高寒地区沥青路面裂缝原因与对策

高寒地区沥青路面裂缝原因与对策

于立广

中铁四局集团第一工程有限公司

摘要：由于裂缝是制约高等级道路建设和行车安全的主要原因之一，因此加强对沥青路面裂缝控制十分重要，本文以高寒地区为例，归纳了沥青路面裂缝的基本类型和形成的因素，对裂缝问题进行认识和剖析，就可以避免裂缝进一步扩展，确保道路交通的安全。

关键词：高寒地区；沥青路面；裂缝

因为高寒地带有着特殊的自然环境和气象等自然原因，在高海拔、严寒地带山岭区的路面上，沥青路面发生的各种裂纹、车辙和雨水侵蚀等症状逐步显露起来。所以，在国家高速公路施工中，对如何使沥青路面的耐久性得以合理改善、延长道路使用时间越来越关注。本篇论文针对高寒山区沥青路面耐久性开裂问题加以研究，并据此提出了针对性的裂缝治理措施[1]。

一、高寒地区沥青路面裂缝原因

（一）半刚性水稳层开裂造成路面反射裂缝

半刚性水稳层大都是由无机结合料按一定的比例构成，水稳层的裂缝主要产生于其温度收缩、干燥收缩和疲劳荷载的作用。温度收缩是因为，水稳层的无机粘接稳定料由固相、液相、气相组成，在温度的影响下，其体积都会改变，随着时间的推移，其表面上呈现出了总体膨胀和总体收缩。干燥收缩指的是，无机结合料内部由于水分蒸发导致含水率变化，同时，还有毛细管的表面张力的影响，晶体之间、晶体与胶体之间、胶体与胶体之间的影响，以及碳化脱水的影响，从而造成了体积的改变。疲劳破坏，通常来说，由于沥青混凝土的抗拉强度远低于其承受的抗压强度，在温度、湿度和汽车的影响下，在沥青混凝土的下表层在拉应力的影响下，会出现较小的、较短的裂缝，其初期裂缝不易察觉，裂缝不断扩展，并且向表面扩展，最后出现贯穿性裂缝和网状裂缝，从而造成了道路的损坏[2]。

（二）由于路基冻融引起的裂缝

在高原高寒地区，冻融水对路面的寿命作用也不容小觑，原因是由于道路上总含有更多的毛细水，因此更多的地方具有了集聚雨水的功能。在冬天温度下降时，随着时间的推移，路基表层的道路表面的凝结冰会最先消融，在地下水供应充足的前提下，毛细水会在凝结线上凝聚形成了破冰船，体积变化使道路出现冻胀现象，在汽车压力的影响下产生了裂缝；当春季气温逐渐回升时，路基表面的凝结冰先开始融化，而路基下层的凝聚冰温度却还很低没有融化，而融化的冰水也不能立即流走，这在基层与路基表面之间就形成了泥水的混合层，其其强度是非常低的，这就使得路面与基层之间的结构悬浮在泥水层上，当车辆荷载经过，强度不足的地方开始沉陷，而在车辆的作用下，路面也就被拉裂了开来。

（三）车辆不断通过引起的裂缝

沥青混凝土地面因为各种原因而没有达到足够的强度，在汽车车辆的重复载荷下，会发生弯拉疲劳，在路面的下面层也产生拉应力，这种拉应力会随路面结构深度的增大而减小，路面表面也会发生相应的拉应力，其强度要高于下表面，在这种压力的影响下，沥青颗粒与颗粒之间也会发生外部的拉应力，沥青颗粒与骨料之间也会发生相应的拉应力，这种拉应力超过沥青颗粒与颗粒之间、沥青颗粒与骨料间的屈服强度时，就会出现细小的裂缝。在外部荷载的影响下，这些裂缝会越来越多，并且由一些细小的裂缝开始连接起来，最后发展成为更大的裂缝，裂缝会越来越深，最后延伸到整条沥青道路上。路面结构因其承载力不够而产生的裂缝具有发展迅速、范围广、毁灭性大等特点，对路面结构的正常运行造成了很大的不利影响[3]。

