沥青路面的裂缝及预防

长安大学公路监理专科毕业论文沥青路面的裂缝及预防

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二〇一六年四月

摘要：分析公路沥青路面裂缝的危害、裂缝的形式、沥青路面裂缝的应力分析、沥青路面产生裂缝的原因、提出对裂缝的预防和治理措施。随着高等级公路的大量修建，半刚性类材料以其优良的工程性能和显着的经济效益在我国公路建设中得到了广泛的应用，并在公路建设中越来越占有特殊的重要地位。然而，半刚性材料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，沥青路面一旦出现裂缝，有可能导致路面结构性破坏，影响路面的使用性能。路面危害在于从裂缝中不断进入水分，使基层甚至路基软化，导致路面承载力下降，产生唧浆、台阶、网裂等病害，从而加速路面破坏。现在就公路发生的一些裂缝的病害成因、危害以及防治情况做一探讨。

关键词：沥青路面；裂缝; 成因；预防措施; 治理方法

前言

由于沥青路面具有造价低、噪音小、行车舒适、施工快捷、维修方便等优越性，因而沥青路面得到了广泛的推广和应用。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，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。

1.沥青路面裂缝的危害

危害在于从裂缝中不断地进入水分，导致路基软化，使路面破损，影响其使用功能，如果不及时进行维修和处理，这些破坏将进一步扩大，最终对路面造成严重破坏，从而影响公路的运行。在松散、开裂、变形、坑槽等病害当中，裂缝是沥青路面损坏的主要表现，因为它会缩短路面的使用寿命和影响行车的舒适性和安全性。

2．沥青路面裂缝的形式

沥青路面裂缝的形式按形状分：横向裂缝、纵向裂缝、龟状裂缝和网状裂缝；按有无荷载可分：荷载裂缝和非荷载裂缝；按路面有无沉陷分为：沉陷性、疲劳性裂缝和非沉陷性早期裂缝。

3.沥青路面裂缝的应力分析

3.1 结构性破坏裂缝

①沥青路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下，大于半刚性基层材料的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展到上部，并使沥青面层也产生开裂破坏。影响拉应力主要因素有面层的厚度、基层本身的厚度、基层的回弹模量和下承层的回弹模量。选取不同的沥青面层厚度和半刚性基层厚度，通过试验得出半刚性基层底部的拉应力与半刚性材料回弹模量间的关系曲线。

②在半刚性基层下采用半刚性材料做底基层，可使基层底面由行车荷载产生的拉应力明显减小，甚至还小于半刚性底基层底面产生的拉应力，这对半刚性基层承受行车荷载的反复作用是十分有利的。

3.2 温度裂缝

沥青面层上的非荷载型裂缝主要是温度裂缝。温度裂缝有两种，一种是低温收缩裂缝或简称低温裂缝，另一种是温度疲劳裂缝。

3.2.1低温裂缝

沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松驰性能，温度升降产生的变

形不致于产生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力，当拉应力沥青混合料的应力松驰赶不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好、允许有一定的自由收缩时，裂缝就更容易发生。由于沥青路面宽度有限，收缩受路面结构的相互约束较小，所以低温裂缝主要是横向的。

3.2.2温度疲劳裂缝

这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松驰性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。

3.3 光弹试验

在面层和基层均无裂缝的情况下，表面降温30℃，在沥青面层中产生的温度应力分布。在面层已有裂缝时，光弹试验得到的温度应力分布状况。

一方面温度向沥青面层底部传递需要一定的时间，不是瞬时完成的，而且沥青面层部和底部的温度不可能与其暴露表面的温度相同，始终有温度差，即沥青面层中会产生较大的温度梯度。沥青面层愈厚，表面温度与底部温度差愈大，层间温度梯度也愈大。

另一方面沥青面层表面的温度应力随着面层的增厚而增加，面层的应力随深度而很快减小，同时面层表面的温度应力随降温幅度变小而减小。沥青面层的表面一旦开裂，随着持续低温或另一次降温，在裂缝尖端会产生较大的应力集中，使裂缝向下延伸并逐渐穿透整个沥青面层；由于面层底部与基层表面的粘结作用，裂缝呈现上宽下窄现象。

4.沥青路面产生裂缝的原因

4.1设计原因

①路面结构设计不合理或厚度不足，路面强度无法满足行车要求或者对路面设计年限交

通量年均增长率估计偏小，以至沥青路面产生裂缝。

②地下管道设计深度不够，导致基层压实不平引起沥青路面的横向裂缝。

4.2材料因素

①沥青混合材料过细，其结合料过少（即石油必过低）；炒过火。

②沥青混合料中集料级配不佳，石料偏少。

③沥青材料配合比不正确。

④沥青原材料低温延性差或沥青混合料粘结力低，造成路面早期裂缝。

4.3气候因素

①路基或基层结构强度不足，路基局部下沉路面掰裂。

②半刚性基层在铺建时随着混合料水分的减少产生干缩应力，形成干缩裂缝。

③基层混合料的离析或辗压不密实及机械组合不合理，造成基层上部细粒料上浮，形成强度较弱的薄层，在行车荷载作用下，易产生龟状裂缝。

④半刚性基层养生不当直接影响干缩裂缝的产生。

⑤半刚性基层养生结束后，如果不及时洒铺封层或透层油，随着暴晒时间的增长产生干缩裂缝。

⑥施工填土未压实，路基产生不均匀沉陷，接缝处压实未达到要求，在行车作用下形成纵向裂缝。

⑦沥青混合料摊铺时间过长，其表面温度低，部较热，用重型压路机碾压易引起路面表面切断。

⑧施工接缝处理不当、碾压方式不正确易产生横向裂缝。

4.4超载因素

①由于超载车辆引起累计轴次的增大，从而引起设计弯沉值减小。

②由于超载造成正常设计的路面基层或低基层抗拉强度不足，使其提前在层底产生拉裂。

③由于超载，加之车辆的振动冲击作用，可将路面压坏，即一次性破坏作用。

④由于超载，车辆在上下坡、刹车时将加速沥青路面层的剪切破坏。

5.沥青路面裂缝的预防措施