高速公路沥青路面裂缝产生的原因及防治措施

李泓

摘 要：沥青路面裂缝是高速公路常见的危害，裂缝容易造成路面的分化和路基的损害，也给交通带来了安全隐患，这也是高速公路建设的技术难点。文章就路面裂缝产生的原因和防治措施进行了分析讨论。

关键词：高速公路；沥青路面；裂缝；防治措施

沥青路面是高速公路建设常设计的路面，其路面耐磨、耐分化、行车噪音小、土尘少、沥青热量高，利于冬天冰雪融化，维修方便的特点，被广泛应用。但裂缝是路面常见危害，不但损害了公路质量，而且带来了更多麻烦，长期裂缝易使冰雪雨水渗透到路面中，通过气候变化热脹冷缩，导致路面开口甚至断裂，再经过车辆的碾压后直接损害了路基。使路面高低不平，不但影响行车方便，缩短使用寿命，而且易造成交通事故发生，因此是不可忽视的公路路面问题。

1 裂缝产生的原因

1.1 温度。任何物质都有热胀冷缩的物理特性，沥青也一样，夏天高温炙烤，沥青会拉伸，冬天温度降低沥青会收缩，从而使沥青路面拉伸收缩，产生裂缝。其次，气候环境随四季的变化，温度也会周而复始的循环，使沥青混凝土的极限拉伸应力逐渐变小，应力松驰性能下降，将在温度应力小于抗拉强度时产生开裂；再次当沥青层较厚时，基层受到的温差作用较小，基层对面层的摩阻力，不足以抵消由于基层温缩增大对沥青面层裂缝尖端邻近产生的拉伸应力的增大部分，从而使裂缝尖端的应力强度继续增加。

1.2 长期承载。高速公路路面设计会承受一定的重量，使用一定的时间，如果长期超载压迫，就会使路面及路基失去承受的能力，容易产生裂缝。

1.3 沥青老化。由于沥青路面长期使用，材料老化，变形能力减小，也会造成路面被拉断，多呈龟裂。

1.4 反射裂缝。这种裂缝是由于高速公路半刚性基层的干燥收缩或温度收缩开裂，在裂缝部位应力集中使得沥青面层产生反射裂缝。大量研究表明，反射裂缝产生的基本机理是受拉疲劳、受拉屈服与剪切屈服，在它们的联合或单独作用下导致产生反射裂缝。在面层上，由于沥青混合料导热性能差，其上、中、下层的温度变化幅度不同，加之寒冷的气候及表层与基层的收缩、翘曲联合作用，造成温度变化大的表层产生大的表层拉应力超过所用材料的极限屈服应变。在拉力作用下产生裂缝，逐渐向下扩展，形成“上宽、下窄”的裂缝，称为受拉屈服。

1.5 路况和施工。路基受地下水位的影响，容易造成路基沉陷，其次公路施工中不认真不负责，施工接缝处理不当产生的裂缝。

2 防治措施

路面裂缝的原因是多方面产生的，要防止裂缝就得综合考虑，从设计，原材料、施工方面充分考虑防裂问题：

2.1 合理设计。（1）路面厚度的确定。作为柔性路面，必须根据其道路等级、交通量、自然地基地质情况、道路基层情况和施工季节等综合因素计算确定其设计厚度，有资料介绍，在贫配混凝土上铺筑10cm的沥青面层，在形成反射裂缝前可累计通过标准轴载（8.2t）10×106次，铺筑15cm可通过20×106次，如加厚到17.5cm则可放心使用。当然，一味加厚面层会造成经济浪费。（2）沥青混凝土配合比的要求沥青用量的多少直接影响混合料的骨架、嵌挤作用。沥青用量在符合规范的各项指标（密度，孔隙率，饱和度，稳定度，流值）前提下，可适当降低用量，减少游离沥青，油石比采用低限，控制在4%～4.5%。孔隙率控制在3%～5%，以4%为宜。对矿料而言，碎石必须洁净、坚硬；混合料中须含有较多破裂面的碎集料；同时提高50mm矿料用量，大集料表面结构必须粗糙；集料级配必须有足够的矿料和粉屑。（3）粘层油的使用。粘层油是指在封层之间或是具有裂缝的路面层之间的涂刷层，它能有效地去除反射裂缝。如路面做在半刚性基层和旧水泥混凝土路面上时须使用。

