摘 要

隨著我國公路總里程數的不斷升高，瀝青路面的養護工作越來越成為交通基礎設施運營中的關鍵。瀝青路面裂縫是其最主要、最常見的病害之一，及時、有效地對裂縫進行修補填封是保障瀝青路面長期性能的重點。本文以瀝青路面裂縫的形成機理為基礎，探究填縫構造形式、粘結劑種類以及用量對于裂縫修補效果的影響，為選擇合理的填縫構造與粘結劑方案提供參考瀝青網sinoasphalt.com。

關鍵詞

瀝青路面 | 裂縫修補技術 | 疲勞壽命 | 粘結強度

隨著國內交通基礎設施網絡的不斷完善，瀝青路面的公里數持續上升，相當一部分的瀝青路面將逐漸進入設計年限的后期階段，各種路面病害發生愈加頻繁。其中，裂縫是瀝青路面最主要、最常見的病害之一，若在自然、交通條件惡劣的情況下，甚至會出現在公路運營的中前期。裂縫的存在不僅會使得水分更容易進入路面結構，導致坑槽、剝落等水損害，還會削弱路面的結構承載力，加速路面的破壞，對于路面壽命與行車安全都是極為不利的。

因此，合理的裂縫修補對于保證瀝青路面長期高質量運營意義重大。根據不同裂縫的形成機理，根據實際情況采取最適合的裂縫修補技術，并選取合適的填縫構造、灌縫粘結劑種類與用量，從而利用有限的養護資金對瀝青路面裂縫進行高質量的養護修補，使瀝青路面服務水平重新回升。

瀝青路面裂縫形成機理

瀝青路面在車輛荷載與自然因素(溫度變化、雨水浸入等)的作用下，常見的裂縫類型有龜裂、塊裂、橫向裂縫、縱向裂縫、反射裂縫等，其產生的機理各有相同又互有聯系，主要有以下幾點:

(1)車輛荷載的循環作用

瀝青路面始終處在一個車輛動荷載交替作用的環境中，瀝青路面上某一處的應力應變狀態長時間處于類半正弦波的波動狀態，在這個持續的循環過程中，具有粘彈性質的瀝青混合料抗拉強度將逐漸下降，直至低于其抗拉強度極限時則會發生疲勞斷裂，在路表面多處發生微小的疲勞斷裂后則會形成龜裂。

(2)晝夜溫度的循環變化

瀝青路面始終處在暴露的自然環境中，其溫度受到晝夜、天氣影響很大，越接近路表的路面結構溫度變化幅度越大。瀝青混合料是典型的受溫度影響極大的材料，在晝夜溫度變化的過程中，瀝青混合料可能產生膨脹與縮裂，此時若原材料的性質不佳(如瀝青粘度不足)將很可能在長期溫度應力的作用下出現松散，從而導致路面出現塊裂、橫向裂縫。

(3)半剛性基層開裂貫通至路面

我國道路普遍采用的半剛性基層在晝夜溫度變化以及水泥混凝土自身水化作用下會發生溫縮或干縮，當達到一定程度時會發生開裂，荷載作用時上部路面結構在開裂處所受的最大拉應力將會驟增，一段時間后將會導致下面層拉應力超過其抗拉強度而開裂，這個過程將逐漸向上發展，最后裂縫貫通至路表，形成反射裂縫。

填縫構造形式對路面性能的影響

填縫構造的形式有許多種，不同構造形式之間在填縫效果、成本投入、操作便捷程度等方面存在較大的不同，因此本文選取四種典型的填縫構造進行研究，分別為標準槽路表齊平式、標準槽梯形封頂式、淺刻槽梯形封頂式以及無刻槽梯形封頂式，如圖1所示。

采用典型的SMA-13級配與最佳油石比，成型車轍板試件，成型之前在車轍板模具中部放置相應填縫形式的活動鋼板，成型之后取下以模擬瀝青路面裂縫，并熱熔型聚合物密封膠進行填縫。隨后將車轍板試件切割成小梁，進行四點彎曲疲勞試驗和拉拔試驗，以獲取不同填縫構造下瀝青路面小梁試件的疲勞壽命和粘結強度，探究不同填縫構造對于裂縫修補后路面性能的影響。將疲勞試驗得到的疲勞壽命次數Nf取對數得到疲勞壽命對數lgNf，將拉拔試驗得到的粘結力與小梁橫截面相除得到粘結強度，如表1、圖2所示。

由圖2可以看出:

(1)對比標準槽路表齊平式與標準槽梯形封頂式，可以發現按照相應方式填縫后，后者的疲勞壽命與粘結強度均比前者高，且粘結強度提升明顯，表明在填縫時進行梯形封頂能夠有效地提高裂縫修補后該段瀝青路面的路面性能，使裂縫兩側瀝青混合料粘合緊密、受力均勻，能夠維持相當一段時間的優良性能。

在填縫過程中若僅僅將填縫材料注滿裂縫，填縫表面處仍然暴露在雨水、空氣與行車荷載之中，填縫材料與兩側原始的瀝青混合料之間連接仍然不夠牢固;在此基礎上，若將填縫材料在裂縫之上澆灌成以更完全地封住開裂處，則一方面加強了開裂兩側的連接，另一方面也保護了開裂處直接受到空氣與雨水的作用，有效保護了路面脆弱的部位。同時在開放行車后，在車輛荷載的反復作用下，該梯形封頂將被緩慢碾平，部分填縫材料將被填充進因溫度升高而導致裂縫膨脹的體積中去，進一步強化了開裂處的抗疲勞和剪切能力。

