探析沥青路面裂缝成因及治理措施(全文)

探析沥青路面裂缝成因及治理措施
前言
沥青路面是目前世界各国高等级公路主要采纳的路面形式，无论是乡村道路还是城市道路，无论是一般道路还是高速公路，从路面底基层到路面面层，大多普遍采纳了沥青材料，但裂缝的出现严峻影响了行车速度、行车安全，缩短了沥青路面的使用寿命，增加了道路的维修成本，降低了道路投资效益，因此一定要对其进行分析和治理。

一、沥青路面裂缝产生的原因
我们通过对阿尔及利亚东西高速公路西标段主线和中标段PK117互通及KHECHN互通匝道几个典型的路面开裂段落的现场踏勘，归纳出沥青路面裂缝及成因主要为以下几种类型：
1、荷载型裂缝
即主要由于行车荷载作用下产生的裂缝；在车辆荷载的反复作用下，路基基层底部产生拉应力，如果拉应力大于基层材料的抗拉强度，则基层底部很快开裂，直至影响到沥青路面表层开裂。

荷载型裂缝主要表现在：一是在互通路基匝道转弯处被车辆荷载的离心力反复作用产生的路面开裂；二是在沥青路面纵向摊铺时，面层前后摊铺相接处的冷接缝结合不紧密，并在车辆荷载的反复作用下而相互脱离，产生的路面纵向开裂。

2、路基沉降裂缝
由于地基承载能力的差别，在路基填筑完成后路基边坡或局部出现不均匀沉降造成路面开裂。

路基沉降裂缝主要表现在：一是路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实不均匀，造成硬路肩不均匀沉降产生裂缝；二是路基坡脚排水系统不畅被水浸泡后承载能力降低，在动静荷载的作用下，路基边缘造成不均匀沉降产生裂缝；三是路基纵向加宽和帮宽地段连接不紧密造成不均匀沉降产生裂缝。

由于路基沉降产生的裂缝，通常表现为弯沉值较大，会出现沉陷、车辙等病害。

沥青混合料的强度由两部分组成：矿料之间的嵌挤力和内摩阻力，以及沥青矿料之间的粘结力和沥青本身的凝聚力。

3、环境及温度变化产生的裂缝
阿尔及利亚夏季气候炎热、干燥，沥青混凝土表面水分蒸发率大，造成表面失水，形成塑性并产生收缩裂缝。

秋冬季昼夜温差大、多风、气候多变，大风对沥青混合料的水分蒸发量比高气温还要大，或是温差较大会使沥青表面产生温度收缩而形成温缩裂缝。

因沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料，温度下降时，沥青混合料逐渐变硬变脆，并发生收缩变形。

当收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，沥青路面表面就会被拉裂，并逐步向下进展，形成上宽下窄的横向裂缝。

4、雨水侵渗破坏产生的裂缝
阿尔及利亚雨季一般在当年11月至次年4月，降水次数多、
降水量大，特别是降水连续时间长，这就加大了自由水渗透进入沥青面层的机会。

当进入路面结构层的水不能及时排出时，车辆通过面层沥青混凝上的孔隙中或面层与基层交界面上滞留的自由水时，就会产生相当大的水压力和抽吸力，车轮下的压力将轮下结构层中的水压挤出，而同时车轮驶离时又产生相当大的抽吸力，这两种力瞬时先后作用能将滞留在基层顶面的浆水唧出表面，并促使先从较大颗粒上剥落，逐渐使沥青混凝土强度大幅度下降直至路面局部松散并形成坑洞、唧浆、深度不等的XX状裂缝。

5、施工中存在问题，引起的裂缝使用质量不合格的原材料或沥青混合料。

因为粘土的收缩远远大于水泥石的收缩，若集料中含有小量的某些粘土会引起沥青混凝土的高收缩性而引起开裂，所以应严格操纵各种集料的含泥量。

路面施工中实际采纳的配合比与理论配合比（设计配合比）值相差较多，未对其进行符合性验证，致使沥青混凝土质量失控，而导致路面开裂。

二、沥青路面裂缝治理措施
1、用热沥青、乳化沥青、沥青砂捣实的方法灌缝
世界各国高速公路养护部门过去多采纳热沥青、乳化沥青、沥青砂捣实的方法灌缝，这些方法具有工艺简单、操作方便、养护费用低的特点，但实践证明，乳化沥青灌入后经过破乳、水分蒸发后，原灌满的裂缝又会出现一定空隙，需反复灌注才能灌满，而且无论是采纳热沥青、乳化沥青灌注，还是用沥青砂捣实的方法，其有效使用期最多≯1 年，处理的裂缝又重新开裂，失效率
高达85%。

所以此种方法，我们建议使用在轻度微小裂缝地段的处理。

2、开槽灌缝
开槽灌缝是在路面裂缝处沿裂缝走向使用专用开槽机开出一条宽1-1.5cm ，深1.5-2cm 的沟槽，利用灌封机将专用的公路密封胶加热至一定温度后通过内部打压灌入切割好的裂缝中，从而保持路面完好的修补方法。

