沥青混凝土路面裂缝

沥青混凝土路面裂缝

摘要：沥青路面裂缝是公路病害中危害较严重的一种，是世界级难题，本文就沥青混凝土裂缝的形式、产生的原因及如何减轻裂缝加以论述。

关键词：裂缝原因分析措施

沥青路面的主要类型有沥青表面处治、沥青贯入式、热拌沥青混合料和乳化沥青混合料路面等, 因其具有造价相对较低、行车舒适、修复方便, 能够利用石化企业副产品等优点而被广泛用于公路和城市道路、机场等基础设施的面层处理，沥青混凝土路面在使用过程中受环境如冻涨、温差、水文、日晒等因素和沥青质量差、设计施工不当, 以及基层的影响, 渐渐丧失粘结力, 从而降低路面抗剪和抗拉能力, 导致裂缝的产生和扩延。而冬季冻涨、温差大和沥青质量差是主导因素。路面裂缝主要是温度裂缝和反射裂缝。本文在参阅大量资料的基础上，就沥青路面裂缝产生的原因及预防措施加以概括、总结。

1. 沥青路面开裂原因

沥青路面产生裂缝的原因很多,裂缝的种类也是多种多样的。对于裂缝的定量评价可用计算裂缝率和计算最大缝宽两种方法。每种裂缝按照破损的严重程度分为轻、中、重三级,调查指标为破损面积,最终通过换算成PCI(路面状况指数)进行评价。

（1）沥青路面开裂的主要原因可分为两大类：一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。另一种是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝，一般称之为非荷载型裂缝。

（2）由于我国现行沥青路面设计规范中规定或推荐沥青路面采用半刚性基层，所以还存在着因为半刚性基层的温缩裂缝或干缩裂缝引起沥青面层产生的反射裂缝或对应裂缝。此类裂缝主要是非荷载型的，在某些情况也可能是由温度和荷载共同完成的。

沥青路面的裂缝, 尤其是横向裂缝,已经成为人们十分关注的问题。因为沥青路面在竣工使用后, 不论基层是柔性的、半刚性的, 还是面层沥青是国产的或进口优质沥青, 都会不同程度地出现横向裂缝，横向裂缝是沥青路面的主要缺陷之一。

2.沥青路面裂缝的各种形式

2. 1 横向裂缝

1) 表现形式。裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长有的贯穿整幅路面,也有的贯穿部分路面。

2) 产生原因。a. 施工缝未处理好,接缝不紧密,造成不同部位结合不良,从而导致横向裂缝产生。b. 所使用的沥青质量没有达到适用于本地区施工气候条件和使用要求的技术标准,致使沥青混凝土面层温度收缩或温度疲劳应力(应变) 大于沥青混凝土的抗拉强度(应

变) ,产生横向裂缝。c. 半刚性基层收缩裂缝引起的反射裂缝。由于半刚性基层水泥剂量、施工质量等综合因素使基层产生收缩裂缝,反射到面层并以横向裂缝形式表现出来,裂缝间距一般为4 m～6 m 左右。d. 桥梁、涵洞或通道等结构物两侧的回填部分没有按照要求进行施工,处理不得当,从而产生固结或不均匀沉降,导致路面产生横向裂缝。

2. 2 纵向裂缝

1) 表现形式。裂缝走向基本与路线走向平行,裂缝长度和宽度不一。

2) 产生原因。a. 前后摊铺幅相接处的冷接缝未按有关规范要求进行认真处理,结合不紧密而相互脱离,产生纵向裂缝。b.路基填筑使用了不合格材料,导致路基吸水膨胀引起路面开裂。c. 边坡坡度小于设计值,路基边坡压实度不足产生滑坡。d. 加宽段没有按照规范要求进行施工,压实度达不到要求,从而造成加宽部位沉降,产生纵向裂缝。