(2)對比標準槽梯形封頂式、淺刻槽梯形封頂式以及無刻槽梯形封頂式，可以發現按照相應方式填縫后，無刻槽的疲勞壽命與粘結強度均大幅低于另外兩者有刻槽的填縫形式，而在同樣刻槽的填縫形式中，淺刻槽的疲勞壽命與粘結強度均略微低于標準刻槽，表明刻槽對于裂縫修補十分關鍵，能夠明顯提高裂縫修補的質量，同時淺刻槽的填縫效果略差于標準刻槽，但仍然處于較高水平，可以根據道路實際情況選擇合適的填縫形式。

在填縫過程中進行裂縫刻槽的意義在于為填縫材料提供一個穩定、平整、清潔的界面，使得填縫材料能夠充分地填充整個空間且受力簡單明確，粘結效果顯著提升，有利于裂縫修補后路面的長期性能，但因此對于路面養護修補時的人員、儀器與操作提出更高的要求;若不進行刻槽直接進行填縫，能夠節省一定的養護時間與開支，但填縫后開裂處仍然可能在多次車輛荷載后達到其抗拉強度的極限，從而再次被撕裂，需要進行再次的養護修補，不利于路面長期性能的保持。

灌縫粘結劑對路面性能的影響

瀝青路面在車輛和雨水、溫度等自然因素的作用下，裂縫病害可能發生在任何一個位置，但若在瀝青路面攤鋪施工過程中由于工時安排、天氣因素等中斷攤鋪留下冷接縫，次日繼續攤鋪時，接縫位置沒有進行妥善的處理，接縫處抗疲勞與剪切能力弱，則在道路運營過程中將很有可能在此位置發生裂縫病害。因此，在處理該接縫時，粘結劑的種類與用量將會顯著影響到該接縫后期的力學性能，進而影響到該段瀝青路面的整體路面性能。因此，通過采用不同的粘結劑以及不同粘結劑含量，探究灌縫粘結劑對于路面性能的影響，以尋找一定條件下最佳的粘結劑方案。

粘結劑種類

采用如前述相同的試驗與評價方法，選取最常見的三種接縫粘結劑進行研究，分別為普通乳化瀝青、樹脂乳化瀝青、高粘乳化瀝青，粘結劑用量統一采用0.6kg·m^-2。試驗結果如表2、圖3所示。

由圖3可以看出:

對比疲勞壽命，三種乳化瀝青作為粘結劑，其修補灌縫后的試件疲勞壽命相差有限，其中高粘乳化瀝青灌縫后的試件具有最高的疲勞壽命，樹脂乳化瀝青灌縫后的試件疲勞壽命則在三者中處于最低;對比粘結強度，從普通乳化瀝青到樹脂乳化瀝青再到高粘乳化瀝青，其粘結強度呈現明顯的上升趨勢，高粘乳化瀝青灌縫后的路面接縫處的粘結強度很高。

可以發現，隨著乳化瀝青粘度的增高，其對于路面疲勞壽命的提高有限，但能夠顯著改善路面接縫處灌縫后的粘結強度，因此在三種粘結劑中采用高粘乳化瀝青具有最好的后期路面性能，但在實際中需要結合具體情況與成本限制作出綜合考慮與比選。

粘結劑用量

采用如前述相同的試驗與評價方法，選取粘結劑用量為0.3、0.6、0.9kg/㎡三種方案進行試驗，粘結劑統一采用高粘乳化瀝青。試驗結果如表3、圖4所示。

由圖4可以看出:

隨著粘結劑用量的提升，灌縫后試件的疲勞壽命與粘結強度呈現先升后降的趨勢，由0.3kg·m^-2用量增加至0.6kg·m^-2用量時兩種路面性能提升較為明顯，由0.6kg·m^-2用量增加至0.9kg·m^-2用量時兩種路面性能不僅沒有提升，反而有略微的下降，在0.6kg·m^-2用量下試件的兩種路面性能最優。

可以發現，隨著粘結劑用量的增加，試件的疲勞壽命與粘結強度并不是始終保持增長的，在一定范圍內存在一個最佳用量。這是由于適量的粘結劑可以充分地填充接縫并與兩側瀝青混合料接觸并融合，在此基礎上若繼續增加粘結劑反而會在一定程度上撐開接縫甚至溢出，多余的粘結劑反而過渡潤滑了接縫，使得傳力效果下降。因此，在三種粘結劑用量中采用0.6kg·m^-2具有最好的后期路面性能，但在實際中需要結合具體情況與成本限制作出綜合考慮與比選。

結語

瀝青路面裂縫的存在將導致瀝青路面處于一個極易受破壞的狀態，及時、有效地對裂縫進行修補填封是瀝青路面養護工作中的重中之重。在裂縫修補時需要根據實際情況、養護人員與資金配置合理地選取填封構造、粘結劑的種類與用量，在養護質量與成本投入之間尋找一個最佳平衡點。