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摘 要： 摘要：裂縫修補(bǔ)技術(shù)是瀝青混凝土路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的重要組成部分，傳統(tǒng)的修補(bǔ)方法已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前瀝青混凝土路面裂縫修補(bǔ)的要求。分析了目前主流的裂縫修補(bǔ)材料，提出了相應(yīng)的施工技術(shù)，即分別采用方槽貼封式、方槽灌封式和無槽貼封式進(jìn)行加熱型密封膠、常溫型密封
摘要：裂縫修補(bǔ)技術(shù)是瀝青混凝土路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的重要組成部分，傳統(tǒng)的修補(bǔ)方法已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前瀝青混凝土路面裂縫修補(bǔ)的要求。分析了目前主流的裂縫修補(bǔ)材料，提出了相應(yīng)的施工技術(shù)，即分別采用方槽貼封式、方槽灌封式和無槽貼封式進(jìn)行加熱型密封膠、常溫型密封膠和貼縫帶的施工。
關(guān)鍵詞：道路工程;裂縫;密封膠;貼縫帶;裂縫修補(bǔ)技術(shù)
裂縫修補(bǔ)技術(shù)作為瀝青混凝土路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的重要組成部分，通過封閉路面裂縫，防止水滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，被國際上廣泛認(rèn)為是減緩路面病害出現(xiàn)、延長路面使用壽命的有效手段[1]。目前，我國的瀝青混凝土路面裂縫修補(bǔ)研究還處于起步階段，不少單位在修補(bǔ)材料以及施工方法的選擇上往往比較隨意。相關(guān)行業(yè)規(guī)范[2-31中對(duì)于裂縫修補(bǔ)的要求是傳統(tǒng)的非開槽修補(bǔ)法，一般采用的裂縫修補(bǔ)材料是較軟的重交瀝青或改性乳化瀝青，裂縫填封多采用手工進(jìn)行，質(zhì)量不能保證。多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，傳統(tǒng)的裂縫修補(bǔ)材料和方法，無論是采用重交瀝青還是改性乳化瀝青，隨著面層的溫度收縮以及材料老化失去黏彈性能，其失效率很高，養(yǎng)護(hù)效果較差，根本達(dá)不到裂縫維修的效果和目的。
1裂縫的分類
國內(nèi)外對(duì)瀝青混凝土路面裂縫種類做了大量的觀察和分類。美國聯(lián)邦公路局(FHWA)通過系統(tǒng)地調(diào)研，將裂縫分為9類，每類根據(jù)破損程度分為輕、中、重三個(gè)等級(jí)。美國SHRP長期路面性能 (Long—Term Pavement Performance，簡稱LTPP) 鑒別手冊(cè)SHRP～P一338將瀝青混凝土路面裂縫損壞分為：疲勞裂縫、塊狀裂縫、邊緣裂縫、縱向裂縫、反射裂縫和橫向裂縫。我國根據(jù)路面管理系統(tǒng)的研究成果及養(yǎng)護(hù)維修的要求，為了便于分析路面破損原因和進(jìn)行性能預(yù)測，在《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ 073.2—2001)[33中也有類似的瀝青混凝土路面裂縫破損的詳細(xì)分類。
