高速公路瀝青路面裂縫有效封水的技術探討
摘 要：主要結合廣惠高速公路全線瀝青路面裂縫施工的實際情況，介紹針對裂縫封閉的有效措施，為同一類型路面病害處治提供參考。
關鍵詞：裂縫，有效防水，無損傷, 完全封層（壓縫帶+CAP）
一、 前言
廣惠高速公路起于廣州，經(jīng)增城、博羅、惠州，在惠東與深汕高速連接，高填方路段較多，因此由路基不均勻沉降和水穩(wěn)基層收縮開裂等原因引起的反射裂縫病害就較為突出。而且華南地區(qū)是多雨、多臺風的地區(qū)，經(jīng)常性的雨水通過路面裂縫和路面孔隙滲透路面結構層甚至路基，受大車流量和超重車的影響，加速了路面產(chǎn)生唧漿、塌陷、坑槽。較嚴重的滲水擠漿問題對于路基和路面結構整體強度的損害是相當嚴重的，及時地對裂縫進行防水封堵就顯得尤為重要了。
裂縫是更為常見的病害，出現(xiàn)裂縫的原因非常多，由其引起的對路基路面的破壞或?qū)е碌钠渌鼡p失，目前還沒有科學的數(shù)據(jù)分析，這看似小問題而又不會立竿見影導致嚴重后果的裂縫病害(俗稱慢性病)，通常不會引起業(yè)界的高度重視，加上傳統(tǒng)的慣性行為，即使不斷采用新材料、新技術、新工藝，但因?qū)嵤r間滯后、對裂縫的認識不足、缺乏科學的工藝和必要的評價檢測手段，限制了必要處治手段的實施和技術的發(fā)揮效果。
雖然不能把裂縫比喻為不治之癥，但防治不當而引發(fā)的對道路的破壞卻是致命的。本文對裂縫結構分析及惡化分析，如何使用簡單、經(jīng)濟、有效的完全封層裂縫防治技術，使裂縫能夠穩(wěn)定，不再惡化，減輕或停止裂縫帶來的道路破壞，延長道路的使用壽命。對裂縫處治的經(jīng)驗，隨著對預防性養(yǎng)護的重視，希望給業(yè)界提供有益的幫助和參考。
二、 裂縫的結構及其惡化分析
(一)、裂縫的實際結構：裂縫區(qū)域
通常所定義的、理解的、或在工程實踐中所指的裂縫是單一的裂縫，這是裂縫初始階段的表現(xiàn)形式。事實上，在工程實踐中所需處治的裂縫很少有單一裂縫，基本上是如圖2.1所示的裂縫區(qū)域，即可見主裂縫的兩邊伴隨著微裂、孔隙、松散的滲水區(qū)域。
若要完全消除裂縫病害，費用和可實施的條件將會是很難逾越的問題，解決裂縫病害很難有立即一步到位的措施。如何防治裂縫及其所產(chǎn)生的病害，工程應用中有很多選擇。首先要了解裂縫的破壞過程，才能更有針對性防治裂縫的惡化。
（二）、裂縫區(qū)域的惡化是如何產(chǎn)生的？
水通過主裂縫和其它孔隙、微裂滲水通道進入路基，（在荷載作用下），出現(xiàn)唧漿，弱化路基；(在荷載作用下)，產(chǎn)生崩塌，裂縫區(qū)域產(chǎn)生更多的(微)裂縫；進入更多的水，(在荷載作用下)，裂縫區(qū)域產(chǎn)生唧漿和沉陷；在積水和荷載作用下，面層脫落，產(chǎn)生坑槽，破壞路基。裂縫的發(fā)展是動態(tài)，是不斷的惡性循環(huán)過程。隨著雨水的增多和車輛荷載的增大，路面的各種病害增加，有些公路的裂縫數(shù)量呈現(xiàn)幾何級數(shù)的增長，同時，由裂縫引發(fā)的滲水、唧漿、沉陷、坑槽等病害更是無法避免。
三、如何更有效防治裂縫的惡化
