道路工程沥青路面面层裂缝产生原因及防治措施

李昂 核工业长沙中南建设集团有限公司

1 前言

随着社会经济的快速发展，超载车辆和交通量均呈现不断增多的趋势，这使得道路工程出现长期的超载问题，路面也会产生较为明显的早期病害情况。对此，要采取有效措施加大路基的承载力，加强路面预防性防护，延长道路的使用寿命，以此维持社会生活和生产的有序开展，为人们的日常出行提供便利条件。

2 道路沥青路面面层裂缝问题的主要成因

2.1 温度裂缝

如果气温欠佳很容易造成路面裂缝病害。随着气候的变化，沥青路面的荷载会发生变化。道路的施工昼夜温差较大，基层和面层温度不同，产生不同的应力方向。低温状态时，沥青路面强度较好，刚性增加导致抗变形能力降低；温度降低后，基层约束沥青面层，难以实现有效的收缩。

相对于路面抗拉强度上限值，实际收缩拉应力超过上限值时裂缝出现，主要是横向间隔性裂缝。如果道路运营环境差，还会产生纵向裂缝。裂缝先在表层出现，再延伸至路面下部。

2.2 泛油问题及其成因

对于沥青路面来说，泛油问题的产生是由于沥青路面内层水分含量过多导致，堆积过多水分进入沥青路面内部，不断堆积在路面底部区域内，在荷载或压力作用下，沥青膜剥脱，形成自由沥青，自由沥青使得下部沥青逐渐向上移动，产生泛油现象。该问题的出现会破坏沥青路面的固结效果，增大结构松散度。目前常见的泛油形式以压密型、空隙过小型和动水作用型为主。而导致泛油问题产生的因素较多，如沥青混合料配比不正确，黏稠度不高；因温度或季节变化水分渗透过多等。施工人员应重点分析其成因，进而采取科学有效的处理措施。

2.3 荷载型裂缝

受汽车车轮荷载持续作用，在半刚性基层结构的底部会产生一定拉应力，在这一持续增长的拉应力超出基层材料自身抗拉强度后，将导致基层结构从底部开始产生裂缝，这种裂缝就属于荷载型裂缝。

2.4 横、纵向裂缝

横向裂缝的分布和中心线垂直，各处缝宽分布规则，但是具有差异性，裂缝以相同的间距形成。现场气温和沥青面层抗裂性能的改变会改变裂缝间距。纵向裂缝的走向分布平行于行车方向，裂缝的长宽有差异。裂缝处具有较小的荷载，纵向裂缝的宽度为5mm～10mm，以单条裂缝居多。具体的成因是路基的压实度不同，路基边缘处的水会对其造成侵蚀，大气和车辆荷载都会造成路面开裂。

3 道路沥青路面面层裂缝问题的有效防治措施

3.1 不同深度裂缝的修补

对于不同深度的裂缝，应采用不同的灌缝措施保证灌缝质量，当灌缝深度小于3mm时，由于裂缝开裂深度较浅，在施工时可以直接灌缝，不需要开挖。但灌缝前需要对路面开裂处进行清理，对于难以清扫的杂物可以通过喷气枪进行冲刷，开始灌缝后，需要保证灌缝的饱满。

深度在3mm～5mm 的裂缝产生的主要原因可能是温度变化造成的。在低温时，路面的延展性能不足，产生低温缩裂，对于该类裂缝采用直接灌缝法不能充分灌缝，在裂缝清扫完毕后应进行开槽处理，在裂缝上部形成灌缝通道，保证灌缝材料能够充分渗透至内部，从而达到灌缝效果。

当裂缝深度超过5mm 时，该类型裂缝产生的原因主要是基层造成的反射裂缝或由于道路结构破坏导致，对于该类损坏十分严重的裂缝，如果不及时处理，将会导致水分进入路面，造成基层脱空。该类型裂缝灌缝时需要进行钻孔处理，在裂缝附近选择合适的点位钻孔，以压浆的形式将灌缝沥青运送至裂缝内部，通过该措施使裂缝内部充满灌缝材料。

3.2 车辙病害的处理

车辙对沥青道路路面的破坏较为明显。目前常见的车辙病害处理方式有以下两点。一是按照车辙深度不同采取不同的解决措施。车辙深度小于10mm 以下，基层连接较好的沥青路面，可利用热烘焙方式先实施路面软化，再将混合料加入车辙的位置，压实。车辙深度在10mm以上时，先采用铣刨机，刨除道路沥青路面的面层结构，清理杂物，喷撒粘层油，再使用土工合成材料铺设，利用机械摊铺的方式，保障修复路面与原有路面的压实度；二是根据结构受损情况采取合理措施。先对路面车辙引起的破损情况加以勘查和了解，之后从基层路面结构开始不断实行路面强度加固，提高路面稳定性，避免类似问题的再次发生。

