沥青路面裂缝的产生原因及防范措施

2013-05-10张琴

科学时代·上半月 2013年3期

张琴

【摘要】沥青路面裂缝是早期最常见的问题之一。阐述了沥青路面裂缝产生的原因，提出沥青路面裂缝在施工阶段的防范及处治措施，并针对沥青路面裂缝应采取的相应的处治方法。

【关键词】沥青路面；裂缝；原因；防治；措施；处治方法

由于沥青路面具有造价低、噪音小、行车舒适、无接缝、施工快捷、维修方便等优越性，因而沥青路面在农村公路建设中得到了广泛的推广和应用，沥青路面的缺点在于抗变形能力低，在温度、湿度变化时易产生裂缝，当沥青面层较薄时易形成反射裂缝，沥青路面本身也易产生低温裂缝。裂缝是沥青路面常见的病害，对道路的危害极大，特别在冬季和春季，因时有雨、雪水渗入，在行车荷载的作用下，使本来就处于裂缝状态的路面病害更加趋于严重，并随着路龄的增长而加重，影响路面的使用功能。最终导致破坏。因此，为了提高路面质量，减少路面病害，必须加强对沥青路面早期裂缝的认识及防治工作。

沥青路面裂缝是公路路面各类病害中最常见、最易发生、最早产生的病害之一。沥青路面不仅受到车辆荷载的作用，同时也受到其它许多外力的作用，使其遭受破坏，沥青路面开裂的后果非常严重，它会使路面的承载能力不断下降，并产生网裂、推移、拥包、塌陷、松散等现象，导致路面彻底损坏。

1.沥青路面裂缝产生的原因

1.1 设计因素

路面结构设计不合理或厚度不足，路面强度不能满足行车要求或者对路面设计年限内交通量年均增长率估计偏小，致使路面强度日趋不足，满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需要。

1.2 施工因素

由于基层混合料的离析或碾压不密实及机械组合不合理，造成基层上部1cm-2cm细粒上浮，形成强度较弱的薄层。在行车荷载作用下，易产生龟裂。另一方面由于施工控制不好，无机结合料没有拌和均匀，在底部存有素土夹层，导致沥青面层产生块状裂缝。另外，对于水泥稳定类的半刚性基层，若水泥用量过大，基层的强度就高，刚性就大。基层材料与下层材料的模量比就会增加，从而增大基层底面由行车荷载而引起的拉应力，容易使基层在行车荷载的作用下开裂。同时，材料的抗拉强度较高，裂缝的间距就大，其宽度也大，容易将沥青面层拉裂，形成反射裂缝。

1.3 结构因素。

沥青结合料的温度稳定性差，延性低，不适应当地气候条件和行车作用，极易造成沥青路面裂缝。另外，由于沥青混合搅拌不均或者温度过高，也是造成沥青路面裂缝的因素之一。

1.4 天气因素

雨水等水的损害加剧了裂缝的产生。水分渗到路面空隙和裂缝中，在外力作用下，导致沥青与集料之间粘结力降低并逐渐丧失粘结力。因为水分的不断侵入，在汽车车轮动态荷载的反复作用下，进入路面空隙裂缝中的水分又不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环，水分逐渐渗入到沥青与集料的界面上。沥青膜从面料表面脱落，沥青混合料掉粒、松散，形成网状裂缝并不断扩大。

2.半刚性基层沥青路面裂缝的预防和处理措施

延缓和减轻半刚性基层沥青混凝土面层的荷载型裂缝和非荷载型裂缝，可采用两大类方法：一是在施工期间就采用相应的预防裂缝或处理措施，二是在维修养护时选用合适的加铺层体系。通常。在有条件时，为获得最佳效果，可综合运用这两类方法。本文仅从半刚性基层沥青路面裂逢的预防或处理方面进行阐述。

2.1 提高路基工作区的强度和稳定性

路基是路面的基础，路基工作区又是路基经受行车荷载影响较大的深度区域，该深度区域具有足够的强度和整体稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要，否则将产生不均匀沉降使路面发生开裂。因此，必须采取有效措施处理好影响路基工作区的稳定性和强度的关键环节，最大限度地减小路基完工后沉降量。

（1）路基工作区的强度主要是在填筑过程中形成的。必须严格控制路基的填筑工艺，确保路基强度。填筑材料首选石、砾、砂类土，粉质土和有机土不能用于填筑路基。实践车辆荷载越重，路基工作区的深度就越大。而在路基路面设计时，车辆荷载是按标准的额定轴（BZZ一100）考虑的，公路建成后路基工作区的深度已经是固定成型了。公路交付使用后，当公路上车辆超载运行时，路基工作区的深度必将会随之加大，由于超载的缘故。路基工作区的实际深度超出了预设深度，这样未经处理的超出部分的路基强度、稳定性、刚度明显不足，在实际使用中，路基路面就会产生裂缝、沉陷、车辙、变形过大等病害。因此，面对当前公路超载现象十分普遍的情况下，建议在路基施工时对路基工作区的控制深度最好是大于路基工作区的设计深度，以防患于未然。