裂縫的結構是動態(tài)的，這與橋梁伸縮縫結構很相似，裂縫寬度會隨氣溫等環(huán)境變化而產(chǎn)生變化，但裂縫兩邊角不像橋梁伸縮縫鋼鐵結構能承受輪載的沖擊，裂縫在輪載沖擊時容易產(chǎn)生崩塌，故需要在裂縫壁里有防止塌裂的支撐力。如果裂縫不進水的話，裂縫所帶來的破壞是有限的，即是說裂縫的惡化會很緩慢。一要防裂縫塌裂，二要防裂縫滲水，即防塌裂和防水要同時進行。
（一）、正確理解有效的防水區(qū)域
水是無孔不入的，必須把裂縫區(qū)域的所有滲水通道封閉，這包括主裂縫及其周圍的微裂，孔隙。在具體的工程實踐中，要把看得見的主裂縫用膠質(zhì)材料進行封閉后，再把周圍的微裂縫、孔隙等可能的滲水通道用有滲透性和粘結性的材料進行封閉，形成防水層，達到完全封閉的效果即稱之為完全封層的技術工藝。如圖3.1所示
（二）、使用無損傷的處治工藝
裂縫區(qū)域是脆弱的，任何損傷勢必帶來裂縫更大更快的惡化，裂縫里的石粒對裂縫壁起著重要的支撐作用，防止和減少裂縫在輪載沖擊時裂縫兩邊的塌裂，故在主裂縫的封閉過程中，應防止機械外力對主裂縫的結構有任何的改變。使用無損傷的工藝對裂縫封閉的同時起著保護裂縫惡化的效果，對較寬的裂縫應撒上適當?shù)氖?，產(chǎn)生擠嵌連結作用，即封閉裂縫的同時，把外力在裂縫上產(chǎn)生的集中沖擊力轉(zhuǎn)化為對裂縫壁的支撐力，達到防止裂縫崩塌的效果。
四、廣惠高速公路裂縫有效封水的實踐
(一)、2006年試驗
通過對市場上現(xiàn)有裂縫處治技術的了解和分析比較，2006年底選用壓縫帶+CAP瀝青還原劑即完全封層技術在廣惠高速公路裂縫病害較為嚴重的路段進行試用實驗，完全封層技術是廣東及較多省份常用的防止路面水損破壞的預防性養(yǎng)護手段，其特點是快速、、可控、封水性能持久、經(jīng)濟技術效果明顯，其性價比有其獨到的優(yōu)勢。
1、材料和工藝介紹：壓縫帶和CAP
壓縫帶的技術特點和施工要求
(1) 無損傷的裂縫處理技術：壓縫帶對脆弱的裂縫區(qū)域不再產(chǎn)生破壞，壓縫帶與裂縫區(qū)域形成緊密的連接體，加強了裂縫的強度，提高了裂縫處路面抗松散、抗崩邊、抗崩縫和進一步發(fā)展成坑槽的能力，遏制裂縫進一步發(fā)展成坑槽。尤其是其較大的伸縮變形能力，使其較瀝青類封縫材料有著適應裂縫隨溫度變化的能力，不至于因裂縫隨溫度變化重新張開等優(yōu)點。
(2) 簡單快捷，隨時隨地：壓縫帶操作簡單，無需設備，裂縫粘貼完畢，即可通車。隨時隨地，有縫就補，無須等到路面有大量裂縫時才進行處理，即時防止裂縫對道路產(chǎn)生的進一步破壞。
(3) 適用性強：壓縫帶可同時用于水泥、鋼板、瀝青路面、小坑槽、水井蓋的各種裂縫包括反射裂縫的處理，亦可用于封層罩面等施工前的裂縫處理。壓縫帶可隨裂縫走向隨意拐彎，不受急轉(zhuǎn)彎裂縫的限制，能100%的沿著裂縫封縫，保障封縫質(zhì)量。壓縫帶適應溫差大的區(qū)域。在路面高溫時，壓縫帶不會被擠出和給車輪碾走，污染路面；在低溫時，壓縫帶區(qū)域不會形成凹陷，產(chǎn)生積水結冰，杜絕水從縫隙進入裂縫。壓縫帶施工過程無噪聲和飛揚的塵土。
