沥青路面裂缝分析与防治

第一篇：沥青路面裂缝分析与防治

裂缝是沥青路面的主要病害之一。根据沥青路面开裂的主要原因，裂缝可以分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。荷载型裂缝，即主要由于交通荷载作用下产生的疲劳裂缝。研究表明，荷载型裂缝的开裂方式主要表现为剪切型。非荷载型裂缝，即不是由交通荷载引起的裂缝，主要为温度型裂缝。沥青路面的温度型开裂包括低温收缩开裂与温度疲劳开裂，均表现为张开型裂缝。对于沥青路面基层存在裂缝情形，按沥青面层（沥青加铺层）裂缝开裂部位，又可以分为反射裂缝与对应裂缝。1 路面裂缝的不利影响

当沥青路面出现裂缝后将会使道路使用质量恶化。由于裂缝局部过大的应力会引起裂缝周围路面结构逐步破坏，随着水的侵入，路基土承载力降低会加剧路面结构的破坏。这将使得舒适性和安全性降低。沥青路表出现裂缝是路况恶化的征兆，会对路面性能和耐久性产生不利的影响。这些不利影响包括：

第一，影响路面使用功能和品质。裂缝的存在，会影响行车舒适和安全，也影响路面美观。

第二，降低路面防水性，影响路面使用寿命。路表出现任何裂缝，都会使路表水有机会进入路面结构内部，甚至进入对湿度敏感的路基土中，从而引起路面早期破坏。

第三，引起路基过大压应力，易造成路面下沉。由于存在裂缝，造成路面板体不连续，在行车荷载作用下将加大板体边缘的变形，从而在裂缝处传递过大压力至路基顶面，造成路基沉陷，从而引起路面下沉。第四，增大路面应力和变形，造成结构层提前破坏。上述的路面结构板体边缘变形，会在路面结构内（尤其基层）产生很大的应力和变形，在行车荷载作用下将缩短这些结构层的寿命。

第五，磨耗层沿裂缝的破坏。在车辆、水分、霜冻等因素的综合作用下，磨耗层常会沿裂缝发生骨料或小块沥青的剥落。2 沥青路面裂缝的成因

沥青路面开裂一般与路面材料的特性、结构组成及形式以及交通荷载和各类环境因素的作用有关。为解决沥青路面开裂问题，必须对其成因有一正确的认识。归纳起来，引起沥青路面开裂主要有下述几方面原因： 2.1 路面疲劳

由于沥青路面所承受的累积交通量超过其设计极限，将导致路面疲劳开裂裂缝。这种疲劳作用对面层甚至整个路面结构（底基层、基层和面层）均会造成影响。对于沥青表面层（磨耗层），其疲劳裂缝很细小，且限于行车道，随着时间会延伸至整个路面，形成龟裂。用水泥处治的半刚性基层，当设计欠安全或已达到设计使用年限时，由于疲劳会产生开裂。并依材料的残余力学特性（强度、模量），大面积的块裂可能发展为小面积的块裂甚至成为龟裂。除磨耗层外，沥青面层中其他结构层也可能由于基层的过度疲劳而易于开裂，在交通荷载的作用下裂缝将延伸至磨耗层。虽然在裂缝出现的初期仅限于车辙处，但这些疲劳裂 缝通常会发展为块裂。2.2 路面结构的收缩变形

当无限长的路面结构收缩时，一旦面层与下层表面间的摩擦约束力在面层内引起的拉伸应力超过其抗拉强度，就会引起面层的收缩开裂。收缩的原因，对于采用水泥材料的结构层可能是水泥的凝固变性或干缩，或者是因季节、早晚天气变化造成的温度收缩。通常收缩裂缝主要产生在至少有一层使用了水泥结合剂的结构中，但在非常恶劣的气候条件下，这种现象也影响到沥青面层。始发于磨耗层表面的裂缝，可能因在冬天严寒条件下的温度收缩和路面结构层翘曲引起。在贫水泥混凝土基层路面上大量的观测到这种现象。在寒冷天气中，上层的温度比下层的温度低，结果因深度不同而收缩量不同，会引起路面板 的翘曲。这一影响加上沥青表层所产生的拉伸应力，当超过材料的抗拉强度时，就产生了这种裂缝。在冬天极度严寒的国家，沥青材料在极低温度下会硬化，这就使得它们易于因温度收缩而开裂。当使用硬沥青和易老化的沥青时，这一现象更为常见。这时它们一般形成等距横向收缩裂缝。对于半刚性路面，水泥稳定类基层通常没有施工缝，因此，这些结构层易于产生天然横向缩缝。这些横向裂缝贯穿磨耗层达到路表时，它们往往间距为5~15m，且宽度随温度变化而变化，在零点几毫米到几毫米之间。缩缝在路表成为

可见缝时通常为单一的直线型裂缝，但在交通荷载作用下可发展为双线型裂缝和分叉裂缝。2.3 路基土的变形

路基的变形或局部承载力的下降，也可以引起路面开裂，裂缝会贯穿路面各结构层。引起这种裂缝的原因各异：由于路基排水不畅使其内部含水量增加而引起承载力下降；有压缩性强的土类填筑的路基或者未经充分压实的路基，在交通荷载和路面自重作用下而缓慢下沉；路基土体滑动，尤其是沿线半挖半填路段；在旱季，粘性土由于过度失水而引起收缩，特别是道路沿线存在的树木根系会使裂缝出现的更频繁；当路面结构层形成的温度隔离效应，不足以阻止霜冻影响波及敏感土时引起路基冻胀。2.4 设计或施工不当

路面开裂也可能因路面设计的某些缺陷，或某层或多层路面结构的施工不当而引起：

第一，当老路拓宽时，由于基础承载力的横向变化，经常在老路边缘处出现纵向裂缝，尤其当车辆轮迹主要集中在老路边缘时。第二，纵缝出现在道路加宽处且原有结构与加宽部分之间的施工连续性没有保证的地方，这样的裂缝通常是直线裂缝且往往相当密 第三，相邻车道铺筑时使用的纵缝与横向施工缝都是薄弱环节，如果施工不当且不能连续施工，这些缺陷将暴露在交通荷载作用下和温度变化中，将导致直线性裂缝，由于表面磨耗和材料的损失，裂缝往往加深。

2.5 老化和环境因素

在严冬，沥青材料最易破碎，其强度将难以承受由温缩引起的拉伸应力，可能由于路面的温缩和翘曲在路表出现微裂缝。它可以从表面扩展至层底。这种类型的开裂可能最终发展为龟裂。但单个裂缝会一直很细小。沥青材料的老化变硬以及路表直接暴露于大气环境中，会使这种影响随时间加剧。3 沥青路面裂缝扩展的影响因素

沥青路面开裂主要由交通和环境因素引起。与行车荷载有关的沥青路面开裂的典型例子就是龟裂，它由车轮碾压引起。与环境有关的沥青路面开裂的典型例子是达到整个道路宽度或部分宽度的横向裂缝，这种类型裂缝是由于温度下降或干缩变形时沥青路面结构层收缩引起的。区别裂缝类型和各种类型裂缝（环境的和交通的）间的相互作用非常重要。这些方面会因路面结构层属性（柔性、半刚性和刚性）的变化而 变化。

3.1 交通荷载诱发裂缝

根据经典的疲劳强度理论，交通荷载引发的沥青路面裂缝产生于受约束层底部，然后向上扩展到路表。这些裂缝应出现在车轮轮迹处，而且根据理论计算，应为横向裂缝。然而，在车轮轮迹处观测到大量的纵向表面裂缝，它们产生于顶面，然后扩展到路面内大约40~50mm 深处。尽管这种类型裂缝的起因不完全清楚，但人们相信它们可能是由于在轮胎与路面接触处的垂直接触压力分布不均，以及出现了位于行车方向侧面的剪力作用的结果。

Dauzats 等人报道了法国许多较厚的柔性路面上所观察到的裂缝类型。得出的结论认为：大多数裂缝起源于路面表层。Numm 也得到类似的结论。Van Dommelen 作了类似的阐述。所有这些都表明：与交通荷载相关的沥青路面开裂不一定形成于约束层的底部，它们也可以产生于路表。3.2 环境因素诱发裂缝

