瀝青路面裂縫原因分析及防治措施

黃金松

（海南省公路管理局儋州公路局，海南儋州571700）

瀝青路面裂縫原因分析及防治措施

黃金松

（海南省公路管理局儋州公路局，海南儋州571700）

結合瀝青路面橫向裂縫的調(diào)查分析，研究半剛性基層瀝青路面裂縫病害產(chǎn)生的原因和預防對策，這對于預防瀝青路面早期病害和延長瀝青路面的使用壽命具有重要意義。

瀝青路面；裂縫原因；防治措施

0 引言

近年來，我國交通行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，公路施工相關技術也在不斷地進步，瀝青路面裂縫的處理技術已經(jīng)有了很大的改善，無論是在施工過程中，還是在竣工后相關技術問題的解決上，都顯示出了很大的優(yōu)勢。

1 瀝青路面裂縫的不利影響

當瀝青路面出現(xiàn)裂縫后將會使道路使用質(zhì)量惡化。由于裂縫局部過大的應力會引起裂縫周圍路面結構逐步破壞，隨著水的侵入，路基土承載力降低會加劇路面結構的破壞。這將使得舒適性和安全性降低。瀝青路表出現(xiàn)裂縫是路況惡化的征兆，會對路面性能和耐久性產(chǎn)生不利的影響。這些不利影響包括：

（1）影響路面使用功能和品質(zhì)。裂縫的存在，會影響行車舒適和安全，也影響路面美觀。

（2）降低路面防水性，影響路面使用壽命。路表出現(xiàn)任何裂縫，都會使路表水有機會進入路面結構內(nèi)部，甚至進入對濕度敏感的路基土中，從而引起路面早期破壞。

（3）引起路基過大壓應力，易造成路面下沉。由于存在裂縫，造成路面板體不連續(xù)，在行車荷載作用下將加大板體邊緣的變形，從而在裂縫處傳遞過大壓力至路基頂面，造成路基沉陷，從而引起路面下沉。

（4）增大路面應力和變形，造成結構層提前破壞。上述的路面結構板體邊緣變形，會在路面結構內(nèi)（尤其基層）產(chǎn)生很大的應力和變形，在行車荷載作用下將縮短這些結構層的壽命。

（5）磨耗層沿裂縫的破壞。在車輛、水分、等因素的綜合作用下，磨耗層常會沿裂縫發(fā)生骨料或小塊瀝青的剝落。

2 瀝青路面裂縫病害調(diào)查分析

某公路,按照一級公路標準建設其路面結構為:18 cm厚水泥穩(wěn)定砂礫底基層+34 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層+6 cm厚AC－25下面層+5cm厚AC－20中面層+4 cm厚SM A-13上面層。該路通車2a后，整體道路狀況良好，局部路段瀝青路面出現(xiàn)了少量的橫向裂縫病害。

2.1 現(xiàn)場瀝青路面裂縫調(diào)查

現(xiàn)場瀝青路面裂縫調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)橫向裂縫是輕度裂縫，裂縫寬0.5～1 mm，有些裂縫是橫穿整個路面，長24 m左右;有些裂縫只是出現(xiàn)在半幅路面，裂縫長12 m左右。路面出現(xiàn)橫向裂縫的位置主要有:（1）在山區(qū)路段，道路有路基挖填方交界位置的路面，見圖1；（2）在有些橋梁、涵洞的兩頭即構造物后背接頭位置易出現(xiàn)沉降裂縫，見圖2；通過對多處橫向裂縫部位鉆芯取樣，發(fā)現(xiàn)橫向裂縫主要是從基層先開裂，然后反射到面層開裂;芯樣的面層部分呈不規(guī)則狀裂縫，縫寬為0.5～1 mm;基層部分呈直線型裂縫，縫寬為1～3 mm，或由于裂縫灌水浸泡后掉渣不成型，見圖3。這些裂縫主要是半剛性材料的干縮、溫縮特性引起的反射裂縫或由于不均勻沉降引起的反射裂縫。