上述裂縫分類準(zhǔn)則局限在裂縫外部表現(xiàn)形態(tài)上，適用于路面使用性能調(diào)查分析，但是并不適用于裂縫修補(bǔ)技術(shù)。在裂縫修補(bǔ)技術(shù)研究中，根據(jù)各國經(jīng)驗(yàn)，裂縫一般可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩大類。荷載型裂縫主要是指由行車荷載作用而產(chǎn)生的裂縫，對(duì)半剛性基層瀝青混凝土路面主要是指重載車輛輪跡帶處瀝青混凝土面層出現(xiàn)的由上而下的疲勞開裂，荷載型裂縫的開裂方式主要表現(xiàn)為剪切型。非荷載型裂縫主要是指溫縮裂縫、于縮裂縫及反射裂縫，溫縮裂縫包括低溫收縮裂縫與溫度疲勞裂縫。
此外，美國聯(lián)邦公路局的FHwA—RD一99— 147研究報(bào)告口]根據(jù)裂縫形成后隨溫度變化而產(chǎn)生的伸縮量的不同，將裂縫分為運(yùn)動(dòng)縫和非運(yùn)動(dòng)縫。年伸縮量≥3 mm的為運(yùn)動(dòng)縫，主要是間距大于6 m 的橫縫(溫縮裂縫，反射裂縫等);年伸縮量<3 mm 為非運(yùn)動(dòng)縫，主要是縱縫(施工接縫，Top—Down裂縫等)，以及間距小于6 m的橫縫。針對(duì)不同類型的裂縫，采用的裂縫修補(bǔ)技術(shù)也有所不同，通常認(rèn)為：對(duì)于非運(yùn)動(dòng)縫以及由于路面老化等原因不適宜開槽的路段采用直接填縫方式處理，對(duì)于運(yùn)動(dòng)縫采用開槽灌縫方式處理。
2裂縫修補(bǔ)材料及技術(shù)
裂縫修補(bǔ)材料的名稱較多，有密封膠、灌縫膠、灌縫料、填縫料等等，目前國內(nèi)沒有形成統(tǒng)一的說法。一般用在瀝青混凝土路面上的材料多稱為灌縫膠，而用在水泥混凝土路面上的材料常稱為填縫料。由于這些名稱沒有明確定義，容易引起混淆。在國外，一般針對(duì)運(yùn)動(dòng)縫以開槽灌縫方式處理的材料稱為灌縫膠，對(duì)于其他不適宜開槽而采取直接填縫方式處理的材料稱為填縫膠。這2種材料沒有本質(zhì)的區(qū)別，絕大多數(shù)公司的產(chǎn)品既可以用于灌縫，也可以用于填縫，因此這些產(chǎn)品往往統(tǒng)稱為密封膠。在 “膠”與“料”的區(qū)別上，“膠”代表了一種具有黏結(jié)能力的材料，而任何材料都可以是“料”，因此用“膠”的名稱更為合理。
綜上所述，本文提出如下定義：灌縫膠是指采用開槽灌縫方式進(jìn)行裂縫修補(bǔ)的材料;填縫膠是指采用直接填縫方式進(jìn)行裂縫修補(bǔ)的材料。灌縫和填縫兩種裂縫修補(bǔ)方式合稱封縫，灌縫膠和填縫膠合稱密封膠。
2.1裂縫修補(bǔ)材料可分為4類
(1)傳統(tǒng)型。養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范中推薦的傳統(tǒng)裂縫修補(bǔ)材料，包括(改性)瀝青、(改性)乳化瀝青、橡膠瀝青和瀝青瑪蹄脂等，材料來源廣泛，使用方便，但是修補(bǔ)效果普遍很差，目前一般不再推薦作為裂縫修補(bǔ)材料使用。
(2)加熱型。加熱型密封膠通常特指橡膠瀝青密封膠，是目前最常用的裂縫修補(bǔ)材料，國內(nèi)外的高等級(jí)瀝青混凝土路面普遍采用加熱型密封膠進(jìn)行裂縫修補(bǔ)，也可以用于水泥混凝土路面的填縫。
(3)常溫型。在常溫下若干種組成材料，通過化學(xué)反應(yīng)從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，常溫型密封膠主要包括聚氨酯、聚硫、有機(jī)硅這3類材料。
(4)貼縫型。貼縫帶，又稱壓縫帶或填縫帶，通過外力擠壓帶狀材料封閉裂縫，類似于路面裂縫“創(chuàng)可貼”，可分為自黏式和熱黏式兩種類型，主要原料由橡膠瀝青和纖維材料構(gòu)成。