事实上，由环境因素诱发的裂缝通常呈现为横向裂缝，这是因为温度下降或干湿变化而收缩产生的应力一般在纵向最大。在特殊条件下，如高摩擦力和温度或含水量急剧下降，就可能产生横向裂缝。在这种情况下，也可能产生典型的块裂。通常，环境因素诱发的裂缝与存在水泥处治层或高塑性指数的重粘土路基有关。这两者都对温度和湿度变化非常敏感。而且，沥青层内也可以产生很大的温度应力，尤其是在低温地区。在这些地区，温度可以降低至使沥青材料具有玻璃特性，这意味着更可能发生破碎。然而，在温和的气候下也可能发生开裂，尽管此时沥青材料中的应力可以迅速松弛。3.3 交通荷载与环境因素对沥青路面开裂的综合影响与交通荷载和环境因素相关的应力不是彼此孤立的。而且，在许多气候条件下，沥青路面裂缝在白天主要受交通影响，而夜晚主要受环境因素影响。Goacolou 等人和De Bondt研究了交通荷载与环境温度的联合影响，表明：这类裂缝在开始阶段发展缓慢，而在最后阶段发展非常快。适用于含水泥处治基层的沥青路面。温度引起的开裂能够以完全不同的方式发展。在早期阶段发展快，而在第二阶段扩展速度减缓。存在软弱地基或路基施工后沉降过大的路段，路面开裂往往由非均匀沉降引起。De Bondt 指出，在这种情况下，应用综合方法来分析这些影响。同时指出，交通荷载加速了非均匀沉降引起的路面开裂，反之亦然。4 沥青路面裂缝的防治

应注意限制施工初期裂缝的形成和采用合适的预开裂措施。路面设计时应限制施工初期裂缝的形成，包括正确的选择基层材料，合理的设计道路结构和控制施工质量。如果知道裂缝的起因，有些情况下，可以在加铺前采取避免现有裂缝向上扩展的方法。①因路基含水量过高而使其承载力减弱引起的的裂缝，此时，可以通过排水降低土体中含水量和通过路表防渗阻止水分的进一步渗入；②因通常的结构疲劳引起的裂缝，可以妥善的设计结构材料强度，解决这一问题；③因层间滑动引起磨耗层的疲劳开裂，此时，可以有计划的挖除磨耗层，再铺筑与下层粘结良好的新磨耗层。对于新铺水泥处治基层等半刚性基层沥青路面，其收缩裂缝难以避免，为防止裂缝对沥青面层造成不利影响，可采取预开裂技术（目前常用五种不同的预开裂技术，结构层顶部且槽、沥青乳液接缝、嵌入硬质波浪形夹片、嵌入柔性塑料带、结构层底部预开裂），在缝处铺设土工织物防止基层开裂，并确保基层的压实度达到规范的要求等。4.1 新建沥青路面裂缝的预防 4.1.1 材料的选择

根据道路所在地区的气候条件和混合料类型选择结合料。对于水泥处治基层，如果条件允许，最好使用温度膨胀系数低的骨料。对于沥青结合料，使用某些聚合物或添加剂可以提高其抗裂能力。沥青混合料中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，则应添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圆形颗粒的天然沙。4.1.2 路面结构设计

显然，所设计的道路必须能适应所承受的的交通荷载水平和温度条件。若道路承载力不足（如结构层太薄），将加速路面疲劳开裂过程。对于水泥处治基层，应尽量减少反射裂缝。反射裂缝明显的受沥青面层的影响，厚度超过15cm 的面层可以有效的防止受拉疲劳产生的裂缝。在设计中应特别注意路面排水与防水措施。4.1.3 沥青混凝土配合比设计

沥青混合料的级配也是一项重要因素。在合理选择混合料级配时，应兼顾其高温稳定性、疲劳性能和低温抗裂性，以及路表特性和耐久性等各方面的要求。对受拉疲劳开裂的研究表明，沥青用量从4.2%增加到6.2%，可以使以25m 板长为基层的密级配沥青碎石路面的抗疲劳寿命由10 年延长到45 年。空隙率对面层的疲劳寿命有很大影响，当空隙率从11%降到3%时，针入度为100 的密级配沥青碎石路面的抗疲劳寿命会增加4 倍。开级配沥青混合料具有较高的空隙率，因而抗拉能力比较低，试验表明，其疲劳寿命比密级配混合料要缩短2.5 倍。SMA 被证明具有良好的高温稳定性和低温抗裂性能，使用寿命长，是防裂路面设计沥青混合料的一项新技术。在条件允许的情况下，注意改善集料级配（如SMA）和采用改性沥青。4.1.4 设计应力吸收层

设计应力吸收层，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，可明显减弱裂缝尖端应力的奇异性，降低应力强度因子，而吸收层的弹模越低，防裂效果越好。就目前常用的材料而言，土工织物与沥青橡胶薄膜的弹模较低，变形率较大，且不存在低温脆化问题，效果最佳。4.1.5 施工质量

铺筑路面材料时，应该遵循正确的施工原则。结构层之间粘结不良和施工不良的纵缝和施工缝会产生本可以轻易避免的裂缝。4.2 半刚性基层反射裂缝的预防 4.2.1 结构层顶部切槽

这种方法是结构层碾压后在其顶部预切槽口。深度大约为层厚的1/3~1/4。4.2.2 沥青乳液接缝

这种预开裂技术是在结构层碾压前切割一条缝直至层底，并在缝壁内注入速破沥青乳液。随即将切缝封闭，然后以正常方式碾压该层。4.2.3 嵌入硬质波浪形夹片

这种技术形成所谓的“活性接缝”。在结构层摊铺和初压后，制作深到层底的切口，然后将波浪形塑料材料插入，封槽后再以通常方式碾压。

4.2.4 嵌入柔性塑料带

这种技术是在刚处理的摊铺材料中埋入柔性塑料带，以形成裂缝，其厚度大约为结构层厚度的1/3。保证了裂缝处有效的传递荷载能力。4.2.5 结构层底部预开裂 与①类似，通过在结构层底放置三角形木板或木块，减少水硬性结合料结构层横断面，使首先在该处产生裂缝。4.3 复合式沥青路面裂缝的预防

复合式路面是用沥青混凝土铺筑在旧水泥路面上，反射裂缝的预防如前所述，采取的措施还包括：①铺筑20cm 全厚式沥青混凝土；②在水泥混凝土和沥青混凝土之间铺设应力吸收层；③采用裂缝固定技术后，再铺筑三层体系的防裂沥青混凝土面层；④在原水泥混凝土路面加铺一层3cm 厚的钢纤维混凝土，再铺沥青混凝土；⑤锯开水泥混凝土面板；⑥用1~2mm 厚，10~20cm 宽的弹性沥青层覆盖裂缝；⑦用水泥砂

浆或环氧树脂填充来限制混泥土板的移动和填充水泥混泥土板下脱空；⑧用沥青或改性沥青注入裂缝或接缝来阻止水渗入到下部结构；⑨在水泥处治基层接缝处上的沥青加铺层内预切缝并灌填缝料。4.4 沥青路面裂缝的维修

沥青路面裂缝产生后，及时进行维修以控制裂缝进一步发展，可以防止路面早期破坏。选用适宜、经济可行的维修方法，严格工艺操作是维修裂缝的关键。常用的方法包括：①灌油修补法，将纵横裂缝处清扫干净，直接用油壶灌入加热的沥青油或乳化沥青；②乳化沥青稀浆封层，使用乳化沥青混合料封层时，一般厚度在1.5cm 以内，可采用层铺法或拌和法施工；③沥青混合料罩面法，常用标准的中粒式或细粒式

沥青混凝土作罩面材料，厚度在1.5~4.0cm 之间；④裂缝现场再生维修法，对于裂缝多的路段，用加热车对旧油面实施两次加热，使表面裂缝深处全部融化变软，喷洒一定数量的再生剂和稀沥青后与掺入的适量骨料实施就地拌和或用再生机械、铣刨机、人工，然后再进行碾压成型。5 结束语

沥青路面产生裂缝的外部因素有交通荷载、环境温度、突发的震灾、水分及阳光、空气的老化作用，内部因素有材料的受拉疲劳、受拉屈服、剪切屈服以及施工不当留下的潜在裂缝。裂缝的防治采取综合治理的办法，宜从防裂厚度、混合料配合比、应力吸收层、应用改性沥青等方面综合考虑。裂缝一旦出现应及早治理以防路况急剧恶化，维修方法采取灌油法、封层罩面法以及现场再生法等。总之，合理的设计、选材，精心的施工、养护和及时的维修是预防和控制沥青路面裂缝的有效方法。----复制自天工网 www.xiexiebang.com

