沥青路面裂缝产生的原因及防治措施.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：葛晓耘（1987）女，汉族，河南省淮阳县人，本科，研究方向为道路与桥梁工程。-145-沥青路面裂缝产生的原因及防治措施 葛晓耘 淮阳区公路管理局，河南 周口 466700 摘要：摘要：沥青路面在使用一段时间后，因车辆荷载及自然环境等原因，许多沥青路面会过早出现病害，且许多路面结构尚未达到使用年限。沥青路面出现病害，如坑槽、车辙、裂缝和油污等。裂缝病害最为普遍。如果不注重养护，很有可能会导致路面严重开裂。所以，为了降低裂缝所造成的负面影响对路面表面开裂的问题进行分析，结合实际工程项目，提出了相应的预防措施和措施，目的是改善道路性能，促进路面工程的可持续发展。关键词：关键词：公路工程；沥青路面；裂缝；防治 中图分类号：中图分类号：U291 0 引言 柔性基层或者是半刚性基层，在长时间的使用后，沥青路面都会出现不同程度的裂缝。早期裂纹的出现，对沥青路面的使用性能没有明显的影响，但后期会因降雨、积水和周边环境水分的增大而发生严重现象。在长期使用中，若处理不当，还会产生路面冲刷、粘结、开裂等危险。这给机动车的安全性带来了极大的威胁。所以，开展沥青路面反射裂缝研究具有重要的意义和价值。1 公路工程沥青路面裂缝类病害类型 1.1 纵向裂缝 纵裂是公路沥青路面建设中普遍存在的病害，甚至有些路段还会出现横纵交叉分布现象。通常情况下，路基填方处或者沉降变化界面施工过程中会产生一定的纵裂，并伴随有一定的沉陷现象。在路面产生纵缝后，将不可避免地产生上宽下窄的局部裂缝。1.2 横向裂缝 与纵向裂纹不同，横向裂纹多为与路面结构相垂直的裂纹。造成横裂缝的原因有很多，裂缝的种类也各不相同。断裂形式有承载力断裂和不承载力断裂。前者是指超载，在外界因素的作用下，道路和车辆会产生裂纹，导致沥青路面结构产生裂纹而造成损伤，这种情况经常是因为结构设计有缺陷或者是对工程质量过不去。在汽车荷载作用下，其抗拉强度比半刚性地基材料要高。另外，车辆荷载继续作用下，底部裂缝向上部结构反射，裂纹也会在沥青路面上产生。沥青材料在高温环境中有良好的应力松弛，温度变化不会超出温度应力，在自己的承受范围，抵抗，但如果温度快速降低，在很短的时间内，沥青材料就会开始硬化和收缩。在沥青混合料中，若其应力松弛程度达不到温度应力增大的要求，将导致沥青混合料强度增大。由于沥青铺面是一种外在的约束，如果铺面内部产生的拉、缩应力大于其承载能力，将导致铺面开裂。此时，由于沥青混合料的缺乏，将引起基质的剥落，对路面造成了较大的损伤，并产生裂缝。1.3 网状裂缝 裂缝形成点阵是由汽车在沥青路面上行驶而引起的，经常会引起地表坍塌和山崩。所谓“网状裂隙”所构成的一种“安全网”，其实就是由若干纵深裂隙相互交错而成。纵裂是在列车行驶间隔处提前产生，且随行驶时间延长，纵裂之间会产生一定程度的横裂。各种裂隙有的相连，有的错开而构成裂隙网。若发生网状裂纹，将使沥青路面受到严重破坏，并使其平整度大大降低。2 公路工程沥青路面裂缝类病害产生原因 2.1 设计原因 在铺筑沥青混凝土时，应加大设计力度。如果存在瑕疵，就极有可能导致沥青路面病害。总体来说，最大的问题在于设计上的不足：在设计上，对于环境方面的考虑不够全面，当高速公路上的交通负载完工后，就很难处理好。易出现裂缝现象；道口设计与实际不符，引起地面沉陷、道口裂缝；埋设管线的设计埋深与工程实践不符，土基压实度不一致会引起路面中国科技期刊数据库 工业 A-146-横向裂缝；另外，在设计时，因材质的不合理、未与排水工程的实际设计相结合等原因，也会引起路面裂缝等病害。2.2 施工材料原因 沥青混合料是决定沥青路面品质的物质依据。普通的沥青铺装材料是由沥青和矿物质组成的。沥青原料的品质是由柏油胶水决定的，但是由于采办工作极具挑战性，厂商经常会在采办时缺少综合对比与试验。因为利益的行为，大部分优质的沥青材料现在都是一种蜡的状态，而且它的长度越短，这就造成了在处理沥青和其他敏感问题时，很难形成联系，黏着力强，但并不影响第二、抗裂性和稳定性都较差，不耐温度变化，最终使表面开裂。