2.2裂縫修補(bǔ)技術(shù)
(1)灌縫。
灌縫是國外最常用的一種裂縫修補(bǔ)方式，灌縫是指采用專業(yè)設(shè)備(開槽機(jī)、灌縫機(jī)等)和專用材料 (灌縫膠)進(jìn)行裂縫維修的一項(xiàng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。灌縫技術(shù)一般包括開槽、清縫、灌縫等步驟，主要針對(duì)運(yùn)動(dòng)縫。
(2)填縫。
不開槽，直接往裂縫中填封裂縫修補(bǔ)材料(或?qū)α芽p作簡單的清理后填封)的處理方式稱為填縫。在國外，填縫主要針對(duì)非運(yùn)動(dòng)縫或不適宜開槽的路段。在國內(nèi)，填縫是傳統(tǒng)的裂縫修補(bǔ)方式。
(3)貼縫。
貼縫是一種裂縫修補(bǔ)新技術(shù)。它既不開槽，也不對(duì)裂縫作清理，只需對(duì)裂縫表面作簡單清掃即可進(jìn)行施工。
3裂縫修補(bǔ)工藝
3.1 國外的相關(guān)研究
在國外，自20紀(jì)90年代開始，以SHRP相關(guān)研究項(xiàng)目[61為代表，對(duì)裂縫修補(bǔ)技術(shù)和密封膠的使用性能進(jìn)行了長期地觀測研究，提出了6種裂縫修補(bǔ)施工工藝(如圖l所示)。SHRP認(rèn)為，a、b、c、d 適用于加熱型橡膠瀝青密封膠;e、f適用于常溫型密封膠，在水泥混凝土路面上以e為主，采用背襯 (墊)條材料以控制填縫的形狀系數(shù)，在瀝青混凝土路面上以f為主。
目前，主流的路面裂縫修補(bǔ)材料為加熱型密封膠，常溫型密封膠(聚氨酯、聚硫、有機(jī)硅等)以及貼縫帶也在逐步應(yīng)用和推廣。
3.2加熱型密封膠的灌縫技術(shù)
加熱型密封膠主要指橡膠瀝青密封膠，是目前國內(nèi)外高等級(jí)瀝青混凝土路面普遍采用的裂縫修補(bǔ)材料。加熱型密封膠的施工溫度通常在180～ 200℃之間，灌縫技術(shù)一般包括：開槽、清理、灌縫和養(yǎng)護(hù)等4個(gè)步驟。
(1)開槽。
采用專用的開槽機(jī)進(jìn)行該項(xiàng)作業(yè)(圖2)，按照裂縫標(biāo)示，根據(jù)裂縫的寬度和深度，調(diào)整好開槽機(jī)的開槽寬度和深度，對(duì)準(zhǔn)裂縫的中線切割出均勻的U 形凹槽。裂縫兩側(cè)壁至少各去除3 mm，暴露出新的黏接面。需要強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)瀝青混凝土路面表面層沒有足夠的強(qiáng)度抵御開槽機(jī)的切割沖擊力時(shí)，不宜進(jìn)行開槽處理，而應(yīng)直接進(jìn)入下一步工藝，即填縫。
(2)清理。
清理裂縫中原有的塵土和開槽過程中產(chǎn)生的殘?jiān)ＷC密封膠與縫壁間的牢固黏結(jié)。一般采用壓縮空氣(圖3)清理裂縫。必要時(shí)，還可以采用熱空氣噴槍預(yù)熱路面裂縫槽。
(3)灌縫。把密封膠加熱至灌人溫度，用灌縫機(jī)上帶有刮平器的壓力噴頭將密封膠均勻灌入槽內(nèi)，為保證密封膠溫度不降低，出料管道應(yīng)裝有加熱功能。可采用針式噴嘴灌縫，即圖1(a)方槽灌封式的處理方式 (如圖4(a));推薦采用小拖靴在裂縫兩側(cè)拖成5 cm 寬度的貼封層，則形成圖1(b)方槽貼封式的T形密封層(如圖4(b))。每條裂縫的灌注工作應(yīng)是連續(xù)的，如出現(xiàn)未完全填封的裂縫需要再次進(jìn)行填封處理。
(4)養(yǎng)護(hù)。
根據(jù)氣溫條件冷卻10～20 min后開放交通。為了防止車輪黏起密封膠，有時(shí)在灌人密封膠后還要在其上撒些細(xì)砂。