2. 3 网状裂缝

1) 表现形式。裂缝纵横交错,缝宽在1 mm 以上,缝间距离在40 cm 以下,裂缝面积在1㎡以上。

2) 产生原因。a. 纵向裂缝和横向裂缝出现后,继续扩展形成网状裂缝。b. 沥青的性能差,延度低,抗裂性能差产生裂缝。c.沥青混合料质量差,拌合温度过高,沥青老化,导致混合料抗变形能力降低而产生裂缝。d. 路面结构中含有软弱夹层或泥灰层,粒料层松动,水稳定性差。e. 沥青层的厚度不足,层间粘结性差,水分渗入,加速了网状裂缝的形成。f . 沥青路面总体强度不足,在损坏初期形成网裂,日后裂缝逐步扩展,缝间距缩小。

2. 4 反射裂缝

1) 表现形式。基层产生裂缝以后,在温度和行车荷载的作用下,裂缝将逐渐反射到路面表面层,路表面裂缝的形状位置与基层裂缝基本一致。对于半刚性基层以横向裂缝居多,对于柔性路面上加罩的沥青结构层,裂缝形式不一,主要取决于下承层。

2) 产生原因。a. 由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝。b. 在旧路面上加罩沥青面层后原路面上已有裂缝包括水泥混凝土路面的接缝,由于温度的变化,继续拉开,从而使新铺层在旧裂缝处断开。c. 新铺半刚性基层随着混合料中水分的减少产生干缩和干缩压力,从而产生开裂,反射到沥青面层形成裂缝。

2. 5 不规则裂缝

1) 表现形式。裂缝形式不规则,俗称“鸡爪缝”。

2) 产生原因。这种裂缝主要是由于路面的整体强度不足而引起的。其原因可能是路面结构设计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配合不当或未拌和均匀等。也可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,尤其在融雪期间冻融交加,加剧了路面的破损。沥青老化也是导致沥青面层形成不规则裂缝的原因之一。

3.影响沥青路面裂缝产生的主要因素

（1）沥青及沥青混合料的性质。沥青和沥青混合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因，沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性能指标中，温度敏感性大的沥青更容易开裂。

（2）基层材料的性质。基层材料的收缩性愈小，面层裂缝愈少。基层上有透层油以加

强与面层的粘结对抗开裂是有好处的，基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。

（3）气候条件。极端最低温度、降温速度、低温持续时间、升降温循环次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。

（4）基层施工。基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层，基层的强度及稳定直接关系面层的强度和稳定性。基层施工的主要问题：一是由粗集料（或细集料）的几种现象引起的基层材料的不均匀性，并由此造成的基层强度和稳定性的不均匀性，粗集料粒分离的主要原因是运输装卸过程造成的，因此宜选用二次拌和效果好的稳定土摊铺机；基层施工的第二个常见问题是松铺系数（或基层标高）控制不严格而导致的二次补加层，因二次补加层与其下层基层无法紧密连接，自身厚度又较小，因而极易松散，进而引起沥青面层的网裂、松散、坑槽等破坏，因此建议此补加层用贫油沥青混合料（即花料）代替；基层施工的第三个问题是部分基层压实度不足的问题。

（5）混合料的摊铺。混合料摊铺前，首先应检查确认下层质量，如果未洒布透层和铺筑下封层，或上下面层未保证连续作业而洒布粘层。其次，当路段所处环境平均气温低于规范要求时，不宜摊铺面层。第三，铺筑前要彻底清理基层顶面的松散粒料特别是松散的细集料，确保沥青面层与基层联接密实。

4.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。在有条件时，为获得最佳效果，可综合运用这两类方法。

4．1 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。

4．2 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10c m增加到25cm时，其承载力提高为原来的3倍。

4．3 修筑防裂路面

研究表明，面层反射裂缝明显地受沥青面层厚度的影响，厚度超过15．0c m的面层可以有效的防止受拉疲劳所产生的裂缝，还可以降低车辆荷载引起的剪应力。国外资料介绍。在贫混凝土上铺筑10．0c m的沥青面层时，在形成反射裂缝前可累积通过标准轴载10×10次。如果沥青面层加厚到15．0cm，则可通过20×10 次。如沥青面层加厚到17．5cm则可放心使用。

4．4 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。