矿藏对沥青混合物的强度有影响。若矿床的工艺参数达不到工程要求，则会引起沥青路面过早开裂。2.3 道路施工原因 基层施工和面层施工两个环节是引起路面裂缝病害的关键因素。对于基层铺装项目，应在基层铺装完成后，及时铺装构造层。长期运行后，在汽车荷载的作用下，基底表层土将发生软化，并对其强度、稳定性产生影响。在制备无机石灰粉时，如果添加量少，搅拌均匀，含水量过高或过少，均会引起沥青路面边坡强度降低，出现过早开裂等问题。在铺装沥青路面过程中，由于没有对所用的建材进行严格的试验，使得不同种类的沥青混合料配比不合理，造成了路面裂缝的产生。同时，过高的热、湿温度和过高的雨季作业也是造成沥青路面裂缝的主要原因。2.4 外部环境原因 外界环境的作用主要体现在季节变化，车辆载荷，气温等方面。在这些研究中，最主要的就是由于温度的改变所造成的一系列效应。在沥青路面上出现的横向裂纹最多，严重影响了路面的使用性能。由于温度的改变，导致了两道裂缝的出现。随着气温的降低，出现了收缩裂缝，并引起了路面的收缩裂缝；另外一类是在沥青材料的张应力大于其自身强度的情况下产生的热疲劳裂纹。在连续的雨、雪条件下，外环境温度会迅速降低，而内环境中的表面层和下层会发生明显的半刚性收缩和开裂收缩。当荷载作用于路面后，缩缝会逐渐扩展至路面，产生反射裂缝。3 公路工程沥青路面裂缝类病害防治措施 某公路工程为双向四车道：路面结构形式为 4cm细粒式改性沥青混凝土（AC-13I）+6cm 中粒式沥青混凝土（AC-20I）+7cm 粗粒式沥青混凝土（AC-25I）+热喷改性沥青防水层+36cm水泥稳定碎石基层+18cm水泥石灰稳定土底基层。近几年来，车流量每年都在增加，路面的服务质量降低，路面开裂。3.1 路况调查分析 实地考察发现，东段和西段全部铁路线的路面劣化指标都是“优秀”，局部路段的 PCI 评价较差。对道路的破坏程度以行车道为最，其破坏程度为“严重轻”：行车道超车道路肩。在实际工程中，对路面碎石状况的判断，除了与汽车行驶情况有关外，还与路面的压实度和路基强度有关。本文还进行了路面钻芯取样：横向裂缝处芯样结果显示，发现大多数裂缝为箱体端部裂缝，也就是反射裂缝。另外，也有少部分试样基体没有产生裂纹，裂纹主要集中于沥青层及表层的热缩裂。纵向裂缝处芯样结果显示。很多裂痕没有延伸到底部，只延伸到了表层。这是因为最上层的沥青层年代久远，很硬。在重荷载作用下，沥青路面将承受很大的剪应力，从而在其纵向上形成细小的裂缝，若得不到及时的处理，将有可能发展为裂缝。3.2 沥青路面裂缝 通过对该段沥青路面的观察，将其划分为两种主要类型。裂缝分布不均匀，以中下为主。第二类裂隙为自底向上发育的水稳性反射裂隙，需要有针对性的进行防治。（1）轻度裂缝 裂缝宽度在5毫米以下，裂缝壁已破裂或未破裂，没有裂缝或有少量分支，裂缝规整，可视为轻微裂缝。对这种裂纹，首先要做好防滑处理，然后才能清理干净。最后灌注热沥青材料。（2）重度裂缝 裂纹的宽度在 5 毫米以上，并在全路面上延伸，裂纹壁呈弥散状，裂纹或有孔洞或凹陷，并且有多条裂纹同时存在时，可认为是严重裂纹，可采用开槽法处治。中国科技期刊数据库 工业 A-147-首先就是开槽尺寸。沿着裂缝做裂缝处理，测定裂缝的长度及裂缝的破坏程度。在这个项目中，长方形的沟槽宽度可以按照实际受裂缝影响的范围来决定，通常会比实际受裂缝影响的沟槽宽大约 15 厘米。下槽宽均在 100 厘米以上。第二个是开槽深度。针对表层裂纹，依据裂纹的实际状况，首先打磨一层 4 厘米厚的粗沥青。如果没有裂纹，便可停止铣刨施工。如果有裂缝，继续向下铣刨施工。再对裂缝进行黏合处理，对于水稳性裂缝为反射裂缝的，可直接在地基上部进行铣刨至基层顶面处。在沥青施工完成之后，对裂纹进行铣削并进行选择。首先，应该将槽内中的碎片清理，均匀洒布粘层油，以防止被撕碎粘不透水层膜铺设。再在沟槽底部均匀喷洒透水层油，改性沥青封口，逐层用 ac-25c 粗粒度的沥青混凝土和ac-20c中粒度的沥青混凝土进行充填。在硬化之后，将改性乳化沥青粘层油喷洒到沥青层间。（3）其他情况 若同时出现裂缝，如有唧浆、凹陷等病症，可采取注浆法处理。