工记录、维修历史等信息，以便有针对性地制定检测方案。随后，将探地雷达安装在检测车辆上，确保车辆以恒定的速度在道路上行驶。在此过程中，探地雷达会主动发射电磁脉冲信号，与地下的不同介质产生交互作用，进而产生反射波[4]。捕捉并记录这些反射波出现的时间点，同时监测路面结构中电介质常数的异常变化。深入了解路面的内部结构，通过电介质常数及波速，计算路面结构层厚度，公式如下所示：

v= c √ε （1）

d=v× t 2 （2）

式中，v——电磁波在介质中传播的速度（km/h）；c——电磁波在真空中的传播速度（km/h）；ε——介质的介电常数；d——电磁波在路面结构中的传播距离，即路面结构层的厚度（km）；t——电磁波从发射到接收的时间（h）。获取沥青混凝土路面结构层厚度后，利用探地雷达，采集路面图像，显示路面结构的不同层次和反射界面。当路面存在损坏时，如裂缝、脱空或松散等，将在图像上形成异常的反射模式，进而确定损坏的位置和范围[5]。

在此基础上，利用反映高速公路沥青混凝土路面的损坏程度。由破损率计算得出，公式如下所示：

DR=100· ∑ 21 i=1wiSi S （3）

PCI=100−δ0DRδ1 （4）

式中，Si——第i类破损的路面调查面积（m2）；S——实际破损面积（m2）；wi——第i类破损的权重；δ0、δ1——标定系数，分别取值15.0与0.41。根据PCI与DR值，基于表1所示的路面损坏状况评价标准，对沥青混凝土路面的损坏状况作出评价。

根据表1数据，可以评价高速公路沥青混凝土路面的损坏程度，为后续有针对性地实施路面裂缝修补提供有力支持。

1.2 纵横向裂缝注浆材料制备

沥青混凝土路面损坏检测完毕后，获取路面损坏的位置与损坏程度。接下来，选择并制备高性能的路面裂缝修补材料，为后续修补施工奠定基础。该文采用复合改性超细水泥注浆材料作为修补材料。鉴于纳米材料因其微小的粒径和巨大的比表面积，容易形成团聚，在掺入后难以分散均匀，不仅削弱掺入效果，还会对结石体产生局部应力的集中现象[6]。因此，对注浆材料进行充分的分散处理显得至关重要，采取人工搅拌的方式对注浆材料进行分散处理。首先，按照预定的配比，精确称量纳米材料，并与约70%的水一同放入容器中[7]；然后，利用搅拌棒进行人工搅拌，直至纳米材料在水中达到分散状态；最后，再利用剩余30%的水将附着在容器内壁的少量纳米材料溶解，并继续搅拌，直至得到色泽一致、稳定的纳米颗粒悬浊液[8]。这一操作，旨在确保纳米材料在注浆过程中均匀分布，充分发挥其作用。

利用电子秤，对苯丙乳液、超细水泥等关键基材进行称量。待所有基材称重并混合完毕后，倒入专用的料桶，首先通过手动方式进行搅拌，确保基材均匀混合。随后，启动配备搅拌爪的电钻设备，在搅拌的同时加入纳米分散液，确保分散液与注浆基材能够充分融合并达到均匀状态。搅拌过程中，首先以适中速度搅拌120 s，然后暂停15 s，让材料有短暂的稳定时间，接着再以较快的速度搅拌120 s，确保获得混合均匀的注浆材料。

1.3 纵横向裂缝修补施工流程

路面纵横向裂缝修补材料制备完毕后，设计裂缝修补施工流程，如图1所示：

如图1所示，裂缝修补流程包括裂缝复查，对裂缝进行全面检查和记录详细信息；制定裂缝修补技术方案，根据具体情况确定所需材料和工艺方法；清理修整原结构、构件，确保表面清洁无杂质；进行界面处理及原修补件含水率控制，确保修补材与原有结构良好结合并控制含水率；按照技术方案进行裂缝修补施工，采用适当材料和工艺；最后进行修补质量验收，确保修补效果达到预期标准，以保证结构的稳定性和安全性。

