半刚性基层沥青路面开裂分析及防治措施

　　【摘要】半刚性基层沥青面层已经成为我国多数公路所选择的主要路面结构形式，在长期的运营实践期间也取得了不错的效果，其自身优异的性能也被人们所广泛接受。但是半刚性基层沥青路面的开裂现象一直亟待解决。文章从半刚性基层裂缝和路面裂缝的产生原因和机理展开分析，并指出了相应的预防和治理措施，希望为相关工程提供参考。
　　【关键词】半刚性基层；沥青路面；开裂
　　自上世纪八九十年代起，随着沙庆林院士指出的强基薄面方针后，我国多数地区的高等级公路建设都开始采用半刚性基层沥青面层这种造价合适、性能优异的路面结构。半刚性基层的板体效益和沥青面层的柔性作用能够满足行车荷载和路面寿命的双重要求，直至现在在我国大多数地区半刚性基层包括水泥稳定碎石、石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土等依然是道路基层所选取的主要材料形式。
　　但采用这种路面结构形式后，随着我国交通压力的逐渐增长，以及对公路服务水平要求的不断提高，对于半刚性基层沥青面层上存在的裂缝的关注不断增多。针对这种路面形式在使用期间基层出现的开裂、冲刷等病害，以及摊铺完成早期就产生的一些干缩、温缩裂缝，致使路面出现呈规则间断的开裂，称之为反射裂缝。路面一旦形成反射裂缝后，由于地表径流、雨水等渗入裂缝缝隙中，而下部的半刚性基层自然渗水性较差，容易产生水分的滞留和淤积，在这种前提下，如果外部耦合以车辆荷载，缝隙内的水分会形成高速动水压力，引起基层粒料冲刷剥落，以及上部沥青结构的剥离破坏。除此之外，沥青面层自身由于温缩、疲劳以及冻融循环等作用也会形成一定程度裂缝。路面裂缝不仅影响车辆通行时的行驶质量，还会降低路面的使用寿命和整体效果，因此有必要进一步分析其裂缝成因，并进一步找出相应对策。
　　一、半刚性基层沥青路面裂缝成因分析
　　（一）结构性裂缝成因
　　沥青路面结构性裂缝的产生原因主要是由于路基的不均匀沉降以及部分区域路基加固处理不当引起湿陷造成的，或者是在路面纵向摊铺时，接茬部位处理不当引起的。这种情况产生的裂缝往往会导致结构的整体性破坏，致使路面表层产生以裂缝形式为主的表征。沥青混凝土材料的配合比不当导致的自身抗剪强度不足也会引起结构性裂缝。
　　（二）疲劳裂缝
　　沥青面层或半刚性基层在承受行车荷载反复作用的情况下，其内部自身应力处于交替变化状态，致使部分应力还来不及扩散就受到接下来的荷载作用，出现结构整体强度的损失或下降，最终表现为路面部分出现裂缝或断裂的现象，称之为疲劳断裂。这种裂缝常见于重轴载、车流大的路段。此外温度循环作用造成的沥青材料温度疲劳也是产生疲劳裂缝的一种形式。
　　（三）干缩裂缝和反射裂缝
　　之所以将这二者合一考虑，是因为半刚性基层较面层更容易产生温度裂縫，而一旦半刚性基层板体形成干缩，便容易在基层裂缝处形成应力集中，进而反射至沥青面层出现对应的裂缝。半刚性基层形成干缩裂缝的直接原因表现为两个方面：由于半刚性基层材料的模量大、收缩性强，在完成基层的铺筑后，由于材料中结构水的蒸发，其内部强度提高的同时会有明显的收缩现象，在其未形成板体前和抗拉强度不足时，就已经有很大的干缩应力，如果在高温天气进行施工或养生不利的条件下，很可能在还没有摊铺面层前就预先形成初期微裂，而在后期运营期间，随着车辆荷载和水分继续减少，裂缝会有持续增长的趋势，直至最终形成明显的裂缝。半刚性材料的温度敏感性较强，即在高低温度变化时，会有较强的膨胀和收缩趋势，在基层材料形成板体后，其内部温度应力不能够有效扩散，当超过材料所能接受的最大抗拉强度时，基层会直接断裂，而通常情况基层材料的横向约束要小于纵向约束，这样一来便更容易产生横向开裂。基层裂缝产生后，反射裂缝也会相应形成。