虽然初期施工投入和施工造价较高，但是其使用寿命大为延长，裂缝封闭的效果好。

开槽时要注意不能用力过大，清理时应把槽内松动的碎石拣出。

如开槽机对裂缝外的沥青面层造成破坏，一段时间后会在灌缝带两侧出现细小裂纹，这样，灌缝的槽内完好，但导致外缘沥青面层不能保持原样了。

(1)清槽
先用活塞式压缩空气泵气枪将槽内的碎渣、灰尘及裂缝两侧至少10cm 范围内的灰尘彻底吹扫干净，必要时用铁刷清理槽边缘后再进行吹扫。

在气温低于6℃时，配置加热烘干设备对开槽部位进行预热，加热设备不能有火焰接触路面而产生碳化物，实践证明气温过低会降低密封胶的粘结力，一般预热后的补缝效果更好。

(2)灌缝
在密封胶加热温度达到设定温度时，灌缝机燃烧器自动停止加温进入保温状态。

这时，用灌缝机上带有刮平器的出料喷头将
密封胶均匀地注入槽内，为保证密封胶温度不会降低，出料管道装有加热功能，并在裂缝两侧拖成宽度为5cm左右，厚度为0.lcm 的封层，这样有利于把槽边缘微小的裂缝覆盖，并使胶条形成成一个“T”型封带，达到最佳的密封效果。

(3)养护
用密封胶灌缝后，在密封胶充分冷却并把路面上的碎渣清扫干净后，才能开放交通。

一般冷却时间为15 分钟左右，具体开放交通时间可根据气温情况灵活掌握。

如果交通压力较大可以在槽表面撒一些细干沙或用同等宽的薄膜贴上，这样在5 分钟内就可通车，车轮碾压之后覆盖物也不会影响到路面的整洁。

3、贴缝带贴缝
贴缝带又称填缝带，是以基质沥青为原料，以SBS、高分子橡塑改性材料，通过剪切、搅拌等方法使SBS等高聚物均匀地分散于沥青中，形成SBS共混材料，经科学工艺涂覆纤维织物或纤维毡胎体上，以粉状、粒状、片状或薄膜材料为覆面材料制成可卷曲的片状材料。

该贴缝带宽度大约1.5-15cm左右，主要用来处理路面各种形态裂缝。

贴缝带类似于路面裂缝的“创可贴”。

贴缝带施工时不需要对路面裂缝进行开槽，只需对裂缝表面进行简单的清扫即可，具有很高的工作效率，而且不会产生开槽引起的次生病害。

因此，贴缝技术较好地弥补了灌缝技术的不足，成为近年来逐渐兴起的一种新型裂缝修补方式。

贴缝带施工方法：(1)用吹风除尘器将裂缝两侧20cm范围
内的路面理干净。

如有附着物用水清洗干净、保持基层干净、干燥。

(2)将贴缝带剪取长度略长于裂缝长度的一段面层贴缝带。

(3)揭去隔离纸，直接铺贴在裂缝上。

在重交通地区，建议在揭去隔离纸的一面均匀涂刷胶粘剂或在待修补的裂缝两侧涂刷基层处理剂、保证粘结强度。

(4)用手指按压贴缝带和裂缝两侧，待略粘手指时将面层贴缝带从一端碾压粘贴，直至覆盖整个裂缝，粘贴时要注意裂缝处与贴缝带中间部位，并注意尽量不要将空气压在贴缝带与路面之间而形成气泡，然后用胶皮刮板将贴缝带压实。

待十多分钟后即可开放交通。

4、预养护法
针对一些较大规模的XX裂和不规则裂缝，以及沥青路面表面的老化问题，我们可以采纳一些预养护法进行处理。

（1）微表处
微表处又称微表面处理，是将聚合物改性乳化沥青、集料、矿粉、水和添加剂按一定比例拌和后，迅速摊铺到路面上的一种预防性养护措施。

微表处主要用于防止路面松散、延缓路面老化、提高路面摩擦、弥补路面微小的缺陷，还可用于车辙(最深可达40 mm)填补。

微表处适用于轻度的纵、横向裂缝以及疲劳裂缝轻微的路面修补，但对疲劳裂缝严峻的路面、温度裂缝严峻的路面应幸免使用。

（2）现场再生维修法
将松散裂缝的旧油面趁夏季高温刨出，加热熔化或人工破碎
后重新加热，掺入一定级配的骨料、沥青再生材料后拌和，就近摊铺碾压。

沥青再生材料能渗透到沥青中并激活老化的沥青，恢复老化沥青的粘弹性能，改善路面沥青的粘结和内聚力，改变裂缝处沥青混凝土的性能，从而达到消除裂缝的目的。

（3）雾封层
将慢裂乳化沥青稀释液或特制路面保护剂喷洒(雾化)到现有沥青路面表层，可用于恢复沥青在正常使用中氧化造成的轻微干裂等，而且可以封住细小裂缝及表面孔洞，也可用于轻微龟裂。

结束语
阿尔及利亚东西高速公路沥青路面裂缝的治理得到了业主单位（N高速公路治理局）、监理单位（加拿大LVLN设计咨询公司）以及总包单位（CRCCZG铁建）的认可，我们在充分分析沥青路面裂缝产生原因的基础上，借鉴国内外裂缝防治技术理论和实践经验，在确保交通运营安全的前提下，为参建各方赢得了经济利益。