半刚性基层沥青路面裂缝防治

第一篇：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

邮箱：529631661@qq.com 电话 ***

第二篇：半刚性基层沥青路面结构特性分析

半刚性基层沥青路面结构特性分析

王明远（郑州市市政工程总公司，郑州450007）

摘要：针对高速公路半刚性基层沥青路面的早期损坏，从路面结构层层间状态、路面抗裂、路面荷载特性、路面耐水性、路面养护特性等方面分析了半刚性基层沥青路面结构特点，提出防止路面早期损坏的措施.关键词：道路工程；半刚性基层沥青路面；路面养护；早期损坏 中图分类号：U416.01 文献标识码：A 我国的高速公路半刚性基层沥青路面是公路发展的历史性产物.长期以来人们普遍认为这种路面具有以下优点：①板体性强，承载能力和抗变形能力高；②抗冻性好，能有效治理季节性冰冻地区的翻浆；③可以充分利用地方性材料，造价低.然而与国外的高速公路沥青路面早期损害相比，我国的路面损坏出现得更早，而且出现的损坏现象与设计控制的损坏有所不同.因此，必须针对我国高速公路沥青路面结构，深层次地剖析高速公路半刚性基层沥青路面的特点.1路面结构层层间状态特性

现行公路沥青路面设计规范在进行半刚性基层沥青路面理论计算时，其中一个重要假定是层间接触条件为完全连续，即在设计结构厚度和验算沥青层底的拉应力时，假设路面各层之间的界面处于完全连续的状态.实际上沥青层与基层之间、沥青层各层之间、基层各层之间，都有可能是部分连续或者滑动的，完全连续的界面条件仅仅是开放交通初期层间尚未受任何影响时的一种理想状态.交通部公路所进行的加速加载试验显示：在表面轮迹带上出现纵向裂缝停止加载后，通过开挖发现，表面的纵向裂缝只产生在较薄的沥青层内，下面水泥稳定基层并没有发生疲劳破坏；但是水泥稳定基层顶面出现了磨蚀，表明在荷载作用下沥青层和半刚性基层处于滑动状态[1].为了分析层间接触条件变化对路面结构受力状态的影响，利用弹性层状体系理论计算了基层与沥青层之间不同界面条件下的应力分布，见图1.结果表明：基层与沥青层之间由连续变为滑动时，路表、路基弯沉增大，但是与荷载影响相比，层间联结状态对弯沉值的影响很小，即弯沉指标对界面条件的变化不敏感；当界面条件由完全连续状态变为完全滑动状态时，在100kN和300kN作用下，最大拉应力分别增加了29％，97％，最大剪应力分别增加了22％，63％；在滑动情况下，结构最大剪应力出现在荷载圆圆心下方，且随着荷载的增大，出现深度加深[1].曾梦澜等[2]分析了沥青面层与基层间接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响.计算显示：接触条件由连续到滑动，可以导致极限轴载降低大约40％；在不同的接触条件下，所讨论路面结构的极限轴载在183～399kN之间变化，路面极限轴载与现实超载车辆轴载处于同一量级.文献［3］计算分析表明：当面层与基层完全连续时，路面剪应力从上至下逐渐减小，主要集中在面层内，传至基层顶面已经很小；面层与基层发生相对滑动后，面层内最大剪应力出现在面层中部，同时，基层顶面也形成两部分剪应力集中区域.以上力学分析表明，当层间界面条件由连续变为滑动时，路面结构的剪应力和拉应力将发生很大的变化.因此，可以说路面结构的剪应力、拉应力对边界条件和荷载具有很强的敏感性.沥青层之间不能成为整体，沥青层与基层不连续，有可能使沥青路面的使用寿命缩短，成为早期损坏的根源.一般情况下，基层材料的抗剪能力远低于沥青混凝土，所以面层与基层发生相对滑动对基层的受力很不利，过大剪应力使基层表面部分容易发生变形甚至破碎，从而在路表形成车辙、网裂和坑槽等早期破坏现象.而事实表明各层间的联结是路面结构中比较薄弱的地方，尤其是沥青混凝土面层与半刚性基层之间的联结.导致沥青面层和基层层间界面条件发生变化的因素见图2.排除非规范施工因素外，水的存在是结构层层间界面条件发生变化的主要诱因.由于我国的半刚性基层特别致密，水无法通过基层排走，滞留在基层表面的水使基层软化并形成泥浆.在荷载的作用下，沥青层和基层之间的界面至少在局部地方将从理想中的连续状态变为滑动状态或半滑动状态；而基层表面容易破坏成为灰浆，通过裂缝泵吸到路面上产生唧浆.同时，路面结构将产生较大的剪应力和拉应力，在较大的剪应力、拉应力的共同作用下造成路面提前破坏，而车辆的超载又加剧了这种破坏的发展