在配浆过程中，应保证各项技术指标达到施工的要求。把它们按照合适的比率混合起来。孔压的具体情况是：（1）挖深孔平台上的压力是 5 cm，压力孔布置在裂缝周围，间隔 50 cm。(2)浇注时，要注意浇注压力的控制，保持在 1.6 MPa 左右，注意路面的变化，防止路面的抬高。(3)当板材数量较多时，可采取断板方式，断板的断板时间不能超过 3 小时。（4）完成压浆施工后，无需对裂缝作开槽处治。根据压浆后裂缝浆液填充情况，采用热沥青灌缝处理即可。3.3 优化工程设计 在沥青铺装项目中，设计是一个重要的先决条件。为了使设计符合实际的铺装层要求，首先要确定铺装层的厚度。在弹性铺装中，要根据铺装等级、车流量、施工地区的地质条件、施工季节等因素来确定铺装厚度。其次，对沥青混合料的级配要进行认真的设计。以改善路面抗滑能力及抗车辙性能，高品质中国公路的宽度较大，并且采用了一系列的粗糙度，以增强对阻尼和车辙的抵抗能力。但是，因为使用的油量比较少，含气性比较大，载荷传递能力比较差，因此，在使用过程中极易产生裂纹，所以必须做好相应的处理工作。充分考虑了混合方式的选取及厚度分布。最后，做好应力吸收层和加筋层的设计。通过在沥青混凝土表层设置应力吸收层、加强层，可以有效地抑制反射裂缝的产生。在铺装层和铺装层之间，起到隔热作用。一般采用低模土工织物或碎石砂砾等来消除土体的应力。针对这一问题，本项目拟采用高强、高弹性的材料（如：网格网、玻璃纤维增强体、沥青纤维混凝土等）对其进行强化。另外，为了保证路面的连通性，还必须保证路面的最小铺筑厚度。4 路面病害处治部分施工工艺(1)铣刨面。为了防止铣削区的水分过多，应及时对铣削表面进行清洁。保证磨面无浆料，无微尘。不得出现夹层情况，保证铣刨面平滑。(2)第二步，玻纤格栅铺设。在安装过程中，应对玻纤格栅进行拉直，平整，并进行紧固。有水层的表面一定要平整，并且要用切割机切边。切槽装置不允许使用。在清理界面时，可以使用线刷将表面上黏附的细小灰尘清理一遍。在此基础上，将改性的乳化沥青均匀涂抹至乳化状态，再在此基础上涂抹止水剂。在用水泥加固砂砾边沿及其他部位时，应清除干净；（5）回铺。在注浆时，必须保证注浆高度与回填高度相符，不得出现高低不平现象。4.1 合理选择材料 研究表明，沥青含蜡量对沥青路面的强度有较大影响。所以，选用质量好，含蜡量低的沥青非常重要。在当前技术发展下，材料技术创新发展，沥青作为常用的路面铺摊材料，相关研究团队应予以技术支持，加大研发力度。相关企业在选择材料的过程中，也要根据其工程需求进行选择。随着高品质公路建设的不断推进，丁烯等橡胶类高分子材料在国内的应用越来越多。加入高聚物的主要作用是起到改性作用，使其与沥青等物质结合，增强其强度。4.2 落实养护要点 在进行公路建设的过程中，应注意公路建设的后期维护，并加强对公路建设的管理。在工程施工全过程中，必须严格执行标准。为了提高道路桥梁受损沥中国科技期刊数据库 工业 A-148-青路面的维修效果，技术人员需要提高他们的技能。在沥青路面维修作业中，施工问题应及时解决。工作人员还应严格管理路面施工材料，检查材料的质量性能，使其投入使用，不造成疾病。根据路面疾病的实际情况，制定强有力的养护计划。在维护过程中，制订了完善的维护方案，以增加道路和桥梁工程的压实度。技术人员还援引严格要求的沥青路面施工中，施工质量改善沥青路面施工，并结合实际情况，结合地域因素、环境因素、分析路面特征。根据工程要求和技术标准，严格审核气源和操作。道路的维护设施包括排水系统、下水道系统、人行道系统等。从而达到降低路面开裂的目的，延长路面使用寿命的目的。5 结束语 本文通过对沥青路面裂缝产生的原因进行了分析，并提出了几点建议。若得不到有效的改善，不仅会影响到我国公路建设的顺利进行，而且会给行车带来极大的威胁。因此，对沥青砼路面开裂的成因进行分析，并对其进行有效的防治，具有十分重要的意义。为此，必须从设计、材料、施工等多个层面上解决沥青路面开裂问题。通过对裂纹形成原因的分析，采取科学的处理措施，可以减少裂纹的发生。参考文献 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