1.4 沥青混凝土路面养护

路面纵横向裂缝修补施工完成后，进行养护处理措施，旨在保障修补后的路面具备高度的平整性、安全性和耐用性，进而有效延长路面的使用寿命。路面养护包括初期养护与中期养护两阶段。该文将路面初期养护周期设定为从沥青混凝土路面施工完成后的第一天开始，持续约7 d。在施工现场周围设置临时路障，禁止车辆通行，保证路面在初始硬化阶段不受外界力量的干扰[10]。使用洒水车，使路面保持湿润状态，帮助沥青混凝土充分硬化和凝固，提高其强度和耐久性。每天定时对路面进行喷水，特别在高温时段，减缓沥青混凝土路面表面温度的升高，防止过早干裂。中期养护周期设定为初始养护结束后，进入中期养护阶段，通常持续约7～15 d。隔天对路面进行清扫，清除表面的积尘、杂物和落叶等，防止杂物对路面产生损害。针对路面的实际使用状况和交通流量，采取轻型压实的技术手段，以加强沥青混凝土的密实性和稳定性，进而提升其整体的承载能力，确保路面结构的稳固与持久。在中期养护阶段，如发现路面出现裂缝或坑洼等情况，应按照上述修补施工流程进行修补，确保路面质量。

通过以上的初始养护和中期养护步骤，确保沥青混凝土路面在施工后得到充分养护和保护，为路面的使用和维护奠定坚实基础。

2 应用分析

2.1 高速公路工程概况

以S高速公路工程为研究依托，全长150 km，设计速度为120 km/h。该高速公路主要承担区域间的客货运输任务，交通流量大，重载车辆多。该高速公路主要采用沥青混凝土作为铺设材料，然而，近年来由于交通流量的持续增长及气候条件的复杂多变，路面纵横向裂缝的问题愈发凸显，成为亟待解决的问题。经过对该高速公路路面的深入调查，发现裂缝主要集中分布在行车道及超车道上，裂缝宽度基本在2～5 mm的范围内，但也有部分裂缝的宽度超过了10 mm。至于裂缝的长度，则呈现出明显的差异，短的仅有几十厘米，长的可达数米。这些裂缝不仅影响路面的平整度和行车舒适性，还会导致水分渗入路面结构，加速路面的损坏。

2.2 修补效果分析

按照提出的纵横向裂缝修补技术流程，完成修补工作后，对路面裂缝进行全方位的质量检验。选择具有代表性的裂缝样本，确保样本在修补前和修补后的条件相同，以便准确地进行比较。通过对比修补前后裂缝的宽度和深度变化，初步评估了修补技术的有效性。裂缝质量检验结果如表2所示：

通过表2所示的质量检验结果，应用上述修补技术后，修补后裂缝宽度最大不超过0.5 mm，裂缝深度几乎难以察觉，这表明路面纵横向裂缝的病害问题得到有效改善，修补效果彻底。

为进一步验证该项技术的修补效果，分别应用上文提出的技术，以及文献2、文献3提出的修补技术，对6条纵横向裂缝进行修补。对修补前后的样本施加逐渐增加的压力，测定修补后裂缝样本的抗压强度，并作出对比，结果如图2所示：

图2 抗压强度对比结果

由图2对比结果看出，在施加压力逐渐增大的情况下，应用该文提出的修补技术后，样本抗压强度始终高于另外两个对照组，均达到22 MPa以上，高于修补前的平均抗压强度15 MPa，抗压强度得到显著提升，这一对比结果表明，该文提出的修补技术可以有效地提高沥青混凝土路面结构的抗压强度，从而恢复及增强其承载能力，修补效果优势显著。

3 结束语

随着交通流量的持续增长和车辆荷载的不断增加，沥青混凝土路面的裂缝问题日益凸显，严重威胁着行车安全及道路的使用寿命。因此，深入研究和探索有效的裂缝修补技术，对于保障道路畅通、提升行车安全具有重要意义。试验结果表明，利用该文提出的修补技术，可以有效地填补不同宽度和深度的纵横向裂缝，恢复沥青混凝土路面的承载能力，提高修补效果的持久性和稳定性。未来，将继续深入研究和技术创新，为解决高速公路路面裂缝问题提供更加科学、有效的解决方案，为推动我国交通运输事业的持续健康发展作出贡献。

参考文献

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