(4) CAP瀝青還原劑的技術性能：是一種含活化物的冷混合還原劑，對老化的瀝青路面、橋面進行滲透和粘接，激活老化膠質(zhì)和恢復其原有性能，提高原有瀝青的抗剝落能力，形成新的保護封層，延長道路使用壽命。
(5) CAP瀝青還原劑主要防治的病害：防治瀝青混凝土壓實度不足、不均勻、混合料離析、鋪裝時溫差大等引起的水破壞；防治麻面、剝落、松散、滲水、微裂縫、瀝青老化、早期唧漿等引起的路面破壞。CAP使瀝青張力增強，降低溫感，預防微裂縫的產(chǎn)生。
(6) CAP瀝青還原劑適用的路況條件：從目前的使用效果看，路面反射裂縫開始冒出、路面完整性好、存在表面細料剝落、麻面、局部松散、滲水、微裂縫、瀝青老化、早期唧漿等早期病害、抗滑性能較好的半剛性基層瀝青路面上作為預防性養(yǎng)護措施是合適的。
2、壓縫帶和CAP(完全封層)的施工應用
經(jīng)過路況調(diào)查，廣惠高速公路右幅K124+000～K125+500和K126+000～K127+500，路面裂縫比較多，部分路段松散、唧漿嚴重，局部出現(xiàn)坑槽、沉陷、車轍等現(xiàn)象。2006年底選擇右幅K124+000～K125+500及右幅K126+000～K127+500兩段的主車道以及超車道共計22500㎡實施完全封層預防性養(yǎng)護工程。
為觀測路面病害處治效果，連續(xù)幾場大雨后的二天左右時間，在2007年5月30日早上考察了廣惠高速公路右幅K124+000～K125+500及右幅K126+000～K127+500完全封層施工后情況，雖然經(jīng)過春運及多場的大暴雨和連續(xù)降雨，我們發(fā)現(xiàn)只有個別壓縫帶脫落。
竣工9個月后，施工段路面上發(fā)現(xiàn)8有處輕微唧漿，1處嚴重唧漿（施工前裂縫已經(jīng)有嚴重沉陷），以及數(shù)處壓縫帶脫落的現(xiàn)象。這些問題的產(chǎn)生主要是因為：一，由于路肩沒有施工CAP，不能完全建立防水層，水會通過從車道貫穿至路肩的裂縫下滲到行車道和超車道內(nèi)，引發(fā)路面唧漿；二，路基不穩(wěn)定；三，可能是因為施工問題。再次產(chǎn)生唧漿病害是因為原裂縫區(qū)域本身已經(jīng)嚴重沉陷，地基不穩(wěn)，在車輛荷載和動水壓力的作用下仍然容易產(chǎn)生二次唧漿破壞。此種沉陷裂縫應先挖補，再用完全封層處治裂縫區(qū)域才能達到效果。
(表1)完全封層裂縫處治前后效果對比
|
分項 路段 |
裂縫處治 數(shù)量（處） |
裂縫處治 長度m |
裂縫唧漿 |
壓縫帶脫落 |
||
|
數(shù)量（處） |
百分比 |
長度（m） |
百分比 |
|||
|
右K124+000～K125+500 |
372 |
1045 |
6 |
1.6％ |
3.8 |
0.4％ |
|
右K126+000～K127+500 |
324 |
967 |
3 |
0.9％ |
2.3 |
0.2％ |
|
合計 |
696 |
2012 |
9 |
1.3％ |
6.1 |
0.3％ |
由上表1可以清晰的看出，完全封層（壓縫帶+CAP）技術處理后的路面裂縫完好率超過98％以上，而壓縫帶完好率更是超過99%，這說明了完全封層技術是相當有效的。
