水穩基層瀝青路面開裂病害與預防措施研究

周尚來

（甘肅順達路橋建設有限公司，蘭州 730000）

1 引言

水穩基層是一種無機結合料穩定類基層，以水泥為膠結材料，將石子、土料等原材料混合，成為相對穩定的基層結構。根據結合料的不同，水穩基層又可以分為不同類型，其中，水泥穩定碎石具有優越的性能，能夠適應各種等級的道路，然而，這種半剛性基層雖然運用范圍廣泛，但是不可避免地會產生裂縫問題，如不提前采取預防措施，會影響道路工程的運行質量和使用壽命。

2 水穩基層瀝青路面開裂病害類型及作用機理

2.1 病害類型

根據相關調查統計，水穩基層瀝青路面開裂病害的主要類型包括反射裂縫、溫度裂縫、水損害裂縫等。水穩基層屬于半剛性基層，施工完成后，隨著水分的不斷蒸發，會產生干縮現象，出現基層開裂問題，裂縫會向上延伸，導致路面反射裂縫病害的發生?；鶎邮湛s的程度與環境條件、材料級配、施工工藝等方面密切相關。在晝夜溫差較大以及長時間暴露的條件下，溫度應力的反復作用會使基層發生溫度收縮裂縫和溫度疲勞裂縫；水泥含量變化、集料比例波動會影響混合料的均勻性，基層施工后會產生局部橫向裂縫。這些都是由于基層裂縫引發的路面開裂。瀝青路面具有典型的低溫開裂性，在較大溫差作用下，同樣會產生溫度收縮裂縫和溫度疲勞裂縫，直接造成路面破壞。

影響瀝青路面低溫裂變性的因素有很多：（1）瀝青材料的性能，包括瀝青的感溫性、針入度、延性、含蠟量、抗老化性能等；（2）與混合料的組成也密切相關，礦料組成、骨料品種、瀝青用量都是重要影響因素；（3）路面結構層設計也至關重要，如何科學傳遞應力應變成為關鍵。相對于柔性基層，半剛性基層與瀝青面層的附著黏結性較差，路面面層具有一定的自由收縮性，如果溫度應力不能傳遞到基層，會在面層內部累積，從而產生干裂。在空隙率較大的瀝青路面，或者路面施工壓實度不夠導致局部空隙率大的情況下，使外部水更為順暢地進入表面層，在車輛荷載的作用下，會降低瀝青混凝土的黏結性，出現瀝青剝落和水破壞現象，使面層產生形變網裂、唧漿、坑洞等水損害裂縫[1]。

2.2 作用機理

反射裂縫的形成與受拉疲勞、剪切屈服、受拉屈服的綜合作用密切相關。溫度變化會引起受拉疲勞，產生裂縫，并不斷擴散，擴散速率受面層抗疲勞能力、基層溫度變化幅度、下臥層特性等方面影響。在下臥層板塊較長、面層較薄的情況下，很容易出現反射裂縫。瀝青混合料的導熱性比較差，不同面層的溫度變化幅度不同，在拉力作用下，產生的裂縫會由表層逐漸向下擴展，呈現上寬下窄的結構特點，如果面層材料的屈服應變值超過一定范圍，會有效阻止這種裂縫產生。由于開裂病害的產生，下臥層會分割成板塊，在車輛荷載的作用下，相鄰板塊端部的豎向位移差會使面層遭受剪切疲勞，形成裂縫。瀝青混合料的材料配比、 性能以及施工工藝都會影響受拉疲勞壽命，而降低下臥層板長、 增加裂縫率也會削弱面層屈服破壞。瀝青材料具有顯著的低溫縮裂性，如果在溫度下降時，收縮產生的拉應力超過路面材料的抗拉強度，會出現開裂病害。水損害裂縫的主要作用機理是黏聚性破壞和黏附性破壞，水分在進入瀝青混凝土后，會降低瀝青和集料的黏結效果，導致瀝青薄膜剝落、集料裸露、強度損失等問題，進而產生路面開裂病害。

3 水穩基層瀝青路面開裂病害預防措施研究

3.1 嚴格控制基層施工質量

在原材料質量控制過程中，應嚴格按照水穩基層施工技術相關規范執行，防止集料粒徑過大影響基層的平整度和表面的均勻性，同時對拌和機械和攤鋪機械的使用性能也會產生負面影響。

集料級配直接關系到水泥混合料的強度。通常情況下，如果集料級配不好，缺乏細集料，要適當提高水泥的比例，使混合料達到設計強度，通過科學實驗確定最佳級配，加強粗集料用量和質量控制，在保證設計強度的情況下，盡可能減少水泥用量，使級配曲線能夠接近級配區域下限。

拌合料質量控制中，應完善原材料質量管理制度，材料進場后要安排專人進行堆放、存儲管理，按照配比設計控制水泥用量、含水量誤差，含水量太少會影響基層強度、施工進度；含水量過大難以碾壓密實和整平處理?？蛇m當增加拌和時間，保證混合料拌和均勻。

對于不同公路等級采取相應的施工方式。在施工過程中，加強技術細節控制，避免出現隨意澆水、提漿等問題，減少干縮，有效掌控碾壓過程含水量變化。如果出現蒸發過快的情況，可適當灑水，保證在最佳含水量的情況下碾壓密實成型。

采用一次性攤鋪碾壓技術能夠提高水穩基層的施工質量。做好相關準備工作，保證底基層的平整度和壓實度。

車輛的運輸能力必須能夠滿足鋪筑要求。使用中大型多功能攤鋪機，均勻緩慢地進行不間斷攤鋪。對于無法使用機械攤鋪的情況，可通過人工作業完成。合理使用鋼筒壓路機、振動壓路機、輪胎壓路機進行碾壓施工。

