沥青路面裂缝产生及防止思考

杨 波

摘要:沥青路面裂缝主要由基层变化和温度变化引起。为提高沥青路面使用性能和运营效率,应在路面设计、选材、施工以及日常维护等多方面采取防止措施。

关键词:沥青路面;防止措施;裂缝

中图分类号:U418文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)36-0182-02

沥青路面以其行车舒适、噪音小、扬尘少、维护方便等优点被广为使用,但裂缝是沥青路面的常见病害,裂缝的出现不仅使沥青路面的品质下降,而且带来路面病害的恶性循环,直接影响路面寿命及运营效率。

一、沥青路面裂缝产生的原因

沥青路面是由砂石料与沥青形成的面层,使用过程受到环境和路基层影响,渐渐丧失粘结力,从而使路而抗剪和抗拉的能力降低,在外力作用下产生裂缝,裂缝逐渐变大。旧水泥混凝土路面上沥青罩面,裂缝是由于旧水泥面板的移动所造成的,而这种移动又主要来源于温度的变化、行驶车辆及两者的综合作用。此外,铺筑的土路基不密实,软土处理不当,基层产生不均匀沉降,形成路面开裂;桥梁、涵洞等构造物连接处、因基层结构性质变化或施工不当造成路面开裂;地震、水毁等天灾也时常造成路面断裂。这类裂缝的防治是以提高施工质量,研究改进局部处理及加强抗灾措施加以解决。

二、基层引起裂缝

这种裂缝是自基层裂缝向上扩展的结果,天长日久的温度变化引起基层的涨缩、使面层承受扯裂作用引起受拉疲劳,产生裂缝并导致裂缝沿竖向扩展到路表。扩展速率是由基层温度变化的幅度、基层板的长度、基层材料的温度特性以及面层对这种疲劳的抵扰性能等因素决定的,这种疲劳作用在面层较薄或基层板块较长的路面上尤其明显。在面层中,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的拉应变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,形成比上宽、下窄的裂缝,称为受拉屈服。基层由于开裂而形成板块、当车辆通过时.相邻板块端部之间的竖向位移差,在面层中引起面层的剪切疲劳而导致开裂,在相邻基层板块的锁联结作用完全破坏后,这种剪切疲劳便是裂缝产生的主要原因。

这种裂缝的扩展速度受半刚性基层板长、基层裂缝率的影响,较小的板长和增加裂缝率将降低面层屈服破坏、沥青混合料中的沥青含量、沥青等级、矿料级配、空隙率以及铺筑的面层厚度都对受拉疲劳寿命有影响。

半刚性基层开裂后,这种裂缝是不稳定的,裂缝尖端应力条纹十分密集,在偏荷作用下将沿平行裂缝方向扩展至路表面。

三、温度变化引起裂缝

这种裂缝是从外露表面开始向下扩展,与基层裂缝相接逐渐形成纵横裂缝。

许多沥青路面在建成后正式通车前就产生裂缝,不管这些裂缝是哪一类,它们都是由温度变化所引起的温度裂缝,不仅与当地的环境气候有关,而且还与路面材料特性和路面结构的组合设计密切相关。当外界温度下降时,路面材料逐渐变硬,并开始收缩,收缩产生的拉应力超过路面材料的抗拉强度时,沥青路而就开裂、由于路面结构宽度有限,收缩受路面结构的相互约束小,所以温度收缩裂缝主要是横向的。

较薄的沥青路面,基层受到较大的温差作用,基层对沥青面层的阻力矩也较大,部分地抵消了裂缝尖端邻近的拉应力,从而使裂缝尖端的应力强度减小,随着基层温缩系数的增大,基层及面层底部的拉应力逐渐增大,于是在一定条件下,在沥青面层底部裂缝的相对位置处开裂,并向上扩展直至贯通面层厚度,当基层已经开裂,尖端的应力集中将加剧上述裂缝的扩展。

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应力的增大部分,从而使裂缝尖端的应力强度继续增加,当温度高时,路面材料的疲劳寿命短,即在高温情况下,温度疲劳对材料的疲劳寿命的影响较之低温更为严重。

四、防止措施

沥青路面裂缝产生的原因是很多因素引起的,只依靠维修的常规作法,进行表层处理,薄层封面等,依旧利用原材料和技术工艺,只能治表不治本,采取大面积重新翻修,又是力量不及和不经济的,在设计施工、选用材料中、充分考虑防裂问题,对根除沥青路面裂缝的发生有着重要意义。

(一)合理设计

合理的路面结构设计是保持沥青路面良好使用性能的基础,也是避免沥青路面早期裂缝的保证。要特别注意:(1)采用半刚性基层与底基层,半刚性基层具有高强度和较高的模量,可避免沥青路面荷载性裂缝的产生。施工时最好留出有规则的微小裂缝,以防止基层裂缝反射到沥青面层。为了使半刚性基层保持良好的工作状态,还应注意下承层对基层的作用,因为下承层的模量对减少基层底面的拉应力和拉应变有很大影响。(2)合理确定路面厚度,作为柔性路面,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综合因素计算其设计厚度。作为旧水泥路面改造,沥青面层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层厚度确定,主要考虑道路沿线高程的控制、沥青面层的最小摊铺厚度要求、加罩层与板的结合等问题。(3)重视沥青混合料的级配设计,采用密级配沥青混合料。(4)在路面结构层中设置各种类型的应力吸收层和设置某种土工织物,以消除应力集中。(5)使用粘层油。粘层油是指在封层之间或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砼路面上时必须使用。(6)设置专门的一层隔水层,减少路面水下渗,使路面水沿路面总坡、横坡排走。

(二)合理选材

选材要求:(1)使用温度和干燥收缩较低的基层材料。(2)选择抗裂性好的材料做基层。(3)使用抗裂性好的沥青。(4)选择合适的矿料。无论什么骨料,为使沥青与矿料发生强烈的吸附作用,应使用抗剥落剂,以延缓因荷载和温度的反复作用使沥青剥落而产生的水毁现象;要限制碱性骨料的使用。

(三)精心施工

(1)确保施工质量,保证摊铺质量、碾压强度,减少由于混合料表面温度降低影响温度均匀性而产生的离析和裂缝。(2)基层、底基层养生期要满足要求,切勿为赶工期而提前铺筑面层,以防止基层损坏而导致面层产生反射裂缝。(3)加强运料车的保温作用,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。(4)做好施工接缝的联接。

(四)加强养护与维护

完善路基、路面的排水设施,确保路面排水顺畅,基层和面层之间不得形成“蓄水槽”。

五、结论

沥青路面各种形式的裂缝不可避免,但它们并不一定影响路面结构的强度、路面的平整性和行车的舒适性。只要采取正确的应对措施,即使路面出现裂缝也不会对路面功能的正常发挥产生明显影响。主要措施:(1)及时封闭面层裂缝。(2)沥青路面封层时应采用喷油层铺法或混合料拌铺法以全面封闭表面破损。(3)设置路面结构排水层。

总之,合理设计、选材,精心施工、及时养护能有效提高沥青路面使用性能,减少沥青路面裂缝的产生,提高沥青路面的运营效率。

参考文献

[1]袁卫军.沥青路面出现裂缝的原因及预防措施[J].公路与汽运,2002,(5).

[2]曾广群.沥青混凝土路面面层裂缝产生原因及防治措施[J].工程建设与设计,2004,(12).

[3]韩秀云.沥青路面裂缝产生的原因与防治措施[J].东北公路,2002,(2).

作者简介:杨波,女,江苏启东人,供职于常州工程职业技术学院建筑工程技术系。