公路路面预防性养护灌缝技术应用

引言

公路路面长期承受车辆荷载与自然环境作用，裂缝是较为常见的早期病害表现。随着我国公路建设的快速发展，总里程已突破 530 万公里，其中沥青路面占比超过 75% 。每年因路面裂缝产生的养护成本不容小觑。灌缝技术作为预防性养护的重要手段，其规范应用对于优化公路养护成本结构、提升全生命周期效益具有积极作用。

1 路面裂缝形成机理

1.1 裂缝类型及成因

1.1.1 温度型裂缝

温度变化引起路面材料产生胀缩变形，当由此产生的应力超出材料抗拉能力时，便可能出现裂缝。其中，横向裂缝多与此相关，在我国北方地区，此类裂缝占比通常可达 60% 以上。

1.1.2 荷载型裂缝

车辆荷载的反复作用会在路面产生疲劳应力，基层顶面容易出现拉应力集中现象，进而逐渐发展为纵向或网状裂缝。在重载交通路段，此类裂缝的占比往往超过 50% 。根据某货运通道的调查，在轴载 100t 以上车辆频繁通行的路段，裂缝出现的时间相比设计预期可能提前 2-3 年。

1.1.3 反射裂缝

半刚性基层开裂后，裂缝可能向上延伸至面层。此类裂缝在新建路面 1-3 年内较为常见，某省省道的观测数据显示，其发生率约为 35% ，并且相比其他类型裂缝，扩展速度相对较快。

2 灌缝施工工艺与技术要点

2.1 施工准备

2.1.1 天气条件

施工期间的天气条件对灌缝质量起着决定性作用，需严格遵循以下标准：

施工温度：热料施工需在环境温度高于 10% 时进行，低温环境会导致材料流动性下降，无法充分填充缝隙；冷料施工可在 以上开展，但低于 10^c 时建议采用加热装置辅助。此外，昼夜温差超过 15°C 时，应避免在温度波动剧烈时段施工，防止材料因热胀冷缩产生早期开裂。

湿度控制：路面含水率需低于 5% ，潮湿环境会阻碍材料与路面的粘结。雨后施工前，需确保路面晾晒 24 小时以上，可采用红外测温仪检测基层温度，当表面与内部温差小于 3^∘C 时方可施工。若遇大雾、结露等湿度超标情况，应立即暂停作业，并使用工业除湿机进行预处理。

2.1.2 设备准备

灌缝设备需根据材料特性精准选型与调试，确保施工效率与质量：

热料施工：

灌缝机：配备智能温控系统，加热温度需稳定在 180-220^∘C ，温度过低导致材料粘度高难以灌注，过高则会引发材料老化；

热风枪：温度设定为 500-600^∘C ，用于缝隙表面预处理，需保持枪口距缝隙5-10cm 匀速移动，避免局部过热；

清缝机：需匹配 0.3-0.5MPa 空压机，作业时行进速度控制在 1.5-2m/min ，确保缝隙清理深度达 2-3cm 。

冷料施工：

高压清洗机：压力范围 8-12MPa ，采用扇形喷头进行缝隙冲洗，冲洗后需立即用吹风机彻底干燥；

搅拌器：针对双组分材料，需采用双轴同步搅拌设备，搅拌转速控制在 300-500rpm ，搅拌时间不少于 3 分钟；

灌缝枪：配备可调节流量阀门，根据缝隙宽度选择 5.15mm 口径枪嘴，灌注时保持 45^∘ 倾斜角匀速推进。

2.2 关键施工工序

2.2.1 裂缝清理（占施工质量影响的 40% ）

裂缝清理作为灌缝施工的基础工序，其质量直接决定灌缝材料与裂缝壁的粘结效果。该环节需严格执行"三清"标准，通过机械、高压、热风的组合工艺实现深度清洁。

机械清缝：采用专用清缝机沿裂缝方向匀速推进，利用旋转刀具将缝内碎石、

老化灌缝料等杂物彻底清除。施工时需控制清缝深度在 20-30mm 区间，宽度扩大至 10-15mm ，形成上宽下窄的倒梯形截面，这种结构设计可有效增强灌缝材料的嵌固效果，避免后期脱落。