如果發現有集料離析的狀況，要及時鏟除，重新填補碾壓；如果存在翻漿現象，則要翻松曬干后繼續施工；如果出現擁包，應人工刮平后再碾壓施工。

明確壓路機械施工路線，不得出現急剎車、 急調頭的情況，保證水穩基層密實度能夠達到設計要求。加強水穩基層的養護管理。

采用薄膜養護時，需要及時覆蓋且覆蓋嚴實，保證養護的溫濕度條件能夠符合要求，避免出現水分蒸發過快的問題?；鶎羽B護完成后，及時開展下一步施工作業，做好車輛通行管制[2]。

3.2 采取層間防裂處理措施

在保證水穩基層施工質量的基礎上，采取有效的層間防裂處置措施，能夠適應瀝青路面應力變化規律，達到開裂病害防治的目的。

層間防裂處理技術的應用主要依賴不同防裂材料的作用，應根據不同道路特點采取合適的層間防裂方式。土工織物具有隔離、防滲、加筋補強、過濾排水、防護等功能，在工程實踐中展現出優異的抗拉力學特性，加上高分子間的復合作用，土工織物與瀝青的結合具有較強的可行性。

通過構建加筋瀝青面層，能夠改善路面物理力學性能，減少開裂病害。施工前，要進行路面基層清理，撒布粘層油，最好采用改性瀝青，保證層間抗剪能力。分2 次灑布，確保用油量和均勻度；鋪設土工織物，對于較厚的土工布，應使用刷子進行刷平處理，避免產生褶皺，保證鋪筑的平整性，能夠適當浸油；攤鋪瀝青混凝土時，應避免出現土工織物位置移動、破損等情況。

設置應力吸收層也能起到吸收應力的作用。在水穩基層和瀝青面層之間設置SBS 應力吸收層，能夠有效降低瀝青面層底部應力，緩解反射裂縫的產生。

在層間設置橡膠瀝青碎石層也能夠起到相似效果。橡膠瀝青碎石層所含瀝青較少，具有較大的空隙率，能夠有效吸收、消散水穩基層處的應力集中，達到防裂的目的。

無論采用哪種層間處置措施，都會對瀝青路面開裂病害防治產生積極影響，但具體實施效果略有差異，需要加強試驗分析，掌握防裂作用機理，實現最佳的應用效果[3]。

3.3 做好防排水處置技術措施

在瀝青混合料面層配比設計時，需做好瀝青水集料的有效平衡，在有水情況下，能夠保證瀝青膜不發生剝離，仍然具有良好的黏結性能。水泥、石灰中的碳酸鈣含量比較高，能夠形成正的吸附中心，而瀝青中有帶負電荷的表面活性物質，二者可以產生化學吸附層，使用水泥、石灰替代一部分礦粉，能夠改善瀝青混合料的黏附性。采用酸性石料時，需使用針入度小的瀝青，并采取有效的抗剝離措施?？赏ㄟ^摻加抗剝落劑、石灰漿處理粗集料等方式加以解決，這些措施都能有效增強瀝青混合料的耐水性能。在級配設計上，要注意增強瀝青面層的防水性能，合理控制空隙率和空隙結構，使瀝青混合料具備良好的嵌鎖結構和壓實特性。設置良好的瀝青路面排水系統，能夠及時將雨水和地下水排除。減小水的影響范圍和時間，除了采用常規道路排水設計外，設置碎石集料排水基層，增強內部排水能力，在基層中間設置一層多空隙水泥穩定碎石，形成相對穩定的滲水結構，在滿足強度和抗變形要求的情況下，實現透水、排水的功能，降低路面含水量，減少動水壓力、靜水壓力的作用，減輕路面各結構層遭受水損害的程度。通過研究發現，設排水基層的瀝青路面能夠提高使用壽命約1/3 左右。只有采用耐水、防水、排水的組合措施，才能實現更好的水損害裂縫防治效果。

3.4 加強預防性養護技術應用

瀝青路面裂縫病害是持續發展的，在裂縫形成初期，如不及時采取封閉處理措施，會使大量的水進入面層和基層，加快裂縫的破壞程度和擴散速度，因此，采取預防性養護措施十分必要，能夠修復路面的平整度，恢復路面的局部強度和承載能力，避免對路面結構造成進一步破壞。常用的預防性養護措施有很多，需要綜合考慮溫度條件、裂縫情況、施工工藝等因素科學選擇。開槽灌縫技術主要通過在裂縫走向開槽壓入密封膠的方式實現，裂縫封閉效果好，施工效率高。灌縫材料需要具備良好的黏結性、韌性、彈性、延展性、低溫穩定性、耐老化性，這是決定修補效果的關鍵。貼縫是在灌縫技術應用的基礎上采用增強纖維材料進行密封處理，具有較強的抗磨耗性能和抗拉性能，能夠保護膠體材料，減少膠體磨耗，增強修補結構的耐久性。改性瀝青養護劑灌縫也能產生良好的裂縫修復、預防效果，比較適用于3 mm 以下的裂縫；先清理裂縫雜物，再灌入養護劑，養護一定時間后就可以開放交通。對于路面裂縫嚴重的情況，可以采用瀝青混合料罩面法進行處理，輔助設置應力吸收層等方式，提高防裂效果，避免開裂病害的迅速發展。

4 結語

綜上，水穩基層是一種常見的半剛性基層，而裂縫是瀝青路面的主要病害之一，開裂病害與水穩基層的作用密切相關，如果水穩基層施工質量得不到保證，出現裂縫問題，會持續向上傳導到路面。瀝青混合料受溫度、水的作用影響較大，容易產生溫度裂縫和水損害裂縫。針對裂縫產生的機理，采取針對性的預防處置措施，能夠減少瀝青路面開裂病害的產生和發展。