第二篇：沥青路面裂缝病害分析与防治

沥青路面裂缝病害分析与防治

摘要：目前，沥青混凝土路面常见的路面裂缝病害极具普遍性和严重，是公路工程质量的通病，对新建公路的正常使用够成了严重的威胁，对公路养护提出了更为严峻的挑战。本文就以沥青路面裂缝的成因进行分析并结合实际情况提出相应的预防措施。关键词：沥青路面；裂缝病害；防治

一、沥青路面的裂缝分类

沥青路面建成后，都会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响，但随着表面雨水的侵入，导致路面强度下降，在大量行车荷载作用下，使沥青路而产生结构性破坏。沥青路而裂缝的形式是多种多样的，裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。影响裂缝的主要因素有:沥青的品种和等级、沥青混合料的组成、面层的厚度、基层材料的收缩性、土基和气候条件等。

二、纵向裂缝原因分析、防治措施及处理方法

纵向裂缝一般有两种：一种主要发生在紧急停车带或路肩部位，其形状是沿路肩边缘向内逐步扩大，呈月牙形，这利，裂缝容易使路基发生滑移，危险性很大;另一种是发生在行车道部位，多为纵向条带状，裂缝两端未延伸到路堤边缘。

1、纵向裂缝形成的主要原因有以下三个方面：（1）地基原因。

有些路段处于丘陵低洼、河谷处，地基土天然含水量较高，在设

计及施工时未做处理，在高填土后，由于地基承载能力的差别出现不均匀沉降，造成路面纵向开裂；（2）路基施工原因。

如果土基施工时天气干燥，局部路堤填料土块粉碎不足，路基压实不均匀，暗埋式构造处因构造物长度限制，路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘抓实度不够，或者混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好，都会造成纵向裂缝。（3）水的渗透破坏。

中央分隔带、路表、边坡等渗水，使局部路基受水浸泡后承载力值降低，在动静荷载的作用下，路基滑动产生裂缝，另外填料若为弱膨胀土，如施工未做处理，渗水后含水量变化，也会导致裂缝产生。

2、预防纵向裂缝产生的主要措施是：

处理好地基，若路基分层填筑和抓实得好，使路基尽可能均匀，特别在预先采取措施防止地表面水渗入地基的情况下，可以大幅度减少纵向裂缝的数量，同时显着延缓纵向裂缝出现的时间。

3、对于纵向裂缝的处治方法主要有以下几种

(l)对于缝宽小于3mm的裂缝可不作处理，大于3mm小于5mm的纵向裂缝，可将缝隙刷扫干净，并用压缩空气吹净尘土后，采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。

(2)如纵缝进一步发展，出现啃边、错台且裂缝宽大于5mm，则需铣刨上面层和中面层(铣刨宽度为裂缝两侧各1m)，并对裂缝按方法

(1)先行填实，沿纵缝铺设玻璃格栅，摊铺中面层，然后在中面层上沿纵向舟隔5m设宽为1.2m的玻璃格栅，最后再摊铺上面层。(3)对于尚未稳定的纵向裂缝，除按方法(1)处治外，还应根据裂缝成因，采取排水、边坡加固等措施，以使裂缝稳定不继续发展。

三、横向裂缝原因分析、防治措施及处理方法

横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝，裂缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩，逐渐发展而贯通全路幅。贯通裂缝沿路面大致呈均匀分布。

l、横向裂缝通常不是由于荷载作用引起的，其成因主要有三个:(l)材料收缩引起横向裂缝。

一方面在基层成型过程中因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝，另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。这两种收缩变形使面层底面承受拉力，当拉力超过沥青面层的抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂，并随着温湿的循环变化及行车荷载的反复作用而导致沥青而层低而裂缝。(2)沥青及混凝土的温缩引起的裂缝。

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，并逐步向下发展，形成上宽下窄的横向裂缝，这种温缩裂缝在北方温差较大地区初冬，一般宽度为3-5mm，到严冬可加宽到10mm，最宽达到20 mm，而到春季则又缩回。

(3)差异沉降引起的横向裂缝。

在软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处，因地基或路基与构造物差异沉降导致基层开裂，并反射到沥青面层，形成横向裂缝。

因为温度变化引起的沥青面层本身收缩是造成横向裂缝的重要原因，所以自由沥青含量越多裂缝越多，选用符合重交通道路石油沥青技术要求的沥青，控制沥青用量，精选矿料，准确组成级配，或使用纤维等添加剂，均可有效减少裂缝。另外还应设计合理的路面结构并且精心施工。

2、对于横向裂缝的处治方法

(l)对于基层开裂引起的反射裂缝及沥青混凝土温缩等引起的横向裂缝，如缝宽较小可不予处理，如宽度在3mm以上，可将缝隙刷扫干净，并用压缩空气吹净尘土后，采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。如缝宽在5mm以上，可将缝口杂物清除，或沿裂缝开槽后用压缩空气吹净，采用砂料式或细粒式热拌沥青混合料填充捣实，并用烙铁封口。

(2)对于由土基沉降引起的横向裂缝，如出现错台、啃边、裂缝宽度大于5mm以上的，则需沿横缝两侧各50cm一100cm范围开槽，挖除上面层，按照方法(l)先将裂缝填实，然后沿横缝加铺玻璃格删，重新摊铺上而层。

四、网裂原因分析、防治措施及处理方法

网裂是相互交错的疲劳裂缝，形成一系列多边形小块组成的网状

开裂，它的初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵缝，而后，在纵缝间出现横向和斜向连接缝，形成缝网。

网裂主要是由于路而的整体强度不足而引起的：一个原因可能是路而结构设计不合理，路基路面压实度不足，路面材料配合不当或未拌和均匀等使沥青与石料粘结性差;另一个原因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，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被振到表面产生卿浆，基层表面被逐步淘空，产生网裂。另外，沥青老化和汽车严重超载，使基层产生疲劳破坏也是导致沥青面层形成网裂的重要原因。

为预防网裂必须加强货车的载重管理，在路面出现裂缝时要及时修补处理。

网裂的处治方法如下：对于轻微网裂可用玻璃纤维布罩面，对于大面积的网裂、常加铺乳化沥青封层或在补强基层后，再重新罩面，修复路面。

除以上的分析措施外，在具体情况下，还应注意施工材料方面、设计方面、施工方面及养护方面的措施，及时对裂缝的进行科学的处理，避免病害的讲一步扩展。

结论

沥青路面中的裂缝病害给道路交通带来各种各样的隐患，这是一个不容忽视的问题，但这些病害不是不可克服的，只要我们认真选

材，精心设计，把握住各个施工环节，严格按照施工规范和操作规程进行施工，做好道路养护工作，加强变通管理，很多病害是可以避免或降低其破坏力。参考文献

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第三篇：沥青路面裂缝成因与防治对策探讨

沥青路面裂缝成因与防治对策探讨

乌鲁木齐市市政设施养护处 管毅

【摘要】 沥青路面裂缝问题是道路工程质量通病之一。从沥青路面裂缝产生的原因入手，对沥青路面层间应力进行了较详细的分析，并有针对性地提出了预防裂缝出现的相应防治对策。

【关键词】 沥青路面 裂缝成因 防治对策 探讨

沥青路面在使用期间产生裂缝，是各个地区普遍存在的问题，路面裂缝的危害在于从裂缝中不断渗出的雨水，使基层裂缝承载力下降，从而产生翻浆、网裂等病害，从而加速沥青路面的破坏。沥青路面裂缝的类型及原因 l.l沥青路面裂缝的主要类型

1）横向裂缝。主要表现为温缩裂缝及半刚性基层沥青路面的反射性裂缝两种形式：

①温缩裂缝。沥青路面的低温开裂有两种情况。一种是由于气温突然下降造成面层温度收缩，在有约束力的沥青层内产生的温度应力超过沥青混凝土抗拉强度时造成的开裂。在一般情况下，由于沥青混凝土应力松弛性能，温度升降产生的变形不至于产生过高的温度应力，当气温突然下降时，由于沥青混凝土的应力松弛赶不上温度应力的增长，超过混凝士的极限拉伸应变，便产生开裂。此类裂缝多从路面表面产生，向下发展。另一种是温度疲劳裂缝。由于气温的反复升降导致沥青混凝土的温度应力疲劳，以及混凝土的极限拉伸应变减少，应力松弛性能降低，最后导致在并不大的温度应力下即可开裂，因而温缩裂缝是随着使用年限不断增加的。这种温缩裂缝的形成在新疆冬季寒冷地区尤为普遍存在，原因是冬季寒冷期漫长，夏季炎热、干旱，易加速沥青老化；

