沥青路面裂缝病害产生的原因及防治

2011-08-15常荣亮

山西建筑 2011年26期

常荣亮

清徐县位于山西省中部，太原市南端，背靠吕梁，面向晋中，汾河纵贯，水系密布，构成了依山傍水一面川的自然状况。总面积609 km2。截至2010年年底，全县公路总里程1197.6 km。其中:国道 44.9 km，省道 39.1 km，县级公路 143.3 km，乡级公路290.9 km。各级公路构成清徐公路网。由于沥青路面具有表面平整、坚实、无接缝、行车舒适、耐磨、噪声低、施工期短、养护维修简便，因此在我县得到广泛应用。但是，随着交通量的迅速增长，载重车辆比例增加，车辆超载现象严重，致使沥青路面出现早期破损的现象。

1 裂缝形式

沥青路面的早期破损是指:沥青路面在设计寿命期(一般15年)前1/4～1/3期间发生的过早的各种破坏现象。沥青路面的裂缝是早期破损的表现形式之一。裂缝形式主要有以下几种:

1)横向裂缝。与道路中线近于垂直的裂缝，有时伴有少量支缝。多由基层或路基裂缝的反射或由低温收缩造成;最初多出现于路面两侧，逐渐发展形成贯通路幅的横缝。

2)纵向裂缝。与道路中线大致平行的裂缝，有时伴有少量支缝。通常由路基、基层沉降，或施工接缝质量或结构承载力不足而引起。

3)块状裂缝。近于直交的裂缝。把路面分割成近似矩形的小块，块的尺寸约在50cm×50cm～30cm×30cm之间。主要由面层材料的收缩和温度的周期性变化所致，与荷载的关系不大。它的出现，标志着沥青已显著老化。

4)龟裂。相互交错的裂缝将路面分割成形似龟纹的锐角多边形小块，块的尺寸小于50cm×50cm。龟裂是行车荷载的重复作用而引起的疲劳裂缝。其最初形态是一条或几条平行的纵缝。随着荷载重复作用次数的增加，平行纵缝间出现了横向、斜向连接缝，形成多边的、锐角的、形似龟纹的裂缝形式。

5)滑移裂缝。月牙形裂缝，其两端通常指向行车方向;车辆刹车或转弯时造成面层的滑移和变形，从而出现滑移裂缝。

2 裂缝形成原因分析

1)荷载型裂缝产生原因。半刚性路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下，半刚性基层的底部要产生拉应力，当拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度时，则半刚性基层的底部很快开裂，在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展到上部，使沥青面层也开裂破坏。产生荷载型裂缝的可能有多种情况，如:

路面结构设计不合理或厚度不足，路面强度明显不能满足行车要求，在行车反复作用下，沥青路面很快破裂;

路面强度日趋不足，路面回弹弯沉值逐渐增大，满足不了交通量迅速增长和汽车载重量明显增大的需要，轮迹处沥青路面产生龟裂，伴随纵向裂缝和形变;

无机结合料稳定细粒土或稳定土含量过多的粒料土基层表层软化，在行车作用下，沥青面层产生龟裂，甚至推移破坏;

由于施工质量不好，无机结合料稳定层拌和不均匀，底部留有素土软弱夹层，导致沥青面层产生块状裂缝。

荷载型裂缝在一些中低级道路行车道中常见，现在我县公路中普遍采用水稳碎石基层，有足够的强度，因此荷载型裂缝并不是主要的，相反沥青路面非荷载型裂缝普遍存在。

2)非荷载型裂缝产生原因。沥青面层上非荷载裂缝主要是温度裂缝。清徐年平均气温10℃ ～12℃，最高气温39.4℃，最低气温－25.5℃，每年1月份最冷，平均气温－6.4℃左右，7月份最热，平均气温23℃左右。夏季炎热，冬季寒冷，温差大是气候的主要特征。温度裂缝主要为横向裂缝，有两种形式:一种是低温收缩裂缝，在冬季气温骤降时，沥青材料开始收缩，当沥青面层中产生的收缩拉应力或拉应变超过沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变时，沥青面层就会开裂;另一种由于日夜温差大，温度反复升降而导致温度应力疲劳，使混合料的极限拉伸应力变小而产生的沥青面层疲劳开裂，这一类温度裂缝包含了温度应力疲劳的因素在内，因而称作温度疲劳裂缝。针对沥青面层低温收缩开裂问题，原因主要有:

a.沥青的品种和质量是影响沥青路面温度开裂的主要原因。沥青混合料的低温劲度是决定是否开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性质指标中，影响最大的是温度敏感性，感温性大的沥青容易开裂。由于沥青在老化过程中轻质油分挥发、沥青氧化分解等，老化越严重，劲度越大，裂缝出现越早。沥青中的蜡使拉伸应变减小，脆性增加，温度敏感性变大，横向裂缝容易发生。

b.沥青混合料的组成对沥青的开裂影响也很重要。在使用同一种高质量的沥青时，沥青面层厚的比薄的横向裂缝率减少，另外和矿料组成级配有一定关系，但总的来说与路面横向开裂率关系不很密切。

c.基层材料的影响。半刚性基层热容量小，与沥青表面层的附着粘结性能差，尤其是本身收缩的附加影响，故横向裂缝要多些。

d.在气候因素方面，极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升温降温循环次数是影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。

3 裂缝的维修

1)灌油修补法。在深秋冬末季节，将纵横裂缝清扫干净，直接用油壶灌入加热的沥青油。2)乳化沥青稀浆封层。由专用的封层机铺在旧油路上，厚度为0.5cm～1cm。铺筑过程中，乳化沥青将渗入裂缝中，待其破乳水分蒸发，达到修补裂缝的目的，还可使路面平整。3)沥青混合料罩面法。根据路面裂缝严重情况，结合路段使用间隔年限，交通量较大，选用的一种方法。4)现场再生维修法。对于裂缝多的路段，用加热车对旧路面实施两次加热，使表面裂缝深入全部融化变软，喷洒一定数量的再生剂和稀沥青与掺入的适量骨料实施就地拌和，还可采用再生机或用铣刨机或用人工进行碾压成型。由于改变了沥青混凝土性能，从而达到消除裂缝的目的。