3.3 提高对于路面预防性养护工作相关原料的质量控制

在开展道路的沥青路面预防性养护工作过程当中，如果预防性养护所采用的原料质量得不到保障，就会导致沥青路面的预防性养护工作不能达到预期的效果，甚至还可能完全发挥不了养护作用，对路面造成二次危害。负责沥青路面养护工作的单位，必须要全面重视预防性养护工作相关使用原材料的购置工作，在采购之前，应对各项备选材料进行严格的质量检测，全面保证路面养护使用到的原材料能够满足质量需求，从而为沥青路面的预防性养护工作，持续提供质量较高且稳定的原材料，保证道路沥青路面预防性养护工作能够顺利地开展。

3.4 材料方面的控制措施

（1）使用骨架密实结构矿料级配。通过相关试验可知，对于密实型半刚性材料，其干缩系数与温缩系数都比悬浮结构低很多，但温缩与干缩的抗裂指数均有所提高。可见，在基层材料选择过程中，应优先考虑密实结构，以增强成型后基层整体的抗收缩性。

（2）严格控制土中粒径在0.075mm以内的颗粒实际含量。当基层材料中存在很多细料时，会使材料内部产生较多孔隙，此时受到水的作用将产生很大的收缩现象。因此，要对粒料当中细料的实际含量予以严格控制，利用尺寸为0.075mm 的筛孔，使细料含量不超过5%。

（3）严格控制基层混合料的含水量。水泥、水与不同细粒土在完成拌和与碾压后，因蒸发与水泥水化，会使混合料中含有的水持续减少，进而使混合料产生一定程度的体积收缩现象。根据相关研究结果，对于水泥稳定材料，如果它的实际含水量提高1%，则其对干缩应变造成的影响与水泥增加1%相比，要大2～3 倍。基于此，施工中必须对碾压前的混合料实际含水量进行严格的控制，最终实现对干缩应变的有效控制。

（4）适当减少水泥剂量。在强度可以达到要求的基础上，应尽可能选择最小的水泥剂量。这是因为当水泥用量增加时，水泥发生水化时放出的热量也会增加，同时由于吸收更多的水，导致收缩也有所增加。

（5）水泥稳定粒料当中掺入适量粉煤灰。根据相关试验结果可知，如果在水泥稳定粒料当中掺入适量的粉煤灰，除了能提高抗压强度，还能减小平均温缩系数与干缩系数。

3.5 注重预防性养护和定期检测

道路路面产生裂缝需要及时预防性养护。通常道路病害发生的高峰期是春天融冻和雨季。在春天融冻和雨季到来之前要展开预防性养护。预防性养护需要耗费人力、物力、财力进行修补，技术人员可在节省成本和提高效率的基础上处理路面病害。对于道路的养护应做到防治结合，温度、湿度、路面材料性质对沥青混合料的稳定性和强度都会产生影响，因此技术人员需要加强道路的定期维护，从而消除不利影响，裂缝等病害的处理需要及时修复防止渗入雨水。大面积裂缝可用外层乳化沥青砂浆密封。如果路基强度不足引起裂缝，应对基层和表层进行处理。此外，超载车辆的严格限制非常重要，超载时必须卸载，防止路面的超载碾压。加强路面的定期检测应从多渠道收集路面数据，通过路面工程的各项数据进行路面裂缝的有效处理。同时技术人员要检测路面的破损情况，路面检测的跟踪管理可使路面的检测效果得到提升，对于道路的弯度、平整度等情况要全面考虑，从而提升路面的检测水平。

3.6 施工方面的控制措施

（1）完成对半刚性基层的压实后，应尽快开始养生。在半刚性基层施工完成后，若未能及时进行养生，任由其直接被阳光暴晒，伴随水分的不断蒸发和散失，将使基层产生明显的干缩裂缝，具体包含可见的与不可见的两种类型。此外，该裂缝最终都会反射至面层，导致路面反射裂缝的产生。

（2）在基层养生完成并检查确认合格后，应尽快进行透层施工。为了使基层实际含水量达到要求，需要在基层养生结束后，采用稀释沥青或直接使用沥青乳液进行透层施工，并在洒布均匀的透层表面撒上一层粗砂或石屑。通过透层施工，除了能为运料车与摊铺机提供良好的工作条件，还能起到使基层与面层之间良好粘结的作用，对防止基层裂缝产生也有一定作用，所以必须引起相关人员的高度重视。

