沥青混凝土路面裂缝成因分析与防治

孙晓勇

摘要：沥青混凝土路面是目前高速及干线公路常用的柔性路面，近几年这种路面摹层采用的结构型式增多，尤其是半刚性基层的应用。随着高速公路的陆续建成并投入运营后，沥青路面早期损坏较为普遍，本文探讨了沥青混凝土路面裂缝成因分析与防治。

关键词：沥青混凝土路面 裂缝 防治

0 引言

路面裂缝从表观形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝；从形成原因可分为强度裂缝、反射裂缝、结构式裂缝和温度变化造成的裂缝等。本文着重就沥青混凝土路面裂缝成因与防治措施谈点粗浅看法。

1 沥青混凝土路面裂缝产生的原因

1.1 路基、路面整体强度不足时产生的裂缝 由于路基、路面整体强度不足时产生的裂缝，通常表现为弯沉值较大，会出现沉陷、车辙等病害。沥青混合料的强度由两部分组成：矿料之间的嵌挤力和内摩阻力，以及沥青矿料之间的粘结力和沥青本身的凝聚力。

1.2 沥青面层的弯拉疲劳产生的裂缝 由于路面材料弯拉强度不足，在车辆严重超载作用F而产生的裂缝。在车轮荷载反复作用下，路面会产生弯拉疲劳裂缝，基层的底部产生拉应力，该拉应力大于基层的抗拉强度时，则底部就很快开裂，严重的会出现车辙或沉陷。

1.3 沥青材料老化产生的裂缝 沥青材料老化后，变形能力减弱，路面被拉断，多呈现龟裂。龟裂是沥青路面的一种结构性损坏。影响裂缝轻重程度的主要因素有：沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交通量和车辆类型以及施工因素等。

1.4 基层反射裂缝 由于路面基层结构设计不当、配合比不当、拌和不均、施工质量差、车辆严重超载等原因造成路面承载力下降，在车辆荷载反复作用下，使沥青以下的半刚性基层底部拉应力超过其疲劳强度而断裂，产生由下向上反射裂缝。随着周期性变化的环境温度影响下，裂缝会迅速向四周扩展，大大地缩短了沥青面层的使用寿命。

1.5 温度变化产生的裂缝 沥青面层上的非荷载裂缝主要是温度裂缝。温度裂缝通常表现为横向裂缝，横向裂缝会贯通全幅路面，当有中央分隔带时，会贯通半幅路面。其裂缝的特点是从路基边缘向路面中心过渡，且边缘裂缝宽，路中裂缝窄。温度变化裂缝包括温度收缩和温度疲劳裂缝：温度收缩裂缝，即随着温度下降，沥青面层开始收缩，当收缩的拉应力大于沥青混合料的抗拉强度时，路面就开始开裂。

1.6 路基冻涨产生的裂缝 由于路基含水量大，若排水设计不合理，冬季冻胀将路面拱起而产生断裂。温度反复交替的冬天，路基冻结缓慢，加剧了冻胀。聚热的晚春或春融期间降雨，上层融解的过量水分来不及排出路基。春融期间，在强度已大大降底的路段上，通行过多过重的车辆，极易产生裂缝和翻浆。

1.7 雨水侵渗破坏产生的裂缝 降水量的影响：降水次数多和降水量大，特别是降水延续时间长，自由水可能进入沥青面层的机会就多，自由水渗透进人沥青两层的可能大，在进入路面结构层的水不能及时排出的情况r，车辆通过面层沥青混凝上的孔隙中或面层与基层交界面上滞留有自由水时，都会产生相当大的水压力和抽吸力，轮下的压力将轮F结构层中的水压挤出，而同时车轮驶离时又产生相当大的抽吸力，这两种力瞬时先后作用能将滞留在基层顶面的浆水唧出表面，并促使先从较大颗粒上剥落，逐渐使沥青混凝土强度大幅度下降直至路面局部松散并形成坑洞、唧浆、深度不等的网状裂缝。

2 沥青混凝土路面裂缝防治措施

沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多，防治也就成为一个综合治理的问题，只有在设计、选材、施工、养护等多方面充分考虑防止裂隙的问题，采取切实可行的措施减少和防治沥青混凝上路面裂缝的产生。

