沥青路面产生裂缝的成因及防治策略

沥青路面产生裂缝的成因及防治策略

秦宇飞

黑龙江龙捷市政轨道交通工程有限公司黑龙江哈尔滨150000

摘要：对沥青路面裂缝的形成、危害、影响因素以及作用机理进行了深入分析，最后提出了切实可行的防治措施。

关键词：沥青路面，裂缝，防治，策略

沥青路面在使用期开裂是世界各国普遍存在的问题，不论其基层是柔性的还是半刚性的。路面裂缝的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，从而加速路而破坏。

一、沥青路面裂缝产生的成因

（一）设计或施工不当所引起

(1)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。

(2)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接裂缝且往往相当密。

(3)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。

（二）路面在外力的碾压自然病劳

由于沥青路面所随的累积交通量超过其设计极限，将导致路面疲劳开裂和裂缝，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。

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。

（三）路面结构的收缩变形所致

当无限长的路面结构收缩时，一旦面层与下层表面间的磨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。

对于半刚性路面，水泥稳定类基层通常没有施工缝，因此，这些结构导易于产生天然横向缩缝。

低质的施工材料施工材料质量会从整体上影响公路路面施工质量，以及裂缝形成的概率，实际的公路施工中，一些施工企业为了控制成本，随意选择低质低价施工材料，如选择过细的沥青混合料，结合料的掺入量太少、不达标，或者混合料内部的集料级配达不到规定的标准，石料含量过低等，沥青内部各类材料配比不科学等，以及所选的沥青材料延展性差、韧性不达标，粘合度低等都可能引发后期的裂缝问题。

（四）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。

（五）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。

（六）施工因素

1、软土地基沉降

在含水量较高、强度低、孔隙比大、压缩性高的软弱土层即软土上修筑路基，若处理不当，往往会发生路基失稳、过量沉陷和不均匀沉降，路面产生纵向裂缝，导致公路破坏或不能正常使用。为了保证公路路基的稳定性，必须对公路经过地段的软土进行加固处理，使软土排水固结，使路基的不均匀沉降逐渐减小。

2、路基压实度不足

路基压实是路基施工过程中的重要工序。亦是提高路基路面强度与稳定性技术措施之一。土是三相体，土粒为骨架，颗粒之间的孔隙为水分和气体所占据。压实的目的在于使土粒重新组合，彼此挤紧，孔隙缩小，土的密度提高，形成密实整体，最终导致强度增加，稳定性提高。由于路基局部路段压实度不足，会导致公路路面出现纵向裂缝和横向裂缝。

3、路面基层施工质量低劣

由于抢工期、赶进度，造成料源紧缺，原材料质量难以保证，不能按照施工规范的要求施工。半刚性基层没有合理的龄期，放松对工程质量的控制，使得基层和底基层质量低劣，造成基层网裂破坏，反射到面层，面层出现网裂。

4、沥青面层颗粒离析

沥青面层集料大小颗粒离析局部粗集料偏多，细集料偏少；不易压实。矿料与沥青的粘结力小，抗剪强度低，容易出现龟裂和松散。其原因有以下两个方面：

(1)集料颗粒组成不均匀性大

目前，沥青混合料所用集料多为个体小石料厂生产，生产的石料规格不稳定，往往同一沥青拌和站由几家石料厂供料，造成集料颗粒组成不均匀性大。虽然在沥青混合料拌和时，在拌和机内要对集料进行二次筛分，但二次筛分不能解决原材料的不均匀，造成沥青混合料的级配变化较大。

(2)运输和摊铺过程中造成粗细颗粒离析。热拌沥青混合料特别是粗粒式沥青混合料，从拌和机向运料汽车上放料时，由于落高大，出现沥青混合料离析。沥青混合料从运料车上倒入摊铺机受料斗时，再次出现离析。当运料汽车倒完一车料开走后，摊铺机受料斗两翼板上积料含粗集料较多，细集料较少，所以受料斗两翼板应及早翻动，使积存料与较多体积的混合料混合，减少混合料离析。