2.2 正确施工。（1）土基、底基层、基层充分压实，最好用密实度和弯沉双控的办法，保证压实和检测基层的整体强度、刚度。同时材料配合比应正确，拌和均匀，碾压密实。多次重复碾压土基、底基层，使其结实能承受起超载车辆的碾压。在其它条件相同的情况之下，沥青混合料最大密实度具有最高强度。如果孔隙较大，会吸收大量水分，破坏材料的粘结力，而造成剥落和强度降低，同时铺筑时不宜在雨雾天气。（2）加强运料车的保温工作，保证适宜的摊铺，碾压温度，及时碾压，并保证供料和施工的连续性。（3）作好施工接缝的连接。在高速公路每段接缝处要密实衔接缝，以防雨水渗入，造成破坏。

2.3 正确选择路面材料，合理调配沥青。（1）包括正确地选择原材料、合理的配合比设计和改善沥青性质。调解沥青组分，选用粘度较高、针入度小、软化点较高和含蜡量较低的沥青。（2）掺外加剂。根据沥青改性的要求，在沥青中掺入适当的橡胶粉、合成橡胶、塑料、硫磺、石棉等，以改善其路用性能。目前，经常用到的改善剂有：SBR（橡胶类），PE（塑料类），SBS（聚合类），EVA（共聚物），金属皂，聚苯乙烯，SBA（加硫），CB（碳黑），GL（复合型乳化剂）及抗剥落剂。（3）选择合适的矿料（包括强度指标要求），以使沥青与矿料发生强烈的吸附作用。实验证明，当沥青（酸性）与碱性粒料作用时吸附较强，而与酸性岩石（SiO2含量大于65%）粘结时，不能形成化学吸附化合物。这时就需要考虑加入适量的沥青抗剥落剂。

2.4 加强交通管理，限制大型超载车辆通行，将车辆荷载控制在设计范围之内，减少超重破坏。同时加强宣传教育，使人们认识到超载的危害性。其次要及时清理高速道路的积雪，可用除雪车进行清理，以免积雪形成冰层，损害路面。

3 探索和建议

从以上几点可以看出，设计、施工、材料的选取及道路的养护、维修工作对控制路面裂缝的产生影响很大。因此：

3.1 设计者必须做到精心设计，运用优化设计技术来获得最大的经济效益。

3.2 施工单位要精心组织，精心施工。要把设计，施工和养护工作有机地结合起来，根据调查研究作好设计，根据施工中发现的问题及时修改设计，根据养护工作中所收集的资料提供给设计和施工时参考。

3.3 充分发挥监理机构的作用，严格质量控制。

3.4 加强养护和维修工作，要及时铲除更换已经分化裂缝不能用了的沥青材料，并对更换的新沥青进行充分的碾压，做好与原来地面的接缝衔接，以防因更换路面造成二次损害。其次大力宣传人们对公共财产的保护意识，应在高速路旁设立比较醒目的宣传保护标语。

总之，导致沥青路面产生裂缝的因素，总体可以认为外部因素有温度应力、车辆荷载、突发的震灾、水分及阳光、空气的老化作用，其中以半刚性基层开裂为主导作用。内部因素为材料自身的受拉疲劳、受拉屈服、剪切屈服以及施工不当留下的缺陷。沥青路面裂缝采取综合防治，是消除这一病害的有效途径。设计防裂厚度、防裂混合料配合比和增设应力吸收层以及应用改性沥青，以消除裂缝的产生。其维修方法有灌缝法、封层罩面法及现场再生法，而以现场再生维修效果为佳。对提高公路质量，改变沥青混凝土路面有很大的帮助，同时能带来很大的经济和社会效益。

参考文献

[1] 马虎林.高速公路沥青路面各种病害的成因与处治方法[J].科技致富向导，2008，10.