半刚性基层沥青路面裂缝的防治措施

    彭德新

    摘要：针对公路沥青路面结构半刚性基层施工现状，简单分析路面产生裂缝的原因，并提出了相应对策措施。

    关键词：沥青路面；裂缝；防治措施

    1 前言

    我国公路经过十几年的建设，大部分沥青路面均采用半刚性基层，其应用技术也越来越熟，施工企业也积累了丰富的经验，但是半刚性基层对应变很敏感，对于正常施工的半刚性基层沥青路面而言，路面交通荷载重复作用下半刚性基层的这种因温度和湿度变化产生的干、缩裂缝会扩展到沥青路面面层引起开裂。路面裂缝不仅影响路面美观、降低平整度，更重要的是路面开裂后路表水通过裂缝渗到路面基层、底基层甚至土基，削弱基层、土基的强度，从而加剧路面的破坏，缩短路面的使用寿命。

    以某工程为例：该工程路面结构形式：15cm水泥稳定砾石基层+下封层+4cm中粒式沥青面层+3cm细粒式沥青面层。施工时间为2005年6月至8月，工程竣工后进行路面工程质量评定，进行了路表弯沉值、取芯、马歇尔、横坡度、平整度等指标的测定，均符合设计要求。在2005年底个别地段出现少量的横向丝状裂缝，进入严冬、春融后，原丝裂缝明显增大，最大横向裂缝宽3~5mm，裂缝数量也增多，一般5~30m一道，多居路面两侧边缘，弯道外侧。

    2 产生裂缝的原因分析

    半刚性基层材料的干缩性和温缩性相对较大，故在其施工碾压、养生过程甚至在沥青面层铺筑后，半刚性基层会不可避免地产生裂缝；因而在开放交通后，在一定的气候因素和交通因素的作用下，便会产生路面裂缝。

    2.1 半刚基层沥青路面反射裂缝

    反射裂缝通常由温缩和干缩共同作用产生的。路面结构都是铺筑在地表，地表随着季节的变化产生温差，随着路面结构深度的增加，结构内部的温差逐渐减小，即在结构内部存在一定的温度梯度从而产生温缩。

    同时因该工程半刚基层在高温季节施工，成型初期内部含水量大，且未被沥青面层封闭，此时基层内部的水分必然要蒸发，从而发生由表及里的干燥收缩。所以，修建初期的半刚性基层同时受到干燥收缩和由昼夜温差引起的温度胀缩疲劳作用的综合效应，这个阶段是以干燥收缩为主，温度收缩为辅的综合过程。

    众所周知，反射裂缝在瞬间是不可能贯穿整个路面宽度的，除非在应力作用时，裂缝的长度已经等于或大于相对于整个路面宽度的临界长度。较为合理的发展过程是裂缝首先在路表面某些位置产生，然后再向两侧扩展。一般情况下，反射裂缝多出现在轮迹处，因为温度对反射裂缝的影响在整个路面宽度内都是相同的，而行车荷载则是以一定的频率分布在车道上。

    2.2 下封层的施工

    下封层的主要作用是防止进入沥青路面的水下渗侵入到基层中同时使面层和基层间形成足够的结合力，基层与面层结合良好可以使薄沥青面层不产生滑动、推移等破坏。施工中通常在基层表面喷洒适量的乳化沥青，然后均匀地撒布单粒径碎石并以轻型轮胎压路机稳压，碎石覆盖率一般是整个面的60%~65%，但实际操作中，通过人工很难做到均匀撒布，特别是在无法封闭交通施工路段，下封层就无法有效起到阻止水分下渗的作用。

    2.3 水的影响

    因该工程地处山区，年降水量较大，地下水系丰富，路面设计结构面层为AM16，抗滑表层则采用AM13，空隙率达到6%以上，因而只要有降雨，抗滑表层内部总是处于饱水状态；而下面层则会由于表面水少量的渗入，路面开裂以及基层中毛细水上升等原因使得有不少水分滞留在混合料的空隙中，随着轴载重量和数量的增加，路面内部的水在重力的作用下可能形成很大的真空吸力，可使路面产生比降低抗剪强度更加严重的破坏，如翻浆和面层材料的剥落侵蚀等。

    同时，半刚性基层集料施工配合比及水泥的剂量对路面半刚性基层收缩裂缝均产生一定程度的影响。通过本工程在施工中很好的控制水泥剂量，避免了因水泥剂量过大产生的收缩裂缝，建议在施工中每个工作日应做水泥剂量试验，严格控制水泥剂量在设计范围内，做到试验结果及时指导施工。

    3 防治措施

    综合以上分析，半刚基层沥青路面裂缝形成有复杂的原因，与材料性能、结构层组合设计、施工环境、施工工艺等方面有关，其防治是一个综合治理的过程，必须要结合施工现场实际情况做出全面的考虑，采取切实可行的措施才能取得预期的效果。

    3.1 选择合理的基层材料。控制集料中细集料的含泥量和塑性指数，以减少水稳集料中粘土含量。

    3.2 进行合理的结构组合设计。

    路面结构层的确定，在降雨量大的多雨湿热地区，在满足抗滑性能要求的同时尽量降低其空隙率。建议对下面层尽可能采用I型的密级配沥青混凝土，一方面使路面水尽可能少地渗到基层中，另一方面，也可以阻隔基层中的毛细水，从而增加整个沥青中面的水稳定性。

    沥青面层厚度的确定。所选用的沥青面层厚度应考虑到足以抵抗基层裂缝反射对面层的影响同时要考虑到经济可行。

    此外，由于沥青混凝土面层厚度与混合料级配的最大粒径之比不当，施工中不利于压实，造成孔隙率过大。因此合理考虑沥青面层厚度与所选择设计级配的最大公称粒径尺寸的关系也是应当予以重视的因素。

    3.3 控制施工碾压时的含水量。通过试验发现，含水量每增加1%对基层干缩应变的影响相当于水泥剂量2~3倍。含水量较大情况下的基层混合料，具有较大的缩裂性质，严格控制含水量的混合料压实后可以明显降低缩裂程度，当基层混合料的含水量略低于最佳含水量（1%~2%）时，对施工压实及强度造成影响，而且还明显减少了水泥稳定基层的干缩裂缝。

    3.4 减少半刚性基层的曝晒时间。在基层施工中，应注意湿治养生并及时做封层处理以防止基层初期破坏和干缩裂缝产生。对于已发生初期裂缝的基层应全面而详细调查，如果裂缝较严重，则应采取切割、开挖的办法并利用合适的材料重新铺筑基层。

    3.5 设置完善的路面内部排水结构，尤其是设置好路边缘的排水设施。