施工前后的圖片對比：
壓縫帶不僅嵌入裂縫內(nèi)，而且所有裂縫區(qū)域無松散、無微裂、無崩邊、無脫粒，即使是較嚴重的反射裂縫，亦能夠起到完全封水及杜絕唧漿現(xiàn)象，裂縫區(qū)域的病害破壞沒有再發(fā)展，完全封層處理瀝青裂縫可以說是十分。
(二)、2007年和2008年的完全封層技術應用。
根據(jù)2006年完全封層技術對裂縫防水的試驗，可見完全封層預防性養(yǎng)護技術是一種有效的路面裂縫防水手段，為了節(jié)省費用，又能達到有效的裂縫防水處治，在2007和2008年采用封閉可見主裂縫后，再在其周邊涂刷涂料，以達到完全封層的效果，具體的數(shù)量如下：
1、（表2）2007年完全封層處治裂縫明細表
|
路段 分項 |
處治裂縫數(shù)量 |
比06年同期增長 |
|
右幅K124+000～K125+500 |
1525.7M |
45.9％ |
|
右幅K126+000～K127+500 |
1504.6 M |
55.6％ |
2、（表3）2008年完全封層處治裂縫明細表
|
路段 分項 |
處治裂縫數(shù)量 |
比07年同期增長 |
|
右幅K124+000～K125+500 |
4065.0M |
166.4％ |
|
右幅K126+000～K127+500 |
4315.2M |
186.8％ |
五、廣惠高速公路裂縫有效封水的總結
廣東是多雨水地區(qū)，特別多強臺風和長降雨。雨水會通過裂縫進入路面基層，在高速行使的車輪荷載以及動水壓力等綜合因素作用下，裂縫病害就會發(fā)展擴大，裂縫病害給路面所造成的破壞是巨大的。
對如下裂縫增長的分析，可以更清楚地了解到預防性養(yǎng)護的重要性和緊迫性。
這些都說明了完全封層技術是公路預防性養(yǎng)護的有力手段，是公路資產(chǎn)保值的有效途徑，具有良好成本效益比。完全封層技術值得在高速公路養(yǎng)護中大力推廣和應用。
（一）裂縫快速增長
從表1、表2、表3比較分析來看，裂縫的增長是呈幾何級的，裂縫病害的長度較之兩年前增長了超過x倍（如圖9所示）。
（二）裂縫處治要及時有效
早期的裂縫病害如不及時給予處理，裂縫迅速發(fā)展并擴大，將成幾何級般增長。盡早處理路面裂縫病害，提倡預防性養(yǎng)護，“防范于未然”，是養(yǎng)護工作的關鍵。
顯然，裂縫的發(fā)展是動態(tài)的，要防止裂縫滲水而引起病害的惡化，要做好裂縫處治工作的及時性，隨時隨地，有縫就補，把裂縫病害封堵在萌芽狀態(tài)，防微杜漸。病害越早處理，不但可以保持路面的質(zhì)量，而且可以減少后期維修費用。
采取科學、有效果的裂縫處治技術，為防止因裂縫引起的沉陷唧漿及基層惡化，主裂縫和裂縫區(qū)域的細裂縫都要同時得到封閉防水，強調(diào)整個裂縫區(qū)域處治。壓縫帶+CAP（1＋1>2的效果）完全封層技術，即壓縫帶處理主裂縫和CAP處理微小裂縫、松散、崩裂，兩種材料優(yōu)勢互補，可以整體解決裂縫區(qū)域病害問題，是一種科學有效防止裂縫區(qū)域滲水的無損傷裂縫處理技術。
參考文獻：
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