高压吹尘：使用风压 ≥0.4MPa 的空压机，配备特制扁嘴喷头，沿裂缝方向呈 45^∘ 角往复吹扫。重点清理机械清缝残留的细小碎屑，确保缝内无肉眼可见杂质，该步骤需重复 2-3 次直至达到无尘标准。

热风干燥：在热料施工前，采用工业级热风枪对缝壁进行预热处理。将缝壁温度提升至 60-80% ，持续 5-8 分钟，彻底蒸发水分并激活混凝土表面活性，为后续灌缝材料提供理想的粘结基底。

2.2.2 灌缝施工

灌缝施工根据材料特性分为热料与冷料两种工艺，需针对不同材料属性制定专项施工方案。

2.2.2.1 热料灌注

温度控制：橡胶沥青类材料需在 180-200^∘C 区间加热，PVC 类材料则需达到200-220‰ ，使用带温控功能的灌缝机实时监测，误差范围控制在 。

形态控制：灌注高度需高于路面 3-5mm ，形成抛物线形凸面，既补偿材料后期收缩，又能增强抗车轮碾压性能。施工时宜采用拖管式灌缝枪，枪嘴与裂缝保持 10-15cm 距离，匀速推进速度控制在 0.5-1m/min 。

质量控制：设置排气孔消除灌注气泡，每延米至少设置 1 个，发现气泡需立即补灌处理。

2.2.2.2 冷料灌注

材料配比：以聚氨酯材料为例，严格按照 A:B=10:1 的质量比进行混合，采用机械搅拌装置持续搅拌 3-5 分钟，直至颜色均匀无分层。

压力控制：使用低压灌注设备，工作压力控制在 0.2-0.3MPa ，避免材料溢出污染路面。

施工工艺：单缝需连续灌注完成，相邻灌注段重叠长度不小于 50mm ，接缝处采用斜向搭接方式增强密封性。

2.2.3 养护开放

养护开放阶段是确保灌缝质量的最后环节，需同时满足温度与强度双重标准。热料养护：自然冷却时需设置警示标志，封闭交通 30-60 分钟；采用强制风冷设备时，可将养护时间缩短至 15 分钟，冷却风速控制在 8-10m/s 。

冷料养护：聚氨酯材料需静置养护 2-4 小时，硅酮胶类材料养护周期延长至6-8 小时，养护期间需避免雨水冲刷。

开放标准：通过红外测温仪检测材料表面温度，确保低于 50% ；使用便携式硬度计测试抗压强度，达到 3MPa 后方可开放交通。特殊情况下，可采用加速养护措施，如覆盖保温棉等方式缩短养护时间。在实际施工过程中，各类不可预见因素可能影响灌缝质量，需建立完善的特殊情况处理机制，以保障施工效果的可靠性与稳定性。

结束语

公路路面灌缝作为预防性养护的重要手段，在延缓路面病害发展方面发挥着重要作用。相关研究及实践经验显示，当裂缝处于早期发展阶段（缝宽 <5mm ）时，及时开展灌缝作业，有望显著提升路面使用年限，一般可达 5-8 年，同时也能取得较为可观的经济效益，投入产出比例约在 1:6-1:8 之间。随着技术的不断发展，聚氨酯等高性能材料在灌缝领域展现出良好的应用前景，值得进一步推广。此外，推广机械化施工方式、完善“材料-工艺-监测”一体化质量管控模式，将有助于推动公路养护工作从传统的“被动式维修”向更具前瞻性的“主动式预防”转变，为建设更加环保、经济且耐用的公路交通网络奠定坚实的技术基础。

参考文献

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