沥青混凝土路面裂缝成因和防治措施

　　裂缝是路面损坏的一个大问题，由于刚开始形成时，人们往往对其危害认识不足，而且由于处理裂缝的工艺几材料的限制，仅进行简单的灌缝处理，随着车轮的挤压和气温的变化会造成封缝料的流失。裂缝处随着水的侵入会造成基层的损坏，给路面造成较大的破坏。本文作者，就裂缝产生原因作了较为详细的分析，并提出了防治措施。
产生原因分析：指出，沥青路面建成后，不论基层是柔性的还是半刚性的，都会产生各种形式的裂缝。沥青路面开裂的主要原因，可分为三大类：第一，由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，称之为荷载裂缝；第二，由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝，称之非荷载裂缝；第三，是经常出现在桥涵两端的横向裂缝，或在路段上出现较长的纵缝，主要是有填土固结沉陷或低级沉陷引起，称为沉降裂缝。在此，作者着重分析前两种原因。
　　1、荷载裂缝：半刚性路面结构性破坏裂缝，主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下，半刚性基层的底部产生拉应力，当大于半刚性基层材料的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂。在拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度时，其基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展到上部，并使沥青面层和产生开裂破坏。
　　影响拉应力的主要原因有面层、基层就、底基层的厚度以及基层和底基层的回弹摸量。增加半刚性底基层回弹摸量对减少基层底面的拉应力和拉应变有很大影响。在半刚性基层下采用较后的半刚性材料做底基层，可使基层底面由行车荷载产生的拉应力明显减小，甚至还小于半刚性底基层地面产生的拉应力，同时半刚性基层本身的厚度可以减薄，这对半刚性基层承受行车荷载的反复作用是十分有利的。
　　2、温度裂缝：沥青面层上的非荷载裂缝主要是温度裂缝。在寒冷地区，沥青面层表面和底部的温度相比，始终有温度差，沥青面层愈厚，表面温度与底面温度差愈大。沥青面层表面产生的温度收缩应力一旦超过沥青面层某一薄弱点（或面）的混合料的抗拉强度，面层的表面就首先开裂，这也就是沥青面层温度开裂首先从表面开始的原因。
　　另一种是温度疲劳裂缝，随着沥青面层表面温度的大幅度变化，白天与夜间温差较大，即使在夏季，由于骤降暴雨，路面的表面温度在短时间内也会急剧下降，使沥青面层表面产生较大的温度收缩应力，这种温度应力在反复作用下使沥青面层从表面开始产生温度疲劳裂缝。这两种温度作用，都使裂缝从面层表面开始逐渐向下延伸，形成对应裂缝。从低温抗裂性的要求出发，沥青路面在低温时应具有较低的劲度和较大的抗变形能力，且在行车荷载和其他因素的反复作用下不致产生疲劳开裂。使用稠度较低及温度敏感性低的沥青，可提高沥青路面的低温抗裂性能。沥青材料的老化会使其低温抗裂性能恶化，故为了提高沥青路面的低温抗裂性能，应选用抗老化能力较强的沥青。在沥青中掺加橡胶类高分子聚合物，对提高沥青路面的低温抗裂性能具有较为名下的效果。在沥青路面结构层中铺设沥青橡胶、土工布或塑料格栅等应力吸收薄膜，对防止沥青路面的低温开裂具有显著的作用。国内外的调查研究表明，半刚性基层的反射裂缝大部分也是由温度引起的。对于新铺的半刚性基层，随着混合料中水分的减少而要产生干缩和干缩应力。
　　水分减少得愈多愈快，产生的干缩应力愈大。在铺筑沥青面层前已有干缩裂缝的基层，在铺筑沥青面层后继续产生干缩的情况下，原有的裂缝继续拉开和扩展，它会将沥青面层，特别是薄沥青面层拉裂，称之为反射裂缝。在薄沥青面层情况下，在半刚性基层的干缩裂缝接近完成后，再铺筑沥青面层，可以减少由于干缩引起的反射裂缝。国内外的调查表明，沥青面层较厚时，对应裂缝主要从表面开始，逐渐向下延伸，直到穿透整个沥青面层与半刚性基层裂缝基本相连。
　　防治措施：随着高速公路各类裂缝的产生，各个养护管理部门都采用了一些措施，引用了一些新材料、新工艺、新方法。
　　要想使灌缝的质量和寿命提高就必须满足3个条件：
　　（1）灌缝材料应具有良好的粘结力（和沥青混合料相融合）；
　　（2）低温状态下具有优良的延伸性和弹性；
