浅谈沥青路面裂缝的源头控制与预防性养护

刘志强

（湖北省长阳县公路局 长阳 443500）

半刚性基层沥青混凝土路面由于具有表面平整、行车舒适、耐磨、噪声小、施工周期短、养护维修简捷等特点，被越来越多地应用到高等级公路建设中，但是沥青混凝土路面的裂缝问题一直困扰着养护、施工人员。近几年，随着汽车工业的不断发展，车辆的行驶速度愈来愈快，车辆对路面行驶条件要求也愈来愈高。因此，对沥青混凝土路面裂缝的预防与处理，是保证行车质量、延长道路使用寿命的关键。

沪渝高速公路长阳龙舟坪连接线工程位于沪渝高速公路白氏坪收费站至长阳县城龙舟坪镇之间，是长阳县最重要的客货出口通道。该路设计等级为山纵一级，设计荷载汽－20，挂－100，设计行车速度80km／h，路面宽度20m，路面结构为10 cm级配碎石垫层＋20cm 4%水稳碎石下基层＋20cm 5%水稳碎石上基层＋6cm AC－20下面层＋4cm AC－13上面层。由于该路是长阳县的进出口通道，是一条景观大道，更是长阳县的门面工程，因此，做好该路的质量管理工作特别是路面裂缝的预防与处治是一项非常重要的任务。

1 裂缝成因

（1）荷载裂缝。它是由行车荷载直接作用产生的裂缝。在车轮荷载作用下，半刚性基层的底部产生拉应力，当拉应力大于半刚性基层的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展到上部，使沥青混凝土路面产生开裂破坏。这里有两种情况：①超限车辆引起的荷载裂缝。由于其轴载远大于设计标准轴载，因此对基层产生的拉应力远大于基层的抗拉强度，造成基层脆性开裂，并很快贯通整个基层，向上反射到面层形成反射裂缝；②在标准轴载以内荷载的反复作用下，基层底面疲劳应力大于基层的容许疲劳应力时产生的慢性裂缝。

（2）非荷载裂缝［1］。它包括结构性裂缝、温干缩裂缝。由于受施工条件限制，半刚性基层在施工中不可避免地出现纵横向施工缝，缝之间缺乏有效连接，不能传递弯矩和剪力，在行车荷载作用时，裂缝张开，并随着行车荷载的反复作用，裂缝向上扩展到面层顶部，形成结构性裂缝。沥青面层在遭受冬季极冷气温或温度反复变化时，由于表面和底面存在较大温差，表面产生收缩应力，当其超过面层的极限拉应力或疲劳应力时，就会产生温缩裂缝。半刚性基层的各种材料在加水拌和压实后，由于水分蒸发和混合料内部发生水化作用，其含水量不断减少，在不断失水的过程中，半刚性基层内部产生收缩应变，由于道路横向约束较小，体积收缩应变而产生干缩裂缝。

（3）综合裂缝［2］。它是由水、荷载和非荷载因素的不同组合而产生并扩展的裂缝。事实上，水对裂缝的产生虽不起直接作用，但对裂缝的发展却起着非常重要的催化作用。由于水的侵蚀作用，沥青与集料之间的粘性降低，抗拉强度明显下降，渗入到基层顶面的水分还削弱了基层与面层之间的有效连接，对基层有软化作用。在以上各因素的不同组合下，裂缝不断变宽，产生支缝，裂缝断面处出现松散现象，并进一步形成网裂或龟网裂，直致丧失路面使用功能。

2 裂缝预防

（1）深化设计。在沥青路面结构层设计时，建设方除认真做好交通量调查和远景交通量预测之外，还充分考虑了事实上的超限运输对路面结构的影响系数，为路面的强度设计提供了重要的依据。路面结构采用级配碎石垫层加双基层加双面层，基层选用干缩性和温缩性低的石灰石碎石，水泥选用低标号的水泥。面层料石要求质地坚硬、棱角性强，扁平和细长颗粒含量低，集料中细集料比例应尽量降低，其级配应为骨架密实性结构［3］。下面层采用重交70号沥青，上面层采用改性沥青和玄武石，增强耐磨性和温度稳定性。