2路面抗裂特性

沥青路面出现裂缝是不可避免的，而半刚性基层沥青路面的开裂更加严重.路面存在裂缝，一方面使路面荷载变化不再连续，从而降低路面的传递荷载能力；另一方面为水提供了进入路面结构层的途径.图3对早期非荷载裂缝的成因做了简要概括.目前为止，沥青路面产生的温缩裂缝，尚无法避免和根治.因此从这个意义上讲，温度裂缝不能算是沥青路面的早期损坏，是属于一种正常的力学行为，但对于其带来的影响，需通过养护工作采取一定的措施加以弥补.半刚性基层沥青路面反射裂缝指沿开裂基层向上方扩展到沥青面层而形成的裂缝.很显然，反射裂缝的产生首先归因于半刚性基层的开裂，然后再经行车或温度、湿度变化引起沥青面层开裂.根据开裂原因半刚性基层开裂可以分为两大类：荷载型裂缝和非荷载型裂缝.正常条件下，我们更关注半刚性基层的非荷载型开裂.半刚性基层非荷载型裂缝包括：温缩裂缝和干缩裂缝.在基层开裂过程中，如果水进入路面结构内，虽然水和水泥稳定材料中的细颗粒在开裂破碎后能形成胶液，对开裂有一定重愈合作用；但在交通荷载作用下，由于压力水的渗透，水泥稳定材料的开裂也可能被加速.因为横向开裂，使半刚性基层成为被裂.缝隔开的板结构.板块之间的剪应力靠裂缝表面啮合实现，其传递随时间、年平均温度以及温度梯度而变化，从而使基层中对应产生不同的应力分布.当传荷能力很小时，一旦裂缝表面处拉应力消失，垂直于裂缝的拉应变就比板中间大得多.同时，在开裂处路基垂直应力增加，使得路面受力状态更加不利.在基层出现裂缝的位置，汽车荷载及温度荷载在裂缝对应的上方造成应力集中，从而导致沥青面层产生反射裂缝.3路面耐水特性

沥青路面的水损坏已经成为沥青路面早期损坏的一种主要模式.整个水损坏过程包括：静水损害和动 水损害两个方面.大量研究表明[4-6]，动水压力作用是引发高速公路沥青路面水损害的重要原因，动水压力与行车速度的平方成正比，随行车速度呈级数增长，而超载又加速了损坏进程.根据实地调查我国半刚性基层沥青路面水损坏从发生的形式上主要分为两种类型：自上而下的路面水损坏和自下而上的水损坏.自上而下的路面水损坏表现形式主要是表面松散和坑槽.它的形成条件是水能够渗入表面层，但继续往下渗透比较困难，同时存在外力作用的环境.据国内外的研究认定，沥青路面的空隙率小于8％时，沥青层中的水在混合料内部以毛细水的形式存在，在荷载作用下一般不会产生大的动水压力，不容易造成水损坏；而对于排水性沥青路面空隙率大于15％时，水能够在空隙中自由流动，也不容易造成水损坏.当路面实际空隙率在8％～15％的范围内时，水容易进入并滞留在混合料内部，在荷载作用下产生很大的毛细压力成为动力水，造成沥青混合料的水损坏.该类水损坏的进程与荷载的大小、频度有关.在初始阶段：集料与集料之间发生剪切滑移，伴有沥青膜移动和脱落；剪切应力超过沥青与集料的粘附力导致附着力丧失，但这个过程很短.在这个阶段，它往往局限于表面层发生松散和坑槽，如果及时修补，路面性能可以很快恢复；但是如果不及时维修，损坏面积将扩散很快.所以对该类水损坏要在其发生的初始阶段，尽快维修遏制其发展速度，尽量减小对路面的损坏.当半刚性基层沥青路面的沥青层较薄时，路面的水损坏经常是自下而上发展的.此类水损坏主要由于半刚性基层本身的强度较高，细料含量又多，非常致密，透水性差，同时又存在一定的裂缝.水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排走，只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚.沥青层和基层之间的界面条件将从想象中的连续状态变为滑动状态或半连续半滑动状态.沥青层底部的弯拉应变将可能成为控制指标，在交通荷载作用下，下面层将有可能早于基层首先发生弯拉开裂，并逐渐向上扩展.而且由于半刚性材料本身的微裂，导致水在半刚性基层内流动，使得半刚性基层不断松散.这种类型的水损坏基本过程见图4，且主要发生在雨季或梅雨季节以及季节性冰冻地区的春融季节，损坏之初一般都先有小块的网裂、唧浆，然后松散形成坑槽，发生水损坏的地方一般是透水较严重且排水不畅的部位.4路面荷载特性

