浅析沥青路面裂缝的产生原因及防治

2011-08-15张明喜

黑龙江交通科技 2011年7期

张明喜

(新疆道路桥梁工程总公司第一工程处)

0 引言

随着国内城市化进程的加速，以市政道路为基本骨架的交通基础设施的建设规模也不断扩大，在市政道路建设中沥青混凝土路面以其平整度好、施工无接缝、行车舒适以及噪音小、易于维护等特点而被广泛应用，但由于材质、技术以及施工等诸多因素影响导致沥青路面不同程度的出现各类裂缝，裂缝的出现直接影响了行车速度、安全等使用品质，并对路面的使用寿命及道路投资效益均会产生明显的负面效应，因此对沥青混凝土路面裂缝进行预防处治研究对延长路面使用功能、使用周期，保障道路投资效益具有现实意义。

1 沥青路面裂缝成因分析

1.1 设计因素

设计过程中对沥青标号选用不合理，由于沥青胶结料对温度敏感性强，材料低温性能不能满足区域内温度变化导致温度应力产生引起裂缝;路面结构设计不合理或路面厚度不够，或由于对路面设计年限内交通量的增长估算偏小导致设计路面强度不足而无法适应车辆荷载要求，导致路面裂缝的生成;地面下水电管线埋深不足，导致由于基层压实不平而引起路面开裂。

1.2 材料因素

市政道路多采用收缩性较小的半刚性基层，而面层沥青油源、低温延性、劲度以及抗老化性能等品质均影响沥青混凝土性能，或沥青混合料过细，油石比过低或烧制过火;混合料内集料级配不合理或石料偏少，以及沥青原料延性差或混合料粘接力过低等均会导致裂缝的形成;传统市政道路基层多采用石灰土基层作为主要承重结构，该结构无法满足大量交通荷载要求，因此由基层破损逐步发展到路面破损，同时半刚性基层材料选择差异也会导致因其收缩性能不同而引起裂缝生成。

1.3 施工因素

路基填土压实度不足导致路基产生不均匀沉降，或接缝部位压实度不足而在荷载作用下生成裂缝;半刚性基层产生的干燥收缩、低温收缩过程中产生的收缩应力大于基层的极限抗拉强度或基层在铺筑时随混合料水分减少而产生的干缩应力均导致裂缝生成;基层混合料的离析或因碾压不密实、机械组合不合理等因素导致基层上部细料上浮而形成强度较弱的薄层，其在荷载作用下生成裂缝;半刚性基层养生不足或养生未撒布封层或透油层，导致暴晒时间过久而产生裂缝;施工填土压实度不够导致路基不均匀沉降产生而生成裂缝;混合料摊铺时间过长，表面温度过低或内部温度较高时采用重型机械碾压导致路面表层切断而出现裂缝;对施工缝处理不当、接茬部位碾压不正确而导致裂缝生成，碾压时压路机加减速过猛或转向时速度过快导致裂缝生成。

1.4 荷载因素

随着车辆增多超载现象也越来越多，超载车辆累计轴次增大会导致设计弯沉值减小，并且超载车辆的振动冲击也会对路面产生一次性破坏作用，行驶中超载车辆刹车以及上下坡过程中对沥青面层也形成剪切破坏，并且超载会导致超出路面基层的设计抗拉强度而导致底层提前产生拉裂。

1.5 环境因素

在寒冷季节施工时环境温度低于要求温度时，沥青面层或半刚性基层由于低温收缩产生收缩裂缝或干缩裂缝，在新旧路面交接部位由于不均匀沉降而导致裂缝生成;在旧路面表层加铺沥青面层时原路面上已有裂缝可反射到沥青面层而生成反射裂缝等。

2 沥青路面裂缝防治措施

2.1 设计措施

选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层，并选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层;结合当前多采用较粗级配及具有较强的抗滑抗车辙能力的材料，但该类材料空隙率偏大、荷载传递能力较差且耐疲劳能力相应下降，因此在设计时应选用含蜡量低、抗老化及高温性能较好的改性沥青或沥青玛蹄脂碎石混合料，并应严格控制配合比设计，对空隙率及稳定度应适当调整，在满足稳定度要求下优先选用针入度较大的沥青;为进一步提高表面层抗温度裂缝性能可采用橡胶沥青或聚合物沥青在表面做封层;可设置应力消减层作为中间层;满足沥青面层厚度满足集料最大公称尺寸三倍的要求，并可适当增加结构层厚度以提高路面承载力要求;若勘察资料显示地下水位偏高则无论水流大小均应对其进行处理，对分散水源应设置纵向横向网状盲沟，对上边坡渗水应设置腹式盲沟;在沥青符合密度、空隙率、饱和度、稳定度等指标的前提下可适当降低沥青用量以降低油石比。