②半刚性基层沥青路面的反射性裂缝。半刚性路面具有较高的强度和路面承载能力，有利于荷载的分布，极大地降低了路基土的垂直压应力和其上沥青层层底的弯曲应力。但是半刚性基层较高的强度会产生很大的干缩性，加上昼夜温差变化产生裂缝，从而导致面层产生反射裂缝。同时雨水会从裂缝中渗入，并积聚在面层与基层中间，因毛细作用出现积泥现象，降低了沥青层与半刚性基层层间的连接状态，从而加速了路面结构的破坏。

2)纵向裂缝及网裂。主要表现为自上而下的表面裂缝和自下而上的疲劳裂缝两种形式：

①自上而下的表面裂缝。随着近年来对沥青面层的钻孔研究发现，许多裂缝是从路表面开始，逐渐向下发展，一般发生在施工离析的部位和两幅摊铺的交接处。产生表面裂缝的原因，通过这些年对城市道路的施工和管理的总结、研究、分析，笔者认为这种裂缝的形成大部分是由于施工时的层间污染导致沥青表面层或中面层与下面的沥青层脱开所造成的；

②自上而上的疲劳裂缝（网裂、龟裂)。自下而上的疲劳裂缝通常以沥青层的层底拉应变、土基表面压应变、表面的剪应力作为设计评价指标。当沥青层的层底拉应变大于极限拉伸应变时，路面将发生损坏。这是典型的结构性破坏。这种情况在城市道路及高速公路上是常见的。通过对这些路面的开挖研究，发现基层可能是强度太高，在尚未铺筑沥青层之前已经严重开裂，在使用过程中，半刚性基层开裂的反射性裂缝严重，进水使基层很快损坏，成为碎块，从而失去强度，并导致面层网裂。因此半刚性基层沥青路面上产生的自下而上的网裂的原因有两种可能，一是基层根本没做好．还有一种是基层强度太大，施工前已严重开裂造成。

3)沉降或沉陷裂缝。由于路基不均匀沉降在路面上引起的开裂，在半填半挖的路段、高填方路段、碾压比较困难而且不容易做到均匀碾压的路段经常可以见到；

4)构筑物接头裂缝。桥涵构造物端部开裂是道路工程沥青路面的一种常见病，其原因也很简单，都是台背填土压实不足造成。因为路堤和桥涵构筑物是建立在不同的基础上。桥梁包括桥台一般不会沉降，而路堤是免不了要沉降的。

2影响裂缝产生的主要因素

（1）沥青及沥青混凝土的性质。沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因．沥青混凝土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凝土劲度的关键。在沥青性能指标中，影响更大的是温度敏感性，温度敏感性大的沥青更容易开裂：

（2）路面结构的几何尺寸。沥青路面的几何尺寸与温缩裂缝有密切的关系。根据对乌鲁木齐城市道路的调查研究，窄路面比宽路面的温度裂缝更近，沥青层厚度大的比薄的裂缝率小：（3）基层材料的性质。基层材料的种类对沥青面层的裂缝率有明显影响，同样的沥青混凝土层，铺筑在不同的基层上，由于层间连接与摩擦系数不同，温缩裂缝的数量也不一样。基层材料的收缩性愈小，面层裂缝愈少。反之，面层裂缝就越多。另外基层上的透层油可以加强基层与面层的粘结，对抵抗沥青路面的开裂也是有好处的；（4）气候条件。极端最低温度、降温速率、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；

（5）交通量和车辆类型。半刚性基层中的最大拉应力，通常是由最重的车轮荷载产生的；并且对于半刚性路面，不同轴载对路面的破坏作用远不是4次方的关系，而是11～13次方的关系，即使是通过次数较少的重荷载也对路面破坏起着决定性的作用；

（6）施工因素。主要指半刚性基层材料的碾压含水量、水泥青量，半刚性基层完成后的暴晒时间、透层油的渗透以及与沥青面层的联结情况等因素。

3沥青路面裂缝的防治措施 3.l设计方面

（1）表层沥青混凝土选用改性沥青，采用热塑性橡胶类SBS做为改性剂。改性沥青可选用掺加0.1％的腈纶纤维和0.3％～0.5％的木制纤维素增加抗拉性和抗疲劳性，或者使用特立尼达湖沥青和重交通沥青按照l：3比例进行配比使用；

（2）适当增加沥青面层厚度，在半刚性基层和沥青面层中间增加沥青碎石层，不仅能防止温缩裂缝，而且能防止半刚性基层开裂的反射裂缝；

(3)在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小做基层。.2施工方面

(1)调整无机结合料稳定集料的矿料级配，增加粗集料用量，减少细粉含量，使集料混凝土尽量形成嵌挤结构；

(2)采用合理的水泥品种和水泥剂量，减小水泥稳定集料的强度和刚性。因为一般而言，强度和刚度越大的混凝土，收缩性能也越大，材料的极限拉伸应变越小，越容易开裂；

(3)严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，防止施工过程中失水过多，收缩太快，形成开裂；

(4)加强对碾压成型的半刚性基层、底基层的养生，成型以后立即喷洒透层油；

(5)透层或粘层完成后．应当尽快铺筑沥青层，连续施工，确保连续的界面条件，提高沥青层与基层的粘结性，使之成为一个摊体；(6)改善沥青路面压实度检验方法，尽量减少取样钻孔的频度。钻孔处必须仔细回填，因为此处经常是温缩裂缝的发源地；

(7)做好接缝，避免冷接缝。同时做好与排水井等人工构造物的接头；

(8)最大限度地减少沥青混凝土的离析。3.3养管方面

(1)做好预防性养护，发现表面有裂缝，立即用热沥青灌缝处理。表面有网状细微裂缝，及时用沥青砂进行表面处理；

(2)路表面出现局部损坏，迅速进行挖补。基层有损坏，应当清理至基层一井处理；

(3)道路使用到一定年限，可进行表面铣刨或罩面加铺，就地再生处理；

(4)严格治理超载，保护道路结构免遭破坏。

4结束语

总的来说，防止道路裂缝是很困难的，不出现裂缝可以说是不可能的。问题是对出现裂缝的态度。我们必须转变观念，认真处臵裂缝。如何做好预防性养护，还有待于我们在实践中探索发现。

专家评语：作者从多方面 入手，对沥青路面裂缝的产生原因和防治对策进行阐述，客观合理，具有一定指导作用。专家简介：罗新军，高级工程师 作者单位：乌鲁木齐市市政设施养护处

第四篇：公路沥青路面裂缝成因分析及防治措施

公路沥青路面裂缝成因分析及防治措施

1、前言

我国公路数量多，分布地域广，里程长，其中沥青路面所占比重大，特别是对国民经济有着重大影响的高等级公路中尤以沥青路面为主要形式，而其中裂缝作为沥青路面常见病害之一，产生十分广泛。裂缝一旦产生，便会对路面产生一系列较大的危害，首先影响行车舒适性和路面美观，严重时甚至危及行车安全，其次水容易渗入路面甚至到达基层顶面，在行车荷载的反复作用下会产生冲刷作用和唧泥、唧浆现象使路面结构承载力下降，同时也会改变路面设计受力模式，加速路面整体破坏，降低路面使用性能，缩短路面使用寿命。由于裂缝具有产生普遍、危害性大的特点，因此有必要对裂缝的类型划分、产生机理、预防措施及修复措施进行研究，对预防沥青路面的早期破坏具有十分重要的意义。

2、沥青路面裂缝类型

按照我国《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2-2001）中对于裂缝的划分，裂缝按照外观可划分为横向裂缝、纵向裂缝、龟裂以及不规则裂缝。除次之外还有其他的划分方法，如按成因可划分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝，按扩展过程又可分为又下而上的反射裂缝和又上又下的下延裂缝。本文以规范中按照外观的分法，进一补加以叙述。

2.1横向裂缝

横向裂缝一般与道路中线近于垂直，间伴少量支缝。最初多出现于道路的两侧，逐渐向路中央发展形成贯通整幅路面的裂缝。按照破坏的轻重程度可进一步划分为轻微和严重两类，轻微是指裂缝边缘无剥落或仅有轻微剥落，无支缝或仅有少量支缝，严重裂缝指边缘有中等或严重剥落，有较多支缝。