　　（3）灌缝材料应具备持久的抗老化和抗疲劳能力。沥青路面裂缝修补方法很多，一般可根据裂缝的宽度和深度确定具体的修补工艺，根据路面裂缝的实际情况主要采用以下4中方法对裂缝进行养护处理。1、压浆法：对于路面纵向裂缝采用压浆的办法进行修补。纵向裂缝一般出现在高填方路段，如不进行彻底处治将严重危及路基的稳定与行车的安全。施工时压入水泥净浆，水泥为325#普通硅酸盐水泥，水泥的剂量为350kg/m3，注浆压力为1.5Mpa。压浆前用环氧砂浆对裂缝表面进行封堵，沿裂缝每隔15m预埋一注浆管，从一端开始，依次压浆直到相邻注浆管溢出浆液为止。
　　2、普通沥青灌缝：一般采用重交通道路石油沥青AH-90#，首先对沥青进行现场加热，温度控制在150℃~160℃。用铁壶或专用容器将热沥青灌入缝内，一般需浇灌2~3遍，待沥青温度下降至常温后即可开放交通。此种方法操作简单，使用设备和人员少，修补费用低廉，速度快，每人每天可完成灌缝250300米。
　　三缺点是
　　（1）由于未清扫裂缝造成粘结不牢固，一般第二年几乎全部需重新灌缝；
　　（2）夏天气温高时，沥青软化体积膨胀多余沥青溢出路面被行车粘走；
　　（3）每年一次重复施工，累计费用增加，长时间人工作业的危险性较大。
　　3、SBR改性乳化沥青灌缝：材料：SBR改性乳化沥青主要沥青中掺加1%的丁苯胶乳、5%的橡胶粉。
　　为了及时开放交通，通过试验，灌缝后撒适量的石屑，效果非常好。其施工工艺流程为：
　　（1）先用4-6Mpa的压缩空气对着裂缝从一端吹至另一端，一般需吹二遍；
　　（2）用竹片或铁铲清除缝中剩余杂物；
　　（3）用普通水壶盛入4/5体积的SBR改性乳化沥青灌缝材料，向裂缝中灌入，一般需浇灌2-3遍，直至灌缝材料与路面平齐为止；
　　（4）将石屑撒到灌缝表面，即可开放交通。此种方法所用灌缝材料为专用灌缝材料，具有良好的低温稳定性，渗透性，无需加热，设备比较简单，1套设备一天可完成800-1000m灌缝，灌缝效果较好，使用寿命一般在3-5年。
　　4、进口灌缝胶修补裂缝：
　　（1）灌缝材料：采用美国原装进口路面裂缝密封胶（ROADSEAL H1190）。它是一种高分子聚合物橡胶改性材料，外观为固体状，用纸箱包装，每箱25kg，使用前需加热到188℃成液体，具有良好的流动性和粘结力，能够交通沥青混合料融合到一起。当密封胶冷却后，在常温和低温状态下，具有较高弹性，延伸长度约1015倍，弹性恢复达99%。密封胶在-20℃-120℃温度范围内随着裂缝的膨胀与收缩而发生弹性变形，始终保持其稳定的密封作用。其主要技术指标是：25℃针入度--30~60；软化度--≥85℃；25℃延度--30cm；粘着张力--≥500%；施工加热温度--188℃。
　　（2）灌缝设备（进口）：采用ROADSEAL145KETTLE封闭裂缝设备，主要有两种，一种是开槽机，另一种为灌缝机。开槽机具有体积小、操作灵活、沿任何形状的裂缝开槽、切缝宽度可调整的特性。灌缝机具有具有双层保温、导热油加热，加热温度自动控制、密封胶输送恒温并可吸回管内剩余材料、加热灌内设匀速搅拌装置等优点。
　　（3）进口灌缝胶裂缝修补工艺：
　　A、封闭交通，按照规定摆放安全标志，设专人指挥交通，并根据工程进度随时移动标志牌。
　　B、按照要求尺寸沿裂缝方向进行开槽作业。
　　C、清理开槽。采用高压气体进行吹缝，能够将开槽后缝内的松散颗粒和杂物彻底清理干净，一般需吹缝2遍。
　　D、灌缝前预热。用普通液化气灌外接喷火装置，在实施灌缝前对凹槽加热，温度达到80-100℃即可，有利于灌缝胶和沥青混凝土的粘结牢固。
　　E、灌缝。在密封胶加热温度达到188℃时，加热炉盘自动停止加温进入保温状态，这时用灌缝机自带的具有刮平装置的压力喷头将封缝胶均匀灌入槽内，灌缝分二次灌满，第一次灌入槽深的4/5，第二次灌满并在槽口两侧拉成宽60mm，厚3mm的帖封层。
　　F、养护撒料。在刚灌满的密封胶表面撒布石粉或细砂，待灌缝胶冷却至常温后即可开放交通，一般冷却时间为15分钟。
观质量验收标准如下：
　　（1）密封胶高于路表面2-3mm；
　　（2）灌缝充分饱满，表面平整；无颗粒状胶粒；
　　（3）灌缝胶经行车碾压后不的发生脱落变形，保持有足够的弹性。
　　结语：提倡预防性养护，确保路面的使用寿命，为行驶车辆提供安全可靠的环境。从上述4种灌缝的方法分析，由于路基下沉造成的较长纵向裂缝，并且裂缝已达到路基，应采用压浆法；对于横向裂缝、局部纵缝应采用改性沥青灌缝，在经济条件允许的情况下，采用进口灌缝胶修补；但对于即将罩面的工程，进口灌缝胶不适宜。鉴于进口路件灌缝材料较贵，一般11000-18000元/吨，对于普遍推广使用尚有一定困难。因此早日开发国产系列高分子聚合物路面灌缝材料具有非常重要的意义，目前不少国内的厂家和公司也正在向这方面努力。