2.1 精心合理设计

2.1.1 路面厚度的设计 柔性路面厚度，必须根据道路等级、交通量、自然地基地质情况，道路情况和施工季节等综合因素计算设计；旧水泥路面改造，沥青混凝土罩面厚度的确定，主要考虑结构强度因素；与非结构强度因素有关的加罩面层厚度确定，主要考虑道路沿线高程的控制、沥青混凝土最小摊铺厚度要求、加罩面层与板的结合问题以及工程费用控制等。采用合适的沥青面层厚度，不尽可节约投资，又可保护未开裂的半刚性基层使用期间不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。

2.1.2 沥青混凝土的级配设计 在沥青骨料设计选择上，不仅要根据沥青面层类型选取不同标号的沥青材料，而且更要考虑从施条件、气候环境、施工季节、矿料的分布和性质及尺寸等因素确定沥青的标号，尤其在寒冷、阴湿地区，要选用针人度较大的沥青，提高其低温抗裂性；沥青混合料的骨料设计优先选用碱性石料且级配良好、针片状含量少石料；若受材料分布限制采用酸性石料，必须掺人抗剥落剂等活性物质。

2.1.3 应力吸收层和加筋层的设计 通过对反射裂缝产生机理的分析，防治反射裂缝，设计时可针对工程具体情况采用两种技术措施：一是应力吸收，在罩面层与原路面之间设置隔离层，主要采用弹性模量较小的材料，如土工布、砂、石屑等，根本目的就是消除应力集中，目前使用较多的是土工布；二是加筋层采用强度和弹性模量较大的材料，以提高加罩面层的抗拉强度，如钢筋网、玻璃纤维格栅，纤维沥青混凝土等。

2.2 合理选材

2.2.1 选择抗裂性好的材料作基层 选择抗冲刷性能好、千缩系数和温度系数小及抗拉强度半刚性材料做基层，如水泥稳定粒料或二灰稳定粒料，不选择水泥或二灰稳定细粒土做基层，也不应采用石灰碎石土做基层。

2.2.2 应用抗裂性好的改性沥青 选择优质沥青或改性沥青作面层材料，减少石灰及水泥用量。沥青面层应该采用密实型沥青混凝土。在较高等级公路施工中使用国产沥青时，要掺人丁苯橡胶等高分子聚合物进行改性，提高沥青的粘度和稳定性，为防止沥青老化，可加入树脂改性沥青。为了减少沥青混合料低温开裂，在同等条件下，优先选取延度大、稠度低的环烷原油沥青，最好不要用石腊基原油沥青。

2.3 正确施工

2.3.1 严格控制半刚性基层施工时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范允许的范围之内。

2.3.2 半刚性基层碾压完成后，要及时养生，保护混合料的含水量不受损失，决不能让基层暴晒变干而开裂。

2.3.3 半刚性基层碾压及养生结束后，应立即喷洒稀释沥青或沥青乳液，并撤3～8mm的碎石，做成下封层。保护基层中的水分不致迅速失去。下封层作完后，应尽快铺筑沥青面层。

2.3.4 加强运料车的保温工作，保证适宜的摊铺、碾压温度、及时摊铺并保证供料和施工的连续性；同时采用大动力机械拌和设备，做到沥青拌和均匀、油石比控制标准。

2.3.5 路面基层要严格验收，局部进行特殊处理面层与基层之间的下封层在施工中要浇洒粘层油，这样可增加面层与基层牟接触程度，使弯拉应力控制在最小值附近；基层增加弹性模量可有效地减少沥青面层底面的弯拉应力。

2.4 加强养护，及时维修 对产生的各类裂缝病害，提倡预防性养护，完善路基路面的排水设施，确保路面排水顺畅，基层与面层之间不得形成“蓄水槽”。延长路面的使用寿命，为行驶车辆提供安全可靠的环境。

发生裂缝现象及时组织修复，一般可根据裂缝的宽度和深度确定具体的修补工艺，根据路面裂缝的实际情况，常用修复裂缝的方法有4种：压浆法、普通沥青灌缝法、SBR改性乳化沥青灌缝法和进口灌缝胶修补裂缝法。

3 结束语

综上所述，合理设计、选材、精心施工，加强养护是防止路面裂缝，提高沥青混凝土路面使用性能的唯一途径。