图1：由温度引起的路表等距离横裂 图2：由半刚性基层引起的反射裂缝

2.2纵向裂缝

纵向裂缝一般表现为与道路中线大致平行的长直裂缝，有时伴有少量支缝。由于路基不均匀沉降引起的纵缝，通常断断续续，绵延很长；由于施工搭接不良引起的纵缝，其形态特征是长且直；由结构承载力不足引起的纵缝多出现在靠近路基边坡一侧的路面边缘。按照破坏程度可进一步划分为轻微和严重两类，轻微裂缝边缘无剥落或仅有轻微剥落，无支缝或仅有少量支缝，严重裂缝边缘有中等或严重剥落，有较多支缝。

图3 伴随有支缝的纵向裂缝 图4 长且直的纵向裂缝

2.3龟裂

表现为相互交错的裂缝将路面分割成形似龟纹的多边形小块，随着行车荷载重复作用次数的增加，平行的纵缝之间出现了横向或斜向连接缝，形成了多边的锐角的网状裂缝。按照破坏程度可进一步划分为轻微、中等和严重三类。轻微指缝细，无散落，缝区无变形，块度20~50cm，中等指缝较宽，无或轻散落，或拌有轻度变形，块度≤20cm，严重指缝宽，散落重，变形明显，块度≤20cm。

图5 由于承载力不足引起的龟裂 图6 块度较小的龟裂

2.4不规则裂缝

一般表现为多条裂缝以不规定角度相互交叉，在行车荷载及自然条件作用下逐渐发展并相互连接贯通，一般块度较大。按照破坏程度可进一步划分为轻微和严重两类，轻微指缝细，不散落或轻微散落，块度大≥100cm，严重指缝宽，散落，裂块小，50~100cm。

图7 块度较大的不规则裂缝 图8 灌缝后的不规则裂缝

龟裂和不规则裂缝由于外形大多相似，有时也被并称为网裂，两者一个较明显的区别是在块度上不规则裂缝要稍大于龟裂，在路面破损批评价中由于所占权重不同，因此需要对详加区分，不可混淆。

3、沥青路面裂缝成因分析

3.1横向裂缝

一般的说横向裂缝的影响因素主要表现在以下三个方面： 材料方面：表现为材料本身的应力松弛性能 结构方面：连续板体对收缩变形的约束作用 环境方面：低温及降温速率

按照成因又可划分为温缩裂缝和半刚性路面的反射裂缝。

3.1.1温缩裂缝

温缩裂缝又可细分为一次性降温引起的低温开裂和温度反复作用引起的疲劳开裂。低温开裂是指低温时，沥青劲度模量增大，沥青变脆，沥青混凝土应力松弛不能适应温度应力的增长，温度下降产生的应力超过混凝土的极限抗拉强度而使沥青路面产生开裂，这种开裂一般首先出现在路表，是路表裂缝的一种，并随着温度应力的持续作用向面层下部扩展；其次气温骤降时，混合料劲度模量急剧增大，超过极限劲度而产生开裂，这种裂缝在南方炎热多雨地区常见，夏季路表气温高，由于暴雨骤降，使得沥青混凝土路面温度急剧降低，产生开裂。由于温度引起的疲劳开裂是指温度反复升降产生温度疲劳应力，使混合料抗拉极限变小，劲度模量增高，应力松弛性能下降而开裂，并随路面使用年限增多而增加。总的来说，温度裂缝在外观上多表现为路表等距离的横向裂缝，距离因路面不同从几米到几十米甚至一百米不等，这种裂缝一旦产生，当开裂距离小于路面宽度时便会继续在开裂路段内形成纵向的温缩裂缝，使路面进一步被破坏。

为什么温缩裂缝会首先出现在路表？因为路面结构具有厚度，在面层内便会形成温度剃度，当在无约束条件下时，路面便产生形变，如图9所示，但实际上由于基层对于面层的粘结和摩阻力作用，使实际上的受力模式为图10所示，这样，便会在面层顶部形成拉应力，同时又由于沥青路面是直接暴露在野外的工程构造物，面层材料直接接触紫外线、氧气、水分等的作用，老化最严重，加之行车荷载的剪切力作用，使的沥青路面的温缩裂缝最早产生于沥青路面表层。

图9：无约束条件下的面层受力模型 图10 在基层粘结及摩阻力作用下的受力模型

影响裂缝混合料的低温抗裂性能的因素主要可归结为以下几点： 低温针入度：适当增大可提高混合料的抗裂性能 低温感温比：及PI，一般来说PI=-1时的抗裂性能较好 低温模量：模量越低同样收缩下产生的应力越小 收缩系数：收缩系数越小，降温相等时产生的变形越小

配合比设计：采用连续的密级配设计并适当增大沥青用量可改善混合料的抗裂性能。

3.1.2反射裂缝

反射裂缝是半刚性基层沥青路面所比较普遍的一种裂缝形式，普遍认为这种裂缝不能避免，只能采取措施降低其危害，这里简单介绍其产生原因及过程。

众所周知，半刚性路面有着较高的路面承载力，较好的水稳定性，成板性高的特点，但也具有其不可避免的缺点就是会产生温缩和干缩裂缝，加之路面在车辆荷载作用下在基层产生的疲劳开裂，沥青路面底层便会在开裂处附近产生应力集中，此时在交通荷载作用下的主拉应力和温度变化引起的拉应力的综合作用下，使沥青面层在开裂处向上发展最终贯穿整个沥青路面。

图11 半刚性基层由温度和行车疲劳引起的反射裂缝

3.2纵向裂缝

产生纵向裂缝的原因有很多，归纳起来，主要可分为如下几个方面：

3.2.1压实不均匀

这种情况多见于新建公路，主要是由于填土未压实或两侧密实度不均匀，在行车荷载作用下形成不均匀沉陷并进一步发展成纵向裂缝。

3.2.2改扩建新旧路面衔接不当

改建公路中新、老路段衔接处理不当，造成不均匀沉陷或滑坡而形成裂缝。

3.2.3路基湿软、承载力不足

路基加固处理不当，路基边缘浸水，导致路基湿软、承载力不足，形成啃边，有时也会导致路面边缘的纵向裂缝。

3.2.4填挖结合或高填方路段

在高填方路段或填挖结合部，由于土基压实度不足或压实不均匀，容易产生纵向裂缝，一般多为断续。

3.2.5沥青质量原因

沥青作为沥青混合料的胶结材料，对混合料的抗裂性起着重要的作用。沥青本身延度偏小或者由于老化后沥青变脆，含蜡量偏高等原因，均会降低沥青混合料的抗裂性能。

3.3龟裂及不规则裂缝

一般来说，龟裂和不规则裂缝的产生原因大体相似，首先出现单条或多条平行的纵向裂缝，然后在裂缝间出现横向或斜向连接缝，随着车辆及其他原因的继续作用而相互交错，最终形成相互连接的网状。

产生龟裂及不规则裂缝的因素有很多，路面结构整体强度不足，沥青路面老

化，基层排水不良，低温作用，低温时沥青混合料变硬或变脆，基层和面层集料离析，压实不均匀等均会产生。

3.4 车辙裂缝

近年来，随着对于沥青路面裂缝研究的深入，使人们认识到了一些新的裂缝，车辙裂缝便是其中一种。

这是由日本的松野三郎教授在20世纪90年代首先提出的，受到了世界上的重视，并专门召开了国际会议。他的观点认为，这是一种在轮迹带的边缘与车辙同时发生的纵向裂缝，是表面裂缝的一种。它虽然也位于轮迹带，但却不是由于反复荷载引起的疲劳裂缝。在我国，城市道路的公共汽车站旁边最容易发现这种车辙推挤裂缝。见图12、13。

图12 公交车站附近的车辙推挤裂缝 图13高速公路微表处车辙修复后的车辙裂缝

总的来说，产生沥青路面裂缝的原因有很多，对同一条裂缝的产生很大程度上并不是由某种单一的原因引起，而是由多种原因综合影响下逐渐产生并扩展的，如一条横向裂缝有不仅仅是由于半刚性基层反射引起的裂缝，同时还有可能受到温度下降影响。因此，在路面实际调查中应该充分分析各种可能的原因，全面综合考虑各种原因的影响，找出其中主要的原因并释以相应的处理对策，有的 放矢，才是上策。

4、沥青路面裂缝预防措施

沥青路面裂缝的预防措施归纳起来可分为以下四个方面：材料选择、道路结构设计、基层预开裂技术及加铺体系应用，以下分别加以说明。

4.1材料选择

沥青路面的开裂，根据开裂处材料的不同，可分为三种：沥青本身被拉开裂，沥青和石料接触面被拉开裂及石料被拉开裂。一般最常见的是前两种情况，因此在材料选择时，可选用劲度模量低，温度敏感性低的沥青，如SBS、SBR改性沥青；而沥青和石料接触面处被拉开裂多是由于沥青与石料粘附性不好而产生，因此可选择表面粗糙，与沥青粘附性好的石料，避免使用酸性石料，有条件时应该选择添加抗剥落剂改善粘附性。