2.2 材料控制

选用松弛性能较好的优质沥青做面层以保证其针入度、延度等指标，若缺少优质沥青则应在沥青内掺加石棉或木质纤维或采用较厚的沥青面层以减少或延缓由于半刚性基层产生的反射裂缝;并在满足马歇尔稳定度的前提下选用针入度较大的沥青做面层来有效防止因低温收缩及高温疲劳作用导致的裂缝;拌合物集料应采用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强并与沥青粘附性好的材料，并应尽量选用碱性材料，如选用酸性材料则必须在其内加入抗剥落剂来确保混合料的抗剥落性能，并应采用合理级配以保证混合料的高温稳定性、抗疲劳性以及耐久性等。

2.3 施工控制

严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量不超过最佳含水量;确保填料内不含淤泥、腐殖土等有机物，路基施工中应严格按照路基的填筑工艺确保路基的强度，填料应首选石、砾、砂类土而严禁采用有机质土，路基填筑必须按照压实标准进行分层填筑，并严格控制每层的松铺厚度，且边填筑边压实;应保证混合料在最佳含水量状态下进行碾压，并应控制最佳含水量并改进碾压办法以保证其强度，避免由于过振过湿导致基层顶面形成灰浆硬壳;尽量采用全幅摊铺方式进行面层施工，若不具备条件则可安排两台摊铺机前后紧跟的方式进行施工以确保混合料热接，如必须存在施工冷缝则应将已经压实的边缘切割整齐并将浮料清除，以热混合料敷贴至接缝部位，在该部位预热软化后将贴料清除，并在接缝壁涂刷粘性沥青后进行混合料摊铺;在碾压过程中应控制碾压速度在2 m/min左右以免混合料空隙过大;碾压过程中应严禁车辆在新压路面上调头;整个碾压过程应遵循初压、复压和终压的不周进行以确保压实度、表面稳定性以及表面平整度;施工中若出现裂缝则应及时将路面内杂物清理并进行处置以免积水等物质进入基层影响路面使用寿命，对较宽缝隙可采用灌缝处理，在灌缝前应先将缝内杂物清除，并保持缝隙干燥，并在灌缝后撒布粗砂或石屑。

2.4 超载措施

为避免由于超载对路面的影响可适当增加路面厚度或采用更为优质材料来提高路面的整体强度;并可增加车辆的后轴等措施来改善其对路面造成的早期破坏;并应从严执法限制超载车辆运输，减少其对路面造成的早期破坏。

2.5 修筑防裂路面

研究表明面层反射裂缝受沥青面层厚度影响较大，当面层厚度超过15 cm时则可有效防止由于受拉疲劳所产生的裂缝，并可降低由于车辆荷载引起的剪应力，因此应尽量保证路面厚度，当无法保证该厚度则可采用焊缝的措施进行处理，即用沥青油将裂缝填筑不满来防止裂缝的发展;还可在面层与基层间设置沥青碎石中间层、低粘度沥青混凝土层等均匀应力吸收层，也可在沥青路面加铺土工格栅等措施来改善沥青路面的主要功能，并有效控制车辙、反射裂缝和疲劳裂缝的发生。

2.6 提高路基区域内的强度和稳定性

路基工作区内的强度主要是在填筑过程中形成的，因此必须严格控制路基的填筑工艺确保其强度;压实度是反映路基强度的重要指标，也是提高路基强度和稳定性的最为经济、最有效的技术措施，因此在施工中应确保其达到规定要求;填土层厚度也在一定程度上影响压实度，施工中应控制每层松铺厚度不超过30 cm;由于路面底以下80 cm路床是路基的关键部位，因其直接承受和吸收路面的扩散应力，因此其应有足够的强度和稳定性，因此当开挖后发现有地下渗水应选用较好材料进行回填，对土质较差部位应进行换填或采用掺灰处理以确保其强度。