（2）规范施工。控制基层料石级配，确保基层表面粗糙，增强与面层的连接性能。严格控制基层施工时的含水量和水泥用量。基层施工结束后，马上喷洒乳化沥青，并撒铺3～8mm石屑，做好下封层，保护基层中的水分不致迅速失去。下封层施工完后，在一周内完成沥青下面层铺筑，有效减少了基层因暴晒失水过快或昼夜温差引起的温干缩裂缝。严格沥青与集料的进场检验，严格控制集料级配和油石比，保证适宜的出厂、摊铺、碾压温度，保证供料和施工的连续性；认真做好各施工接缝处理。沥青混合料从加工到运输、摊铺碾压过程中应采取措施，防止离析发生。特别注重透层和粘层的施工质量，确保各层有效连接，整体受力。

（3）精细管养。全面贯彻预防性养护［4］，发现裂缝抓紧处理，减缓了裂缝的发展速度。及时清除路面积水，确保边沟排水顺畅。随时清扫路面杂物，减少车辆刹车使用频率。加强超限运输管理，减少特大荷载对路面带来的破坏性影响。

3 裂缝处治

（1）针对裂缝的不同情况，采取相应的处理措施。对于宽度在1～5mm轻微的纵向或横向、规则和不规则的裂缝直接灌缝，与路表齐平；宽度在5～15mm的裂缝，边缘有大量松动，啃边及支缝，不宜作开槽时，采用直接灌缝贴封处治；宽度在5～15mm的裂缝，路面沥青混合料空隙率低，密实度较高，且裂缝边缘无支缝，可按宽、深度比为1∶1的标准进行开槽灌缝处理；宽度在5～15 mm的裂缝，路面沥青混合空隙率低，密实度较高，且裂缝边缘有支缝，可按宽、深度比为1∶1.5的标准进行开槽灌缝处理，同时要沿主缝两边贴封，以封闭较小的毛细缝；宽度大于15mm以上的裂缝，按宽、深度比为1∶2的标准进行开槽灌缝处理，且用混合石屑嵌缝后再灌注密封胶，同时做贴封处理；对于局部轻微的网裂，只做贴封处理。

（2）对于不规则裂缝，开槽机沿裂缝正中位置运行，目的是除去原裂缝侧壁老化及破损的材料，形成一个新的层面，以利于密封胶与原路面的结合。采用清缝机沿槽口走向进行刷缝处理，特殊槽口进行人工钢刷来加强。然后用吹风机对槽口及周围进行高压吹风除尘。目的是清洁槽口，提高密封胶与槽壁的粘结力。采用空气加热枪对槽口进行加热，目的是对槽口进行干燥处理，防止槽壁周围存留水分。采用道路密封胶经专用灌缝机加热至所要求的温度后，注入槽内封闭裂缝并使胶随温度变化有一定的胀缩空间，对于20～50 mm的裂缝要加入混合石料嵌缝后再进行灌注。刚灌注完的槽缝不能立即开放交通，等密封胶充分冷却后方可放行，一般在10～20min。根据情况和要求可以在开放交通前在裂缝表面撒薄薄一层石屑，以改善外观和行车性能。

该项目自2008年建成以来，裂缝发展十分缓慢。这主要是做好了以下方面的工作：①在第一时间对结构性裂缝进行了灌封，阻止了其进一步发展；②由于温干缩裂缝在设计和施工阶段已得到较好控制，出现数量较少；③严格超载运输管理，有效防止了基层的脆性破坏；④路面养护及时，路面推挤和表层渗水现象不明显。运行5年来，整个路面一直处于良好的使用状态。

4 结语

沥青混凝土路面裂缝虽不能完全避免，但正确认识其产生原因和发展规律，从设计、施工和养护上全面考虑，注重源头控制与预防性养护，裂缝对路面的影响程度是可以有效控制的。建议各有关部门高度重视沥青路面裂缝的预防与处治工作，努力探索裂缝防治的新思路、新方法，让沥青路面的优异性能得到更好的发挥。

［1］杨成忠.沥青混凝土路面非荷载性裂缝形成机理研究［J］.四川建筑科学研究，2006（3）：82－84.

［2］锁利军，王秉纲，郑传超.多孔混凝土基层缩缝处沥青面层温度应力分析［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2011（3）：480－483.

［3］邓学均.路基路面工程［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［4］支喜兰，王威娜，张 超，等.高速公路沥青混凝土路面预防性养护对策研究［J］.公路，2009（2）：170－175.