4.2道路结构设计

4.2.1增加沥青面层厚度

增加沥青层厚度可有效降低半刚性沥青路面的反射裂缝，但对于由于温度引起的低温开裂所起的作用十分有限。同时由于加厚沥青面层厚度可大幅度增加建设投资，其经济性值得考虑。

4.2.2采用柔性基层

因为柔性基层具有很强的柔性和变形能力，同时可起到应力消散作用，可以有效地减少路面结构的应力集中现象，因此可有效降低半刚性基层的开裂和温缩裂缝的综合作用。同时，国内有许多的学者已经开始研究柔性基层和半刚性基层的优化组合技术，将是更为有效的预防反射裂缝的措施。

4.2.3设置级配碎石过渡层

这是在面层和基层之间增加一层由级配碎石构成的过渡层，将原半刚性基层下放成为底基层，而级配碎石层则成为上基层。南非是使用级配碎石层比较多的国家，法国也与1988年相应提出“倒装结构”，均对缓解反射裂缝有着明显的作用。

4.2.4应力吸收层

应力吸收层是指在基层与面层之间设置薄层封层，起到吸收尖端应力，延缓开裂的目的。国内外研究主要集中在低弹性模量、高韧性的材料开发上。目前常用的有稀浆封层、碎石封层、同步碎石封层、橡胶沥青封层、纤维封层等。

4.2.5加铺土工织物或格栅

土工织物包括包括聚丙烯或聚醋织物和聚乙烯、聚丙烯或聚醋无纺织物，厚度不超过几个毫米。无纺织物夹层的主要作用与应力吸收薄膜相似。而织物由于模量稍高，可对加铺层起少量加筋作用。格栅包括聚丙烯或聚醋土土格栅、玻璃格栅和金属格栅。其中比较常用的是玻璃格栅，它是以高温强度玻璃纤维为原料的一种新型加筋材料，具有较大的抗拉强度及弹性模量，较低的延伸率和很高的熔点，应用于沥青面层中可以起到以下的作用：

①提高抗变形能力 ②延缓疲劳开裂及其扩展

③作为应力消散层，可以防止反射裂缝。

但其铺装时的变形受温度变化的影响波动较大，对施工的要求比较高。而且由于它很薄，并不具备增强结构和改善排水等功能。

总的研究结果表明加铺土工织物的防裂效果有好有坏，但是它对于垂直差动位移和水平位移较大(温缩严重)的情况效果不大，此外其防裂效果可能较短暂。

4.2.6配合比设计

沥青作为沥青混凝土路面的主要胶结材料，对抗裂起着重要作用，采用密级配并适当增加沥青用量的方法可减缓裂缝的产生。但这样做同时会降低路面抗高温变形能力，因此必须考虑混合料的高、低温性能，综合设计。

4.3基层预开裂技术

基层预开裂技术包括基层预锯缝和基层预破碎。

4.3.1基层预开裂 基层预开裂是指在半刚性基层上按一定间距一定深度设置预锯缝，缝内灌注沥青等粘结材料，其上加铺土工织物或格栅，再在其上铺筑沥青面层。起作用机理是通过锯缝改善基层约束条件，从一定程度上释放温度应力来达到防裂的目的，土工布即起到防渗作用，又缓解应力集中，从而延缓或消除反射裂缝的产生。德国规范中明确规定，面层厚度小于或等于14cm，基层抗压强度不大于12Mp，必须预切缝；前苏联也建议为减缓反射裂缝，在基层上每隔8~12m作一假缝，深6~8cm，缝宽10~12cm，我国也有部分地区进行过尝试，其切缝间隔、深度、缝宽等应按照具体的基层强度、面层特点、气候类型、交通量等实际具体条件确定。

4.3.2基层预破碎

基层预破碎是指将旧水泥混凝土路面破碎成50㎜～150㎜的小块，然后在这些相互嵌挤的水泥碎块构筑成的柔性基层材料上摊铺热拌沥青混合料（HMA）罩面。这是一种针对旧水泥混凝土路面改造时预防反射裂缝的技术。美国数十个州采用这项技术。实践证明：采用这项技术（简称R+HMA）修筑的路面，均未见反射裂缝，也不存在车辙问题，而且路面平坦。如图14、15为预破碎所用机械所示

图14 图15

4.4 加铺层体系的应用

加铺层体系是铺设在下卧层路面结构层之上的沥青加铺层、夹层体系和整平

层的综合体系。是应用在旧路加铺时的一种整体预防裂缝的系统。根据旧路面结构质量、荷载条件和选择的修复方案，可以省去一个或多个部分。如图16

图16 路面加铺层体系示意图

4.4.1调平层

调平层是铺筑在不平整的旧道路表面上、平均厚度为几厘米的沥青材料层，为铺筑夹层材料提供提供一平整表面通常又骨料最大粒径为7mm的密实型沥青混合料组成。

4.4.2夹层系统

夹层系统是由一层夹层材料组成，根据夹层材料的类型，采用特殊的锚固方法或固定在下卧层。夹层材料常见的有沥青碎石、应力吸收层薄膜夹层（SAMIS）、无纺土工布、格栅，此外常用的还有沥青砂和钢筋网等。其固定方法如表1

锚固方法 沥青碎石或沥青砂 应力吸收薄膜 无纺土工布 格栅 钢筋网 三维钢筋蜂窝网格 复合型材料

★

（无纺土工布+格栅）

★

粘层油 ★

★

透层油

★

水泥浆封层

★

锚钉

★ ★ ★

自粘方式

★

★

表1不同类型夹层材料及其相应的固定方法

夹层系统在道路结构中的作用取决于夹层体系的类型，其作用有：

（1）在裂缝附近承受很大的局部应力，因而减少了裂缝尖端上方沥青加铺层内的应力。此时，夹层材料起加筋作用。（2）形成能产生水平变形而不破坏的柔性层，允许裂缝附近可以产生较大位移，即抵抗高应变的柔性材料，并控制剥落。

（3）具有防水功能，即使在路表再次出现裂缝后，仍能保持道路结构的防水性。不同类型夹层体系的作用如表2：

抵抗应变的柔性材料，作用

加筋

并控制剥落

防水 沥青碎石或沥青砂 应力吸收薄膜 浸渍沥青的无纺土工布

格栅 钢筋网 三维钢筋蜂窝网格

复合型材料（无纺土工布+格栅）

★/★★(＊)

★★ ★★ ★/★★(＊)

★ ★★ ★★

★(＊＊＊)

★★

★ ★★ ★★ ★(＊＊)★(＊＊)

★★

注：★：有效，★★：高效；

(＊)：加筋作用取决于夹层材料类型和温度条件；

(＊＊)：仅仅适用于格栅或钢筋网嵌入水泥浆封层内或使用表面处治的情况；(＊＊＊)：仅仅适用于带弹性粘结料的钢筋网嵌入水泥浆封层内的情况。

表2：夹层体系的作用

在任何情况下，为保证扩散交通荷载作用于整个路面结构产生的应力，应将夹层体系与下层和沥青加铺层完全粘结。若层间粘结不好，可能导致路面结构疲劳的快速发展或出现次裂缝。如果防水性得不到保证，可以再附加一层防水层。

4.4.3加铺层

加铺层是铺筑在夹层系统之上的各种结构的沥青面层。除夹层体系外，沥青加铺层厚度和材料配合比设计在加铺层体系防止路面开裂中起了重要作用。

增加沥青加铺层的厚度可以有效地延迟路表出现裂缝的时间，因为较厚的加铺层在初始阶段可以减少原裂缝处因交通荷载引起的应力。国际上通用的结论是需要将沥青面层增加至15－25cm。增加加铺层厚度，一方面可以减少旧面层的温度变化，并降低加铺层的拉应力，另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切应力。同时，可以延长其疲劳断裂寿命。

沥青材料的抗裂能力主要取决于骨料特性、沥青剂量和粘结特性。骨料通过其膨胀系数（对温度变化的敏感性）和粘结剂的结合质量（粘结性）起作用。然而，粘结性在材料抗裂中起主导作用。但是为保证抗车辙和抗滑能力，必须有限制地选择粘结剂，现在常用的有聚合物改性沥青、回收的粉末橡胶改性沥青和纤维。