3.3常溫型密封膠的灌縫技術(shù)
目前，主流的常溫型密封膠包括有機(jī)硅、聚氨酯和聚硫。改性乳化瀝青材料雖然也是常溫施工材料，但由于材料的溫度敏感性大，低溫時(shí)的脆裂不可避免，一般不再推薦用于裂縫處理。
常溫型密封膠施工時(shí)一般也采用開槽灌縫方式，開槽和清理的步驟與加熱型密封膠一樣，灌縫時(shí)采用手持打膠槍擠壓密封膠。對(duì)于瀝青混凝土路面而言，采用深槽凹封式(圖1(e))是不合適的，這是因?yàn)闉r青混凝土路面開槽一般也就在2 cm以內(nèi)，切割過深既有困難又可能造成面層材料松散。采用方槽凹封式(圖1(f))，低于路面的槽體凹面內(nèi)容易出現(xiàn)積水和堆積砂石等現(xiàn)象，也會(huì)嚴(yán)重影響灌縫的效果。
因此，推薦采用瀝青混凝土路面最常用的方槽灌封式(圖1(a))，開槽清理后用打膠槍擠壓密封膠 (圖5)，使得自流平的密封膠稍微高于槽面1～2 rnm，然后用鏟刀刮平。采用這種方式灌縫，一方面，避免了凹封槽體內(nèi)積水積砂石的現(xiàn)象;另一方面，當(dāng)密封膠表面失黏后，也不會(huì)出現(xiàn)被輪胎黏走的現(xiàn)象，取得了良好的效果。灌縫完畢后，根據(jù)失黏時(shí)間確定開放交通的時(shí)間。圖5常溫型密封膠灌縫
3.4貼縫帶施工技術(shù)
貼縫帶施工時(shí)不需要對(duì)路面裂縫進(jìn)行開槽，只需對(duì)裂縫表面進(jìn)行簡單地清掃即可，具有很高的工作效率，而且不會(huì)產(chǎn)生開槽引起的次生病害。因此，貼縫技術(shù)較好地彌補(bǔ)了灌縫技術(shù)的不足，成為近年來逐漸興起的一種新型裂縫修補(bǔ)方式。貼縫帶施工采用無槽貼封式(圖1(d))，首先清理縫面塵土和雜物(如圖6所示)，然后根據(jù)裂縫寬度，裁割貼縫帶產(chǎn)品，粘貼在裂縫表面即可，施工效率很高。
如圖7所示，熱黏式貼縫帶施工時(shí)采用液化氣噴火槍同時(shí)加熱路面裂縫和貼縫帶的粘貼面，當(dāng)瀝青混凝土路面裂縫面出現(xiàn)油點(diǎn)且貼縫帶粘貼面變油滑時(shí)，即可粘貼在裂縫面上。當(dāng)裂縫轉(zhuǎn)彎向右時(shí)，只需稍稍烘烤貼縫帶左側(cè)，反之亦然。對(duì)貼縫帶收尾部分，加熱縫面和貼縫帶的時(shí)間可稍長些。貼縫帶粘貼在縫面上后，應(yīng)加熱貼縫帶兩側(cè)至油滑。如圖 8所示，自黏式貼縫帶無需加熱，施工時(shí)直接用手掌按壓一下即可，施工效率極高。
根據(jù)氣溫條件，5～10 min后開放交通。為了防止車輪黏起貼縫帶，可在貼縫帶面上撒些細(xì)砂。施工注意事項(xiàng)：在下雨或潮濕天氣及路面溫度低于 5℃時(shí)，不能進(jìn)行施工;施工時(shí)，裂縫區(qū)域應(yīng)干燥，無積水;烘烤貼縫帶時(shí)應(yīng)注意噴火槍和風(fēng)向，避免燒傷及燙傷。
4 結(jié)語
裂縫修補(bǔ)作為一種重要的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，應(yīng)引起我國廣大道路工作者的重視，選擇恰當(dāng)?shù)牟牧虾颓‘?dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，嚴(yán)格按照裂縫修補(bǔ)工藝的要求進(jìn)行施工作業(yè)，才能使裂縫修補(bǔ)技術(shù)真正起到封閉裂縫，延長路面使用壽命的效果。不同材料應(yīng)采用不同的施工工藝：加熱型密封膠施工一般采用方槽貼封式，常溫型密封膠施工推薦采用方槽灌封式，貼縫帶施工建議采用無槽貼封式。——論文作者：李 峰，徐 劍，石小培