二、新建沥青路面裂缝的预防

（一）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。

（二）路面结构设计

显然，所设计的道路必须能适应所随客观存在的交通荷载水平和温度条件。若道路随载力不足，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

3、沥青混凝土配合比设计

沥青混合料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，以及路表特恶性循环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％，可以使用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。

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，变形率越大，且不存在低温脆化问题，效果最佳。

5、严格控制沥青混合料的质量。

(1)沥青的选取。选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进l：3沥青。在条件许可的情况下，可在沥青中掺加各种类型的改性剂，以提高基性能指标。

(2)集料的选用。骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一业数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低骨料的含水量。

(3)混合料级配的确定。沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性，路面表面特性和耐久性是两对矛盾，相互制约，照顾了某一方面性能，可能会降低另一方面性能。混合料配合比设计，实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优化设计，根据当地的气候条件和交通情况做具体分析，尽量互相兼顾。

6、严格控制施工质量。施工质量控制不严，早期破损必然出现。所以沥青路面施工具体要抓好以下几方面：

(1)严格控制沥青混合料的拌和质量，拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理；加大马歇尔试验频率，严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标，必要时对混合料进行特殊配合比设计。

(2)保证基层顶面粗糙度。改善基层材料级配，增加粗骨料，提高大中粒径集料含量；控制最佳含水量，改进碾压方法，避免过振过湿，不能使基层顶面形成灰浆硬壳，不能用细料进行压实后找平。

(3)合理洒布透层油、粘层油。在进行各层铺筑前，必须保持顶面清洁。用沥青洒布车喷洒时，应保持稳定的车速和喷洒量，不能流淌和形成油膜，更不能有空白，并立即撒布石屑或粗砂，用钢筒式压路机稳压一遍，将多余的浮料扫走。

(4)提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时，运距不能过远，摊铺温度应控制在130℃一50℃为宜，摊铺厚度均匀，压实设备数量应配套，速度控制在2m／min左右，碾压遍数不能太少，以免混合料孔隙过大；一般不能进行补料，尤其是下面层；基层雨后潮湿未干，不得摊铺，更不得冒雨摊铺；纵向、横向接缝应紧密、平顺，各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。

7、加强裂缝的防治

沥青路面裂缝问题出现后必须引起充分的重视，要立刻对裂缝加以修补，防范水体的渗透，实际的裂缝处理工作中应该根据裂缝的大小、方向、宽度等作出有针对性的处理，例如：宽度<6mm的裂缝，可以采用刷洗的方式清除裂缝中的污染杂物，再注入热沥青，以此来添补裂缝，做好封闭式防治：相反，当裂缝宽度较大时，则要在杂物清理基础上，借助沥青砂或混凝土等加以补充，并振捣牢固，或者直接引入乳化沥青混合料来添补裂缝。对于更加细的裂缝则可以借助刷油，涂油等。

8、注重超载控制

超载运输是引发路面接缝、造成路面故障的一大原因，实际的交通运输过程中，必须做好超载控制工作，一方面从交通运输工具自身入手，例如：增设车轮后轴来优化车轮对略面的作用力，保护路面安全；另一方面则要加大路面运输监管力度，对于超载型车辆要给予警告，防止由于超载引发的路面裂缝问题。

结束语

路面交通运输支持着整个社会的运转，保护好路面，做好沥青路面施工，分析沥青路面裂缝产生的原因，采取科学的防治措施．控制裂缝的产生，保护好沥青路面，才能从根本上确保道路的长期使用，维护交通运输安全。

参考文献:

[1]高水淼，桥梁施工中有关裂缝问题的研究[J]，东北企业文化2014（1）：270-271

[2]田耀娟，桥梁施工中关于裂缝方面的问题[J]，中华建设，2015（1）：154-155

[3]吴滨辉，李斌峰，张颖，道路桥梁施工中的裂缝成因及预防措施，建筑工程技术与设计，2016年6月下