5沥青路面裂缝修复措施

5.1工艺选择

路面裂缝一旦形成，就必须采取相应的措施进行修复，修复时间越早，对路面的硬性越小，效果也越好。工艺选择可参考表3。

裂缝边缘破坏的平均严重程度（占裂缝总长的%）

裂缝密度

低（0～25）

低 中 高

无需处治 裂缝处治 路面表面处治施工

中等（25～50）

裂缝处治 裂缝处治 路面表面处治施工

严重（50～100）

裂缝修补 裂缝修补 路面大修

表3 裂缝修复工艺选择推荐放法 5.1.1表面处治工艺

表面处治工艺 主要是指同步碎石封层、微表处等表面封层，适用于裂缝边缘破坏轻微、密度高的情况，他不仅仅能起到封堵裂缝的目的，而且还能够改善路面抗滑性能，恢复路面平整度和路容路貌，有着较高的施工速率，减小对道路正常交通的影响。如图17、18所示

图17 高密度裂缝应实施表面处治 图18 应深度修补裂缝路面

5.1.2修补

修补是针对边缘破坏严重但密度低的裂缝进行的修复措施，一般采用部分深度挖补或深挖补，这类裂缝一般边缘破坏严重，松散、掉粒较多，所以不能采宜采用表面处置的方式进行。一般采用开槽或切槽的方式，先清扫缝壁，必要时加放垫条后对进行填缝处理，如图19所示

图19

5.1.3封缝、填缝

封缝和填封适用于边缘破坏轻微、密度中的裂缝，是常见的裂缝处理方法。其适用情况如图20、21所示

[img]http://www.xiexiebang.com/upfile/20104/29/***2.jpg[/img]

图20应实施封缝的横向裂缝路面 图21应实施填缝的纵向裂缝路面

封缝和填缝的区别在于封缝（Crack Sealing）是将专门的材料填封于活动裂缝（Working Crack）之中或之上，形成一定形状的封口，以防止水和其它杂物进入裂缝的处治工艺。

填缝（Crack filling）是将专门的材料填入非活动裂缝（nonworking crack）内，籍以有效地减少水的渗入和增加裂缝两侧路面的强度。活动裂缝是指横向和或垂直移动量大于2.5㎜的裂缝，非活动裂缝是指上述移动量小于2.5㎜的裂缝。其使用标准如表3

裂缝处治方法

裂缝特性

封缝

宽度（in）①

填缝 0.2～1.0

中等程度至无破损（＜裂缝长度的50%）

＜0.1

纵向反射裂缝 纵向对接缝裂缝 纵向边缘裂缝

相隔距离较远的多处网状裂缝

0.2～0.75 不大或无破损（＜裂缝长度的25%）边缘破损程度（如剥落，二次开裂）

年横向位移量（in）

≥0.1 横向温度裂缝 横向反射裂缝

裂缝类型

纵向反射裂缝 纵向对接缝裂缝

表3封缝和填缝的推荐标准

在封缝和填封时，还应考虑到其结构的选择，如表4所示

考虑因素 作业的类型和地区

北方省市必须切缝或最好切缝。

封口高出于路面的构形承受磨损，而且裂缝的边缘直接承受很高拉应力，导致填封结构内部破交通

坏。

边缘损坏大于裂缝总长的10%时，应采用封口高出于路面的结构，因为这类构形只要一遍施工裂缝特性

便可同时填缝和覆盖边缘破坏的部分。

乳化沥青、粘稠沥青和硅酮之类的材料不能用于封口高出路面的灌缝作业，因为这类材料直接材料类型

接触交通车辆，会产生严重的车辙和磨损。

所希望的性能 美学上的考虑

成本 如果希望填封结构有较长的使用寿命，可考虑选用封口与路面齐平或高出路面呈凸台形的结构。封口高出路面，呈凸台形的各种结构都会影响路面外形的美观。

不切缝可以减少设备和人工。切缝而且封口高出路面呈凸台形的组合式结构的成本高于只切缝

结构形状选用

大部分填缝作业和某些封缝作业无需切缝。但封口与路面齐的结构，因为前者用料较多。

表4

5.1.4裂缝再生

用再生系列设备，将旧沥青路面加热至混凝土熔融状态，加入再生剂、一定数量的沥青和骨料，就地拌和成新的沥青混合料，经碾压摊铺形成性能较好的路面。轻便型路面加热器，在裂缝处宽5~10cm范围内，加热数分钟后，约1米长的裂缝出混凝土便可变软，缝深则加热时间长。此时，加入适量热沥青，掺入少量砂子或石屑，就地热拌，使裂缝处自上而下左右两边形成含油量较大的新混合料，找平撒砂养护，这样处理过后的裂缝含油量大，柔软，可吸收各种因素引起的应力，试验证明，这种方法是替代传统灌油缝的好方法。

5.1.5铣刨后重新铺筑面层

铣刨后重新铺筑的方法，也是养护中较为常见的一种。他不仅可针对路面大范围严重的裂缝处置，同时还能对路面车辙、推移、拥包、坑槽及平整度不佳等情况进行综合处置，但由于这种方法相比于上面所述工艺成本高、工艺复杂，因此在采取时应该综合分析路面其他病害后考虑是否可取。

5.2材料选择

材料的选择对于裂缝的修复有着十分重要的意义，如果材料选择不当，处置后的裂缝可能很快就会重新开裂。其性能评价见下表：

材料的种类

特性 乳化 沥青

准备时间短 灌缝施工

∨

简易、快速 养生时间短 粘附力强 粘结力强 抗软化和流动性（养生性）

柔韧性 弹性

抗老化性和抗气候性

抗车辙与 耐磨性 ∨∨

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聚合物改性沥

青 ∨

沥青 纤维改性沥稠结

青

沥青 橡胶

橡胶 沥青

低模量橡胶沥

自调平硅酮

青

∨∨

注：表中∨—适用，∨∨—非常适用

表5 各种材料的特性

根据表5可以确定哪一类材料最能满足施工项目的要求。例如，如果要求所使用的材料具有适度的柔韧性，和高的抗车辙性和耐磨性，并能快速施工，则可考虑选用橡胶沥青。如果施工项目要求材料粘附性好、抗磨、施工快速、养生期短，则可考虑选用沥青橡胶或橡胶沥青。选用材料时，必须考虑材料在现场的实际使用性能。在填封充分，施工质量符合要求的情况下，非活动性裂缝的填缝材料一般能维持1～4年，活动性裂缝的封缝材料，一般能维持2～6年。建议养护计划人员及时掌握各类材料在现场的实际使用性能的信息。

5.3裂缝处治施工

裂缝处治施工按照施工步骤可归纳为以下7步：

⑴交通管制

⑵安全措施

⑶切缝

⑷裂缝的清理与干燥

⑸材料准备与应用

⑹封口成型加工 ⑺保护性覆盖

在以上7个步骤中，裂缝的清理与干燥是最为关键的一步工序，因为裂缝处治失败率高的主要原因是裂缝缝道脏污和/或潮湿所造成的粘附力不足。如今常用的裂缝缝道清理措施主要有常温压缩空气清缝、高温压缩空气清缝、喷砂清缝及钢丝刷清缝等。所采用的设备主要为便携式手动或电动鼓风机和带软管和风枪的高压空气压缩机。

6、小结

对于沥青路面的裂缝，只要能够认真分析产生原因，了解其作用机理，采取有针对性的预防、治理措施，便能够将裂缝的危害降低到最小，保证公路正常的使用性能和寿命。

参考文献：

⑴公路沥青路面养护技术规范 JTJ073.2-2001 ⑵沥青路面裂缝封、填材料与工艺实用手册（美）kelly l.Smith, A.Russell Romine著 陶家朴 寸木 译 ⑶毛成，沥青路面裂纹形成机理及扩展行为研究，2004年，西南交通大学博士学位论文 ⑷吴赣昌、凌天清，半刚性基层温缩裂缝的扩展机理分析，1998年第1期，中国 公路学报

⑸岳福青，杨春风，魏连雨，半刚性基层沥青路面反射裂缝形成扩展机理与防治，2004年第1期，河北工业大学学报 ⑹杨涛.硕士论文.半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生机理及其防治措施.武汉理工大学.2005.1 ⑺沈金安 沥青及沥青混合料路用性能 人民交通出版社

第五篇：半刚性基层沥青路面裂缝防治

半刚性基层沥青路面裂缝防治

[摘要] 随着我国公路建设的发展，半刚性基层沥青路面这种结构形式被越来越多地应用到公路建设中，但是半刚性基层沥青路面的裂缝问题一至困扰着施工和养护单位，现就其裂缝产生的原因进行分析并提出防治措施，供同行参考。