（2）压实度是反映路基强度的重要指标，也是提高路基强度和稳定性的最经济、最有效的技术措施，施工中必须严格检测控制。使其达到规定值。填土层的厚度对压实度有直接的影响，施工中要插杆挂线，每层的松铺厚度不应大于30 cm。检测压实度试坑要打到下一层顶面，凡是检测结果达不到规定值的要加压处理，或推除重填。

（3）降低地下水位是提高路基强度的重要措施。路面底以下80 cm路床是路基的关键部位，它直接承受和吸收路面的扩散应力，要有足够的强度和稳定性。当开挖后发现底下渗水，不论流量大小都要处理。填方地段要采用较好的材料填筑，土质差的地段要进行换填处理，确保其强度和稳定性。

2.2 基层应有合理厚度

当基层厚度增加时，其承载能力也迅速增加，试验证明，半刚性基层厚度由10 cm增加到25 cm时，其承载力提高为原来的3倍。

2.3 选择防裂性能好的材料

（1）选用抗冲刷能力好，干缩、温缩系数小、抗拉能力高的半刚性材料作基层，最好使用温度膨胀系数低的骨料。

（2）选用松弛性能好的优质沥青做面层，保证沥青的针入度、延度等指标；在缺少优质沥青的情况下。应采用某些添加剂或聚合物。以提高沥青的低温抗裂性能及高温稳定性能。

（3）在稳定度满足要求的前提下。选用针人度较大的沥青作两层。美国和英国的研究表明。在沥青混凝士中使用软的沥青可以阻止低温收缩及高温疲劳作用两种机理引起的裂缝扩展。

（4）采用密实型沥青混凝土面层空隙率对面层的疲劳寿命有很大影响，密实型沥青混合料在使用中沥青硬化缓慢，同时也延缓了裂缝的扩展。

（5）沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性好的材料。如果集料呈酸性，则应填加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低集料的含水量，尽可能使用人工砂代替原形颗粒的天然砂。

（6）沥青混合料的级配也是一项重要因素。在合理选配混合料级配时，应兼顾其高温稳定性，疲劳性能和低温抗裂性能。以及路表特性和耐久性等各方面的要求。

（7）在条件允许的情况，可以采用间断级配、大空隙、密实型的沥青玛蹄脂碎石（SMA）混合料和采用改性沥青。SMA混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性能，抗车辙性能好、使用寿命长，是防裂路面设计时应选用的一项新技术。

（8）采用橡胶沥青或聚合物改性沥青在沥青混凝土表面作封层，可进一步提高表面层的抗温度裂缝能力。

2.4 设置应力吸收层

（1）在基层与面层之间铺橡胶沥青中间层、预制织物膜带条、土工织物或土工格栅中间层、低粘度沥青混凝土层等均匀应力吸收层。

（2）采用应力吸收薄膜，对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果，可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少，明显降低应力强度因子。而吸收薄膜的弹性模薰越低，防裂效果越好。可见应力薄膜应选用低模量高韧性、大变形率的材料为好。就目前常用的材料而言，土工织物与沥青橡胶薄膜的弹性模量都较低，变形率较大。不存在低温脆裂问题，效果更佳。

（3）用土工格栅加筋沥青路面的主要功能，是控制车辙、反射裂缝和疲劳裂缝，不同类型格栅性能显著不同。

（4）橡胶沥青吸收膜，是使用废橡胶磨细的粉与热沥青搅拌后.施于面层中间，形成一薄膜或与砂石成一薄层。有试验结果表明，此应力吸收层在面层中间效果最佳。

2.5 新铺半刚性基层的预开裂技术

在半刚性基层上锯缝，即在结构层碾压前切割一条缝直到层底。缝宽为0.5cm，内填沥青砂或沥青乳液.随即将切缝快速封闭，然后以正常方式碾压该层。其目的就是预先制造更直、更多规则间距的裂缝（通常间距为2～3 cm），这样它比自然裂缝更细、裂缝位移更小，从而避免裂缝边缘的快速恶化或减缓裂缝贯穿沥青层。

2.6 施工控制裂缝发生

（1）在施工方面，控制半刚性基层碾压时的含水量为最佳含水量的0.9倍，压实度达到规范要求，碾压完成后要及时保湿养护，防止基层干晒，养护结束后，立即喷洒沥青乳液，做成透层或粘层，然后尽快铺沥青面层。

（2）制备沥青混合料时控制好加热时间和加热温度，不使沥青老化、加强碾压，使沥青混合料达到规定的压实度，也可减少反射裂缝。

（3）为了减少沥青面层由于半刚性基层的收缩裂缝而产生反射裂缝或对应裂缝.应尽可能采取有效措施来减少半刚性基层本身的收缩裂缝。

3.沥青路面裂缝病害的处治方法

（1）在高温季节全部或大部分可愈合的轻微裂缝，可不加处理。在高温季节不能愈合的轻微裂缝，可采用以下两种方法进行处治：

1）传统修补法：将有裂缝的路段清扫干净并均匀喷洒少量沥青（在低温、潮湿季节宜喷洒乳化沥青），再匀撒一层2～5mm的干燥洁净石屑或细砂，最后用轻型压路机将矿料碾压。

2）面层自粘贴带：在高温季节，清除裂缝四周的灰尘及杂物，用2～3cm宽的粘贴带贴在路面裂缝上，用人工压平后可开放交通。