公路沥青路面设计规范中，进行半刚性基层层底拉应力验算时，轴载换算系数取8，标准设计轴载为100kN.下面做一个 简单的比较，当轴载从100kN增至300kN时，不计其他因素的影响只考虑换算指数变化得到的轴载换算值，见表1.表中结果直观显示，在相同的换算系数等于8条件下，随着轴载的增加换算成的标准轴载数值增长惊人，更不要说轴载超过l30kN时，变化换算系数的影响。高速公路“渠化交通”明显，各车道具有事实上的明确分工.在通车运营阶段，超车道承受的重轴载以及轴载次数很少，行车道或重车道承担了绝大部分的轴载作用次数及重或超重轴载.超车道和行车道路面实际上成为了2个明显不同的路面.从养护角度，宏观上应把高速公路不同车道作为不同的路面来看待，分别进行养护检测和养护方案设计.尽管路面在横向是一个完整均匀的路面结构，但由于不同车道路面的使用性能和承担的轴载差别巨大，理论上已构成完全不同的路面，在养护中应当分别采取有针对性的、不同的维修措施.5路面养护特性

沥青路面的损坏可分为两类：结构性损坏和功能性损坏.路面的初期损坏为功能性破坏，损坏发生于路面面层内，此时路面的整体强度（弯沉）依然很高，损坏原因不是结构整体强度不足，而是局部抗力不足.病害由局部沥青混凝土结构薄弱处产生，并逐步向周围发展，导致上面层产生细小裂缝，裂缝的出现使得水有机可乘，进而加速中面层、下面层的破坏，沥青层的有效厚度逐步减小，面层整体抗力亦逐步降低.随着病害继续向深层发展，路面结构组合抗力效应降低，导致破坏速度加快，而破坏速度加快反过来使结构组合抗力效应加速降低，最终导致路面破坏速度越来越快.对于结构性病害，为恢复和维护半刚性材料层的“板体性”，必需进行基层修复或补强设计.而半刚性基层损坏后没有愈合能力，且无法进行修补，给沥青路面的维修养护造成很大的困难.半刚性基层“补强”设计在理论上成立，在现实中却很难实现.对于非结构性病害，则只需进行沥青混凝土面层维修恢复路面使用功能，同时起到保护基层的作用.许多路面在损坏初期开挖基层往往是完好的，弯沉并不大；但在路面损坏后开挖，基层结构可能已经松散.因此，当沥青混凝土面层发生早期非结构性病害时，要尽早维修以保护基层不受气候与轴载侵害，避免发展为结构性病害.6路面结构特性讨论

结合前面分析总结半刚性基层沥青路面结构特性见图5.根据图中内容逐项分析不难发现：

1）通过对半刚性基层沥青路面水损坏的分析，可以发现半刚性基层沥青路面的内部排水性能差是其致 命的弱点.在多雨潮湿地区和季节性冰冻地区，来自沥青路面的自由水很容易从裂缝、沥青混合料离析及较大的空隙率进入路面结构内.而在冰冻地区，由于雪融、冰融形成的自由水和游离水也不可避免地进入路面结构.所以对于半刚性基层沥青路面，如果能够很好做到封水、排水，不让水滞留在路面结构层内将会有效地改善路面水损坏的程度。第27卷第6期河南科学