（3）在透层施工结束，且检查合格后，应尽快进行面层铺筑施工。透层虽然具有良好的保温与保水作用，但如果停留的时间过长，基层混合料所含有的水分仍会产生蒸发损失，导致基层材料由于干缩而开裂。因此，在透层施工结束后，应尽快开始面层的施工，尤其是在昼夜温差相对较大时，如果未能及时封闭，可能使基层出现温缩裂缝。

（4）合理应用磨阻理论避免收缩裂缝的产生，即在不同结构层之间人为制造一个粗面，以此增大摩擦系数，提高摩阻力。比如可在表面嵌入钉子石，或采用机械设备对结构层的顶部拉毛。通过这样的处理，能在基层产生干缩时，由于和面层及底基层之间都存在一定的摩擦结合力，所以能对干缩应力起到一定制约作用，进而实现减少裂缝的目标。

（5）通过预锯缝实现提前防御。将基层养护完成后，可通过锯缝来消除干缩应力，起到减少或避免干缩裂缝产生的作用。在完成切缝以后，在面层摊铺之前采用乳化沥青实施灌缝，并在灌缝完成以后于切缝处铺筑一道土工格栅，同时将其钉牢，实践表明，这是一种能有效防止基层裂缝产生并能阻止基层裂缝向路面反射的措施。

3.7 加强日常维修和养护

道路沥青路面的养护多数是以预防性养护为主，做好日常检查和维修作业，编制完善的检修养护计划，做到及早发现问题、解决问题，将病害问题控制在初期阶段，避免其有扩大的机会。对于存在温差较大的沥青路面养护，应充分考虑冻胀及裂缝问题，根据地区情况制定合理的防控措施。如在秋季进行防冻预防，在春季回温时，做好收缩修补处理等。夏季是坑槽和车辙病害出现的高峰期，所以在夏季时，要做好实时性监控处理，便于及时发现和解决问题，延长沥青路面的使用寿命。

3.8 重视预防性养护的时机

目前大部分道路在长期的使用过程中，很容易受到各种不同因素的影响，从而出现各类路面病害问题。一般情况而言，道路的路面在完成施工建设投入使用之后，实际的应用过程可以被分为三个主要的寿命周期：道路工程项目建设刚刚竣工后，是初步使用时期；之后是微小路面病害时期；最后是大面积病害时期。在初步使用时期，是对道路进行质量保护的最佳时期，如果这一阶段的质量管理工作不到位，在后期路面沥青氧化之后，就很容易出现路面裂缝现象，这是路面危害的前兆，也是道路进入微小路面病害时期的标志。

在微小路面病害时期，道路质量管理工作的重点就是对沥青路面开展全面的养护工作。只有在微小路面病害时期做到对沥青路面的及时养护，才能够有效地抑制路面病害问题的进一步恶化和复发。如果在微小路面危害时期没有及时有效地养护工作，道路就会逐渐出现大面积的病害恶化现象，这时的道路会出现面积较大、裂隙较深的路面裂缝现象，这些裂缝会对道路的质量造成严重的影响，阻碍道路的正常使用，从而对城市的交通运输线造成不良影响，更严重的情况下还会导致城市运输线的瘫痪。

在大面积病害时期，就需要对该路段进行封锁维修和全面养护，从而实现对于道路病害的最大程度修复，有效修补路面裂缝，尽可能地避免道路出现报废现象。

3.9 微表处技术的合理应用

微表处技术可针对各种不同病害问题展开处理和修复，提升处理效率，降低资源、资金的消耗。将微表处技术应用到沥青路面养护中，可加快病害问题处理速度，改进沥青路面质量，且避免问题的二次出现，节省更多人力、物力和财力。

3.10 控制沥青混合料摊铺和碾压过程

对于沥青混合料摊铺而言，摊铺速度的控制，可使摊铺过程连续，保持稳定的摊铺速度，提升摊铺机的生产能力，保证运输车辆的数量和吨位，确保碾压机械的配置合理化，控制摊铺速度，保证摊铺机连续、均匀地摊铺。通常摊铺速度不能超过3m/min。沥青混合料的压实应控制碾压温度，保证碾压质量达标。如果温度较高，碾压遍数可减少。温度较低，碾压过程存在困难，路面的不平整性也会加强，尽量使压实温度为120℃～140℃，沥青路面的振幅为0.4mm～0.8mm，保证碾压速度的最大化和碾压遍数的减少，从而使碾压工作效率得到提升。

4 结束语

道路是城市建设与发展的基础，但在施工以及使用过程中，多种因素导致道路路面出现裂缝，影响路面外观以及使用功能。应深入了解道路沥青路面面层裂缝质量通病的主要成因，结合实际施工情况灵活采取防治措施，实现对各类面层裂缝质量通病的有效延缓和防治，为工程使用寿命及施工质量提供必要保障。