防止寒冷地区路面横向裂缝

赵桂花

(阿勒泰公路管理局北屯分局)

1 开裂原因和筑路材料分析

为什么会出现路面横向开裂，首先我们知道，这些地区的路面基本属于沥青路面，沥青路面的基本混合材料有沥青合料、细集料、粗集料以及矿粉等多种材料，而通过这些材料的不同组合可以产生出不同结构，不同物理性质的路面。其中最重要的是沥青劲度，它也决定了沥青混合材料的劲度。而沥青材料的低温劲度则是决定了沥青路面是否开裂的最重要因素。沥青的性能中有一项温度敏感性，其敏感性越大，沥青路面更容易开裂。另外，由于沥青中还有一些极其复杂的化学物质，芳环烃和环烷烃等的烃类和这些烃类的衍生物(非金属元素:氧、硫、氮等)组成了沥青，从而决定了沥青性质的特殊性。在路面的使用中，沥青容易产生性质变化，由于沥青硬化和挥发变质极易产生风蚀和块状裂缝，从而引起较大的横向裂缝。

2 自然因素及环境影响

在我国的寒冷地区，冻胀力是不可忽视的因素，它所引起的破坏作用十分显著。常见的冻胀力破坏分为两种，其一是在春融时期，垫层和土基承载能力明显降低，其主要集中在轮迹部位上，由于土基的局部下陷而产生。另一种则是路面的冻胀时期，它是由于冬季路肩大幅积雪，而积雪又起来保温的作用，因此在路面的横断面上引起了冻胀不均匀的现象，由此产生了道路纵向的直线裂缝。两种情况，都是由于路基的冻胀性而产生。

3 预防措施及方法分析

(1)混合土与沥青的合理配比设计。沥青混合料级配同样是一项十分重要的因素，在合理选择的同时，更应当考虑其低温抗裂性，疲劳性能和高温稳定性，以及耐久性等方面的综合要求。其中，对于受拉疲劳开裂有一项研究，研究表明，其中沥青的用量增加2%，也就是从4.2%增加到6.2%，这样能够使其看疲劳程度延长三十五年，也就是从十年延长到四十五年。

(2)施工质量的注重。在正确的施工之下铺筑路面材料也是其必要的因素之一。

(3)应力吸收层的设计。研究和实践数据表明，应力吸收层可明显减缓和减少发射裂缝的扩展与产生，也可减弱裂缝的尖端应力，减低其应力的强度因子。而在实践中发现，随着吸收层的弹模降低，其防裂的效果也越好，而在目前的应用材料中，沥青橡胶薄膜与土工织物的弹模是比较低的，而且并不存在低温脆化这一问题，效果十分出色。

另外，在施工问题上我国施工的问题与方法普遍存在较多的不科学性。因此，在寒冷地区的公路施工上更应该注意细节问题，以保障路面的承载能力和综合质量。在基础施工方面应注意以下几点以防患于未然。

(1)避免半刚性基础层结构。这样的结构有很多弊端。半刚性基础层十分容易开裂，从而发射到表面，在路面进水之后又十分难以排出，造成的结果就是路面的界面条件发生变化，在寒冷地区的公路建设中更应该注意。

(2)施工时保持路面表面、基层、底基层彻底清除干净。如果路基表面和结构层的浮灰、浮土未清除，在雨水的冲刷作用下，容易使得沥青表层受到影响。

(3)保证基层的严实。基层过于松散及其技术控制松散而导致二次的补夹层。

(4)保证压实度。在确定的最大密度下，其压实度与细集料、粗集料的比例尤其是粗粒料的含量关系很大。

(5)保持沥青层低空隙率。当其空隙率较大时，表面的通透性随之增大，容易造成水侵蚀。

(6)注重路面的平整性与内在质量。如果不能在高温时跟进压实，未采用轮胎压路机，这样虽然路面美观，看起来平整，但其寿命和实用性大打折扣。

(7)保证施工设备的先进性。施工设备的不足性，这样会造成混合料的均匀性、压实度、配合比计算量及平整性受到很大影响。

(8)控制混合料的合理温度。路面混合料的加热过高，使得沥青的老化程度加大，易产生各种后续问题。

(9)分析筑路地区年均温度及温度变化情况，根据实际情况制定合理的筑路材料。注重分析寒冷地区的降温速率、降温循环次数、极端最低温度、持续低温时间，这四个要素是影响沥青路面裂缝的最重要的四点，应当准备分析。

(10)分析统计车辆通过类型和车流量。车轮的荷载通常产生半刚性基层之中的最大的拉应力。而且在半刚性路面上来说，就算通过最少次数的重载荷也会对路面的破坏起着极其关键的影响，可以说这种影响是决定性的。

从路面角度看，影响行驶舒适性的主要是路面的平整度。车辆在路上行驶的主要费用包括燃油、轮胎、车辆维修配件和工时等消耗。路面的表面状况，如粗构造、宏观造和不平整等也影响到车辆的运行费用。因此，车辆的经济性与路面的平整度有关。开通的路面随着时间的增长，路面的平整度也逐渐下降，局部路面出现严重不平整，这样会危及高速行驶的车辆安全。路面平整度对路面养护费用和使用寿命有显著的影响，同样也关系到路面是否会出现横向裂缝，在高寒地区尤其如此。公路部可以花费较多的额外费用建设较平整的路面，多花的费用将会由节约的养护费用来偿还。超出的费用效益取决于选定的初始平整度，选定的节约费用估计值以及初始平整度的提高。如果公路路面的平整度较好，肯定会延长使用寿命，节约养护费用，以及在路上通行的各种车辆维修费用。一般较不平整的纵向表面会引起较大的车轮动力，它将加速路面的破坏，卡车跳动双轴产生的力可以超过静轴载产生力的两倍。由此可见建设较平整的公路经济上是有效益的。对于高寒地区防止路面横向断裂的意义更是不言而喻，不仅可以降低维护费用更能保证公路的质量，有效防止高寒地区的公路路面横向断裂和裂缝。

4 结语

在当今我国以经济建设为中心的目标指导下，交通的发展已经成为经济发展的重要影响力。可以说，一个地区的交通发达与否对地区的经济发展起到了决定性的作用。对于青藏高原地区和北方部分地区来说，解决路面的横向裂缝问题应该引起足够的重视。只有做到从原因入手，各个环节分析，严抓施工质量关，站在科学发展观的高度上，以科学的理论为指导，才能从根本上解决寒冷地区路面横向开裂问题，保证公路质量，造福人民。

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