2.2 瀝青路面早期破損的形成原因

（1）路面結構設計上的問題采用半剛性基層時只用彎沉控制設計，忽略層底彎拉應力是否合理，冬夏溫差對于半剛性基層和面層的溫縮開裂的作用。另外，設計時沒有考慮防止反射裂縫問題，路基路面應作為整體進行綜合設計。還有，結構層設計厚度太小也是導致路面早期破損的重要原因之一:路面面層受行車水平力和垂直力的綜合作用，在面層結構內(nèi)產(chǎn)生剪應力。從力學角度而言，這種綜合作用越大，面層產(chǎn)生的剪應力就越大。對車輛在公路上的不同位置進行受力分析可知，在車輛啟動、制動處，縱坡較大的坡道以及合成坡度較大的彎道內(nèi)側，路面面層所受車輛的水平力和垂直力的合力較大，較易發(fā)生剪切破壞。同時，據(jù)有關資料分析，剪彩應力對路面的破壞一般在路面表層的5～8 cm范圍內(nèi)，隨著深度的增加，其破壞影響逐漸消失[1]。

（2）施工質(zhì)量問題對透層油或粘層油的作用認識不夠，造成各結構層間連續(xù)性和粘結性差，如為降低工程造價攤鋪面層前基層不灑粘層油，或灑布工藝控制不嚴造成計量不準、油膜不均勻、不連續(xù)稠度;基層清掃不凈，殘余浮土、碎石、油污等形成隔離層。

（3）面層鋪筑過程中易出現(xiàn)壓實度不足，造成面層內(nèi)部孔隙率較人，使得瀝青混合料粘結力、防水性能下降，如碾壓設備不當或碾壓遍數(shù)不夠;拌和廠離施工現(xiàn)場較遠，運距過長，運輸途中瀝青混合料熱量損失較大，運至現(xiàn)場后溫度不能滿足鋪筑要求;為保工程進度低溫施工，或拌和過程中油溫過高致使瀝青老化。

（4）路面滲水公路路面面層損壞的一個很重要的原因是由于路面滲水所引起的。天氣降水滲到瀝青面層中而排不出去，這樣在汽車荷載及溫度變化的作用下，瀝青面層產(chǎn)生破壞。

（5）超、重載運輸問題超、重載運輸導致路面早期破壞、縮短路面設計使用壽命、增加額外補強或改建費用。因此，路面實際使用壽命與超限運輸之間的定量分析，是一個不可忽視的研究課題。

圖1 瀝青路面裂縫（一）

圖2 瀝青路面裂縫（二）

圖3 瀝青路面裂縫（三）

3 裂縫防治措施

3.1 裂縫防治

（1）通過降低半剛性基層收縮裂縫來減少瀝青面層反射裂縫。在半剛性基層設計和施工過程中通過合理設計、提高施工工藝等辦法進行有效預防和降低半剛性基層收縮裂縫來減少瀝青面層反射裂縫。a.嚴格控制半剛性基層材料組成，如集料的生產(chǎn)、規(guī)格、性能和級配。選擇集料物理性能和力學性能好的料場供料;集料按規(guī)格要求加工成3～4個料級，如粗、中和細料檔，確保設計集料級配合理、施工級配變異性小;采用骨架密實結構的集料級配，研究資料表明，骨架密實結構的半剛性基層混合料比懸浮密實結構的半剛性基層混合料的溫縮系數(shù)可以降低18%左右，干縮系數(shù)可降低31%左右。b.控制半剛性基層材料中細料含量和塑性指數(shù)。半剛性基層混合料中細料越多，細料所占比表面積就越大，半剛性基層內(nèi)部孔隙也就越多，干燥狀態(tài)下其收縮也就越大，所以要控制粒料中細料含量和塑性指數(shù)。研究表明:通過0.075 mm篩孔的細料含量應控制在約5%～7%;細粒土的塑性指數(shù)應盡量小，不宜大于4。c.在滿足設計強度的基礎上，采用最小水泥劑量。因為隨著水泥用量增加，其收縮也隨之增加。為減少收縮裂縫，可在水泥穩(wěn)定碎石混合料中摻加部分粉煤灰;必要時，在水泥穩(wěn)定碎石混合料中使用減水劑。d.路基要具有足夠的整體穩(wěn)定性、強度，否則將產(chǎn)生不均勻沉降，使路面發(fā)生開裂。因此，必須采取有效措施處理好影響路基穩(wěn)定性和強度的關鍵環(huán)節(jié)，最大限度地減小路基工后沉降。e.及時養(yǎng)生與合理交通管制。半剛性基層碾壓完成并經(jīng)壓實度檢查合格后，應立即開始養(yǎng)生。養(yǎng)生方法:將草袋或麻布濕潤，然后人工覆蓋在基層頂面。覆蓋2 h后，再用灑水車灑水，在7 d內(nèi)應保持基層處于濕潤狀態(tài)，28 d正常養(yǎng)護。期間應定期灑水，灑水次數(shù)視氣候而定，整個養(yǎng)生期間應始終保持水泥穩(wěn)定碎石表面濕潤。