关键词：半刚性基层；沥青路面；裂缝防治 引言

我国高速公路目前多采用二灰碎石、水泥稳定级配碎石等半刚性基层，作为高速公路沥青路面的基层。半刚性基层具有较高的强度、刚度和稳定性, 使用年限长，承载能力高的特点，但半刚性基层最致命的缺点是收缩系数大，抗变形能力低，在自身的干缩、温缩及车辆荷载的反复作用下会产生裂缝，并将裂缝反射到沥青面层，另外沥青面层自身的温缩和行车荷载作用下的疲劳裂缝，成为沥青路面裂缝形成的两种主要原因。

1.裂缝类型 1.1横向裂缝

横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝，缝宽不一，通常贯通整个路幅，沿路面大致呈均匀分布。横向裂缝通常不是由于荷载作用引起的，一般是由于基层或沥青路面的温缩引起。沥青混凝土和半刚性基层多在高温夏季和常温时施工，入冬后温度骤降，收缩过程中产生收缩应力（拉应力）如果收缩应力大于当时混合料的极限抗拉强度时，就会产生第一批温度收缩裂缝，路面开裂后应力重新分布，如果此时温度应力仍超过混合料的抗拉强度，则又产生第二批裂缝，应力再重新分布，直至温度应力小于或等于混合料极限抗拉强度时，裂缝的数量即停止发展。

1.2纵向裂缝

纵向裂缝是平行于行车方向的裂缝，纵向裂缝一般由基层反射、半填半挖路段路基差异沉降、面层施工左右幅摊铺冷热接缝引起纵向裂缝。

1.3网状裂缝

网裂是纵横交错的网状裂缝，相互交错的裂缝形成一系列多边形小块，缝宽 1 mm以上，缝距40cm以下，1m2以上。路面结构设计不合理，沥青混合料配合比不当孔隙率大，路面水渗入面层引起的水损坏，或沥青混合料在拌和、摊铺过程中不均匀，粗细集

料离析，使沥青与石料粘结性差形成网裂。

1.4龟裂

路基、路面总体强度不足，损坏初期形成网裂，在车辆荷载的反复碾压和剪切冲击作用下，沥青面层老化，缝距缩小形成龟裂。

2.裂缝的防治措施 2.1设计方面

2.1.1选用优质沥青做面层，保证沥青的针入度、延度等指标，在缺少优质沥青的情况下，应采用改性沥青，如沥青玛蹄脂碎石（SMA）混合料，SMA混合料具有良好的高温稳定性，低温抗裂性，使用寿命长等特点，是防裂路面设计时应选用的一项新技术。2.1.2选择合适的沥青层厚度，当沥青面层较厚时，对半刚性基层有很好的保护作用，能够明显降低半刚性基层顶面遭受的温度变化，从而减少甚至避免半刚性基层产生温缩裂缝。

2.1.3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老化缓慢，并可防止路面水的渗入，延缓裂缝的开裂。

2.1.4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、与沥青粘附性好的碱性石料。如所用集料呈酸性，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。并尽可能使用人工砂代替天然砂。

2.1.5选用抗冲刷能力好，干缩、温缩系数小、抗拉能力高的材料作基层料。并应有合理的级配，在规范范围内，适当增加粗集料用量，减少细集料用量，尤其是0.075mm以下细料含量，这类细料比表面积大，遇水膨胀,失水后收缩变形大,是造成裂缝的关健之一。并通过加强碾压方式以达到嵌挤密实型水泥稳定基层，增加基层的抗压和抗折强度。2.1.6一般选用初凝时间3h以上和终凝时间5h以上低水化热的32.5级普通硅酸盐水泥，不得使用快硬水泥和早强水泥。在满足设计强度的情况下，尽量减少水泥用量，可适当加入有助于提高早期性能的外加剂，减少水泥用量，水泥用量不应大于6%。水泥稳定无机结合料中水泥含量越大，其强度越大，但强度和刚性越大的混合料，收缩性能也越大，就越容易开裂。

2.2施工方面

2.2.1 路基填筑引起的纵横向裂缝，填筑时填料应尽可能用砂性土，路基应分层填筑，分层压实，同一水平层用同一种填料，边部应超宽填筑30cm，同一断面全幅路段应同步

施工。半填半挖路段填方横断面坡度大于1：5时应挖成台阶，台阶宽度不小于2米，填方路基应密实、稳定，压实度应达到设计要求。

2.2.2沥青混合料拌合时应控制好加热时间和加热温度，不使沥青老化，并适当增加碾压遍数，碾压时应配备双钢轮压路机和大吨位胶轮压路机搓揉挤压，使沥青混合料达到规定的压实度。

2.2.3沥青各层之间施工应尽可能连续，如施工不连续，各层间应洒粘层油，保证上下之间有良好的连接。另外应注意上、下层的施工纵缝应错开15cm以上。

2.2.4 施工时要严格控制摊铺机的摊铺质量，在一定程度上减少沥青混合料的纵、横向裂缝。沥青面层较窄时施工宜采用全路幅一次摊铺，如面层较宽分幅摊铺时，应使用新旧一致，型号一致的摊铺机梯队作业，确保热接缝。前后幅相接处为冷接缝时，应先将已施工压实完的边缘坍斜部分切除，切线须顺直，侧壁要垂直，清除碎料后，宜用热混合料敷贴接缝处，使其预热软化，然后铲除敷贴料，并对侧壁涂刷0.3-0.6kg/m2粘层沥青，再摊铺相临路幅。摊铺时控制好松铺系数，使压实后的接缝结合紧密、平整。2.2.5严格控制基层含水量，根据天气和温度情况严格控制半刚性基层施工碾压时含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量。水泥稳定碎石基层干缩应变随混合料的含水量增加而增大，施工碾压时含水量越大，结构层越易产生干缩性裂缝。因此在施工时，应根据天气、运距远近、运输车辆配置情况适当增加或减少拌和用水量。确保碾压时混合料含水量在最佳含水量范围内。

2.2.6半刚性基层碾压完毕，要及时养生，比较理想的养生方法是采用透水土工布覆盖养生，如基层在养生期得到了良好保水，始终保持湿润基层的质量稳定，裂缝将在一段时间内很少发生。

2.2.7做好透层和下封层（防水层）。基层养生结束后，将土工布收走，应及时洒布透层油，并在洒布透层油的基础上撒布3～8mm的碎石作为沥青下封层（防水层）。此时基层未受到污染，渗透效果较好，能使基层和面层形成一个整体，这样既能起到了很好的防水的作用，防止路面水渗入基层导致唧浆，又防止后期半刚性基层干缩和温缩裂缝的产生，避免裂缝在层与层之间传递，提高整个路面结构的疲劳寿命。透层和下封层作完后，应尽快铺筑沥青面层。

2.2.8切割横向预裂缝。在7天养生结束后，进行横向预裂缝的切割，每隔15m设置一条，切割深度为6cm-7cm，缝宽≯5mm。切割完后清洗余浆，晾干后立即用沥青灌缝，防止雨水的入侵。在沥青面层摊铺前，对切割的预裂缝顶面用1m宽的土工布进行覆盖，进一步预防裂缝的反射。

2.2.9基层料拌合控制。目前基层料拌合均采用大功率为连续式拌和站拌合，其产量的增加只是单纯地增加了拌和电机的功率来实现的，拌和时间并没有相应增加，宜将拌和站的产量设定为额定产量的80%进行生产，以便有效地控制混合料的拌和均匀性，减少混合料成型后因不均匀性造成内部受力不一致而产生裂缝。同时，还应定期对水泥控制系统和水量控制系统进行专项检查和校核，防止出现水泥含量和含水量不稳定。2.2.10选择有利的季节或时间进行基层施工，冬天气温低于5℃，一般不能进行基层的施工，施工最好选择在年平均气温时进行，此时气温变化不大，结构内温度应力较小，基层不易发生热胀冷缩现象。

3.结束语

半刚性基层损坏后没有愈合的能力，且无法进行修补，除了挖掉重建，别无他法，这将对沥青路面的维修养护造成很大的困难。只能在早期设计和施工中加以防治从而消除或减少来自基层的反射和沥青面层自身的裂缝数量，延长路面使用寿命、提高路面服务水平。参考文献：

交通部公路科学研究所.《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000).人民交通出版社,2008,6 作者简介：姓名：徐仲赟 单位：平凉公路总段高等级公路养护管理中心

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