沥青路面裂缝成因与防治对策探讨.doc

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。
1 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。
3 .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，认真处置裂缝。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