（2）采用級配碎石、瀝青穩(wěn)定碎石等柔性基層防止和減少瀝青路面反射裂縫。半剛性基層具有整體強度高、板體性強、造價低等優(yōu)點，被廣泛應用于我國高等級公路瀝青路面的基層和底基層，但其主要缺點是易產(chǎn)生收縮裂縫。目前，國內(nèi)不少研究從半剛性瀝青路面結構本身入手，在半剛性基層和瀝青面層之間設置應力吸收層、加鋪級配碎石層、瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層等來防止和減少瀝青面層反射裂縫。在半剛性基層和瀝青面層之間設置加鋪級配碎石層這種路面結構形式稱為倒裝結構，也就是以級配碎石作為瀝青路面的上基層或基層。級配碎石作為散粒結構，不傳遞拉應力、拉應變，能充分吸收其下層裂縫釋放的應變能;級配碎石還有很好的隔離作用，可以大大改善半剛性基層的溫度、濕度狀況，從而從根本上減少半剛性基層的溫縮和干縮，防止和減少瀝青路面反射裂縫。

目前，國內(nèi)不少地方的公路采用在半剛性基層上鋪設瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層來減緩反射裂縫，檢測結果表明具有較好的抗反射裂縫和抗車轍性能。瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層主要有兩種結構:a.鋪筑在半剛性基層上的排水式瀝青穩(wěn)定基層，其空隙率為15%～18%的開級配瀝青混合料，具有排水、減緩反射裂縫的能力；b.鋪筑在半剛性基層上的瀝青穩(wěn)定碎石基層，瀝青碎石混合料一種半開級配的大粒徑瀝青混合料，其空隙率為8%～10%，具有承載、減緩反射裂縫和一定的排水能力[2]。

3.2 裂縫處治

對已發(fā)生的裂縫及時采取有效措施進行處治，封縫防水，控制裂縫的發(fā)展，恢復路面功能，延長路面的使用壽命。灌縫時，先用鼓風機將裂縫內(nèi)與裂縫兩側的塵土吹干凈，然后采用改性SBS瀝青進行灌縫，對于無法灌縫的裂縫可先開槽再用改性瀝青進行灌縫。

4 結語

路面早期破損已成為瀝青路面的主要危害之一，各級公路管理部門都應引起足夠的重視，并根據(jù)其成因從路而設計、原材料進場到具體施工，有針對性采取一系列預防和改善措施。同時，必須建立健全質(zhì)量保證體系，從管理部門、設計部門到施工部門，層層重視、層層控制、層層落實。只有這樣，才能從根本上減少瀝青路面的早期破損現(xiàn)象的發(fā)生。

[1] 唐鷹飛,顧興宇,王文達.灌縫材料在瀝青路面修補中的應用[J].現(xiàn)代交通技術,2010(4):56-57.

[2] 史國剛,王文達,顧興宇.瀝青路面裂縫修補結構及受力特征研究[J].公路交通科技（應用技術版）,2010(10):12-13.

U418.6

B

1009-7716（2017）11-0128-03

2017-05-10

黃金松（1989-），男，海南儋州人，助理工程師，從事路橋施工工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.039