2）半刚性基层特别致密，水无法通过基层排走，因此排除非规范施工因素，水是结构层层间界面条件发生变化的主要诱因.在荷载的作用下，沥青层和基层之间的界面至少在局部地方从理想中的连续状态变为滑动状态或半滑动状态.路面的设计寿命是建立在一定假设条件下的，而实际上这种假设不是一直成立的，所以这应该是造成路面使用寿命缩短的设计原因.3）路面裂缝是客观存在的，其表现形式可能是从路表面产生，向下发展，也可能是上、下面对应产生，或者由下向上延伸.除了荷载的影响外，不同的地区路面主导裂缝不同.在北方寒冷地区，以温缩裂缝为主，由于基层的开裂使路面温缩裂缝的程度加重或提早发生.而在温暖地区，则主要是半刚性基层开裂引起的反射缝，沥青层的温度收缩加剧基层裂缝向上扩展.裂缝的防治是比较困难的，但关键是出现裂缝后如何对待，这一点对养护工作至关重要.4）半刚性基层沥青路面对大交通量及重载交通的敏感性大，而超限超载现象在我国又是客观存在，且比较严重.因此，要防止路面早期损坏，必须首先治理超限超载车辆.5）半刚性基层损坏后没有愈合能力，且无法进行修补，给沥青路面的维修养护造成很大的困难.当沥青混凝土面层发生早期非结构性病害时，要尽早维修以保护基层不受气候与轴载侵害，避免发展为结构性病害.因此，半刚性基层沥青路面的结构特性决定了整个路面使用寿命主要取决于半刚性基层的使用寿命.为保证路面使用寿命必须采取相应的措施尽力确保设计条件的成立，避免半刚性基层非正常损坏.6）针对半刚性基层沥青路面结构的特性，为防止路面早期损坏避免大、中修养护的提前到来，必须根据路况特点有针对性地实施路面预防性养护.参考文献: ［1］沈金安，李福普，陈景．高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策［M］．人民交通出版社，2004：69－84。

2］曾梦澜．面—基层间接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响［J］．公路，2005（1）：25－30.［3］严二虎，沈金安．半刚性基层与沥青层之间界面条件对结构性能的影响［J］．公路交通科技，2004（21）：15－18.［4］李福普．高速公路沥青路面的早期损坏与预防性养护［J］．石油沥青，2005（1）：1－6．

［5］王笑风．高速公路半刚性基层沥青路面预防性养护体系研究［D］.西安：长安大学，2007． ［6］罗志刚，周志刚，郑健龙，等．沥青路面水损害分析［J］.长沙交通学院学报，2005，21（3）：23－26。

AnalysisontheStructurePerformanceofthe Semi-RigidBaseAsphaltPavement WangMingyuan（ZhengzhouMunicipalEngineeringParentCompany，Zhengzhou450007，China）

Abstract:Aimedattheprematuredamageofsemi-rigidbaseasphaltpa

vement，thepaperanalyzesthecharacteristicsofthesemi-rigidbaseasphaltexpresswayinChinafromseveralaspectsoftheinterfacestateofdifferentstructurallayers，thepavementcracking，theload-bearingabilityofthepavement，thepavementmoisturedamageandthe pavementmaintenance，andputsforwardsomepreventivemeasurestopreventtheprematuredamageofsemi-rigidbaseasphaltpavement．

Keywords:roadengineering；semi-rigidbaseasphaltpavement；pavementmaintenance；thepremature damage。

第三篇：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

第四篇：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

[1]《公路工程质量通病防治指南》，2003年 [2]张登良，沥青路面，北京，人民交通出版社1998 [3]郝培文，沥青路而施工与维修技术，北京，人民交通出版社2001 [4]沙庆林，高等级公路半钢性基层沥青路面，北京，人民交通出版社1998 [5]沙庆林，高速公路沥青路面早期破坏现象及预防，北京，人民交通出版社2001

第五篇：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