　　相关调查试验和检测显示，以现阶段路面的铺筑技术和路面服务情况下，半刚性基层沥青路面所产生的裂缝主要是横缝，且主缝间距固定在5至20米之间，部分严重区域产生有呈蔓延趋势支缝，且主缝两侧啃边情况几乎没有，也极少存在破碎带、错台等。因此在日常路面养护时一般采用的是灌缝或封缝的方式，用改性沥青封堵或撒入石屑等，以防水分进入结构层内部。一般情况下产生横缝的路面在修补后二次开裂情况不严重，在普通车载作用下基本能达到设计使用要求。
　　二、半刚性基层沥青路面开裂的防治措施
　　要想降低半刚性基层路面的裂缝产生情况，就要首先根据基层所选用的无机结合料的特性进行针对性的选取和改善，先做到预防为主，而一旦产生无可避免的路面裂缝后，为防止裂缝的进一步扩展，再选用合适的养护治理方式进行修复工作，后做到治理为辅。
　　（一）控制无机结合料质量及用量
　　以水稳为例，在选用水泥材料时，应当尽可能选用强度等级低、缓凝的水泥材料，同时针对当地地区的实际状况选用合适的水泥剂量，因为水泥含量的多少和基层整体的强度、模量、干缩系数等均有直接关系，高的水泥用量必然会在凝固硬化后有一定的收缩应力，因此尽可能采用较低的水泥剂量，降低结合料的收缩特性，必要情况下还可添加一定量的外加剂，如微膨胀剂、减水剂等，降低混合料的干缩体积变化。
　　（二）严格控制细集料中土含量和含水率
　　将这两种原因综合到一起来说是因为细集料中的土（粒径小于0。075mm）会有较大的收缩系数，遇水后膨胀性强，失水后干缩变形很大。同时土含量增多会导致半刚性基层塑性增大，抗开裂能力也会随之降低。而控制含水量一方面首先要保证水泥的水化用水，使水稳材料能够达到规定的设计强度，但含水量如果太大就会导致基层中含有太多的游离水，蒸发后带来空隙和干缩应力，进而导致基层缩裂。因此必须要严格控制含水量，通过现场试验来确定合适参数。
　　（三）注意摊铺后的养生和保温
　　在半刚性基层铺筑碾压成型后，要及时进行覆膜或铺上草帘开始养生，养生时间不能小于7天，每天洒水再3遍以上，使基层在强度增长期间处于潮湿状态，严格防止暴晒，也要严格控制养生的时间，切勿因赶工而缩短养生时间。在完成养生后及时进行面层的摊铺，起到封水保温作用，降低产生温缩裂缝的几率。
　　（四）裂缝产生后的养护修补
　　值得考虑的是，即便做到严格的施工控制，也无法完全预防半刚性基层路面产生裂缝的现象，对于已经生成的裂缝，主要采用灌缝和封缝的方式进行修补，以防水分的进入对基层形成冲刷，具体来水按照路面裂缝形式和严重程度有两种方法：对于没有产生支缝的轻度的直裂缝可以采用清除缝内杂物，然后烘干缝内水对裂缝进行灌注热改性沥青以减少水的渗入的措施来防止裂缝的进一步扩大。对于已经产生支缝的重度裂缝，或者宽度较大，情况较为严重的裂缝，可以根据实际情况来切除适当宽度和深度的路面层形成路槽，然后采用2mm厚的高分子抗裂贴膜进行贴缝，贴缝使用常规的乳化类粘层油，用量在（0。70。1）kgm2，然后摊铺沥青混凝土恢复原有路面标高。
　　【参考文献】
　　〔1〕陈长寿。半刚性基层沥青路面裂缝形成机理及防治措施〔J〕。公路交通科技（应用技术版）。2010。11：5154。
　　〔2〕康爱忠。长寿命沥青路面半刚性基层开裂的影响与防治措施分析〔J〕。交通标准化，2012。15：127129。