（四）由于温度引起的裂缝

在高温条件下，沥青混凝土的塑性和流动性能良好，甚至在行车荷载条件下也能保持良好，但是在低温条件下，其塑性和流动性能会迅速降低。在高寒区域，温度会有很大的波动，温度下降到0摄氏度后，沥青混合料会变得很坚硬，此时其延伸性和流动性都很差，在半刚性基层中会出现拉应力，同时，沥青混合料间的拉应力也会逐步加大，如果混合料间的拉应力增长超出了半刚度基层间的拉应力，那么，就会出现路面裂缝。在春季，在气温上升的时候，形成了高温裂缝的柏油混凝土层就会被封闭起来，到了冬天，当温度比较低的时候，柏油混凝土路面就会再一次的收缩，于是就会有新的裂缝，但是这种裂缝要小于上一次的裂缝，因为上一次的裂缝吸收了大部分的应力，但是这种裂缝会增大原本的裂缝的宽度，从而使得对道路的损伤变得更加的糟糕。除了季节气温的波动会造成道路裂缝之外，日间气温的波动也会造成道路破损，这种破损很难察觉，但却真实地发生着。另外，随着沥青逐渐老化，水泥石的塑性下降，导致了水泥石的裂缝加剧。沥青路面的温缩开裂并不只发生在高原高海拔、高寒冷的地方，在任何海拔、任何温度的地方都发生，同时沥青路面随着使用时间的增长裂缝也不断增加。

（五）路面剪切开裂

大量路面结构破坏的例子证明，半刚性沥青路面结构层的损伤，主要成因是由于结合面的最大剪应力远大于在沥青路面耐久性结构层中可承载的最大剪应力，这就是在零点五刚性沥青混合材料中的最大剪切能力。在道路开通的地方，因为道路互层粘着能力一般很大，同时道路的基层也是个实体，在车辆的继续行驶时，基层之间的黏附性就会减弱，甚至可能发生互层的脱节。在车辆行驶过程中，层间的粘结性能会下降，甚至会出现层间的脱节。在汽车行驶的时候，尤其是在重车制动的一瞬间，剪应力最大，而沥青间的屈服密度低于剪切应力，于是，道路就会产生裂缝。降雨通过缝隙渗入沥青混合料时，沥青混合料的分层损坏加剧，形成了一个由沥青混合料引起的路面裂缝的恶性增加

[4]。

三、高寒地区沥青路面裂缝对策

（一）提高施工质量

在路基和路面工程中，严格执行《公路工程路基路面工程施工规范》和相关的设计规定，对工程质量和技术指标进行了严格的控制的同事，还要架起那个对基层水泥用量、面层拌和物品质、基层厚度、压实度和平整度都得到了严格控制。基础的铺砌工艺的优劣，直接影响着混凝土稳定地基的干缩性和抗冻裂。所以，在基础工程建设中把好了各个环节的施工工艺关，最大程度的减少了因为工艺问题而引起的路基开裂。

（二）完善裂缝设计方案

考虑到高寒地区的交通量与交通组成特点，在保证道路结构的承载力与抗滑性的前提下，兼顾道路结构的稳定性与安全性。针对这一问题，本文对其进行了详细的分析。在此基础上，上面层采用道路专用增强纤维掺量为0.1％的改性沥青玛蹄脂碎石混合料，在路面上添加6 cm的沥青稳定碎石过渡层。这样，既保证了整个路面的强度、刚度和稳定性，同时也为防止裂缝在路面表面的反射提供了一种新的技术手段。该系统在确保技术、功能合理的情况下，不会在经济成本上造成额外的投入，取得了较好的技术经济效益。

（三）保障机械设备质量与人员专业水平

在公路建设中，沥青混凝土路面的施工质量主要取决于拌合设备、运输设备、摊铺设备和压路机的技术和工作人员专业能力。在进行施工机械设备的选择时，要注意选择能够适应高海拔、空气稀薄、气候寒冷的特点，并且还要具有故障率低、能够满足工期的特点。在工作人员配置中，必须选择能够适应在高海拔地区，能够在严寒、低氧的环境中生存的健康人员，同事还需要有一定的工作经历和技术水平[5]。

结论：

综上所述，沥青路面裂缝既影响路面美观，而且还存在一定的安全隐患，使路面整体稳定性和平整度得到减少，并且由于水分的渗透，会导致基层与土基承载力下降，加重了路面的损坏。因此，应针对实际状况，采取相应的预防和控制方法，使运行车辆的安全得到有效保障。

参考文献：

[1]谢红星，刘旭强.高寒地区公路沥青路面施工与控制策略分析[J].石化技术，2019，26(02):328.

[2]魏光亮，宋文利.高寒地区沥青路面防裂缝技术的探讨[J].中国标准化，2017(14):200-201.

[3]张春成.高原高寒地区沥青路面裂缝原因与对策[J].国防交通工程与技术，2015，13(S1):68-71.

[4]袁艳顺.高寒地区公路沥青路面施工与控制[J].黑龙江交通科技，2014，37(07):14.

[5]刘剑秋.浅谈高寒地区沥青路面破损的原因及对策[J].中国城市经济，2011(20):183.