关于沥青混凝土路面裂缝的成因、预防和治理措施的探讨

邱睿 丁涛

摘 要：本文通过对沥青混凝土路面裂缝的类型及产生原因的分析，相应地提出防治措施和处理措施，为减少或延缓道路裂缝的出现，提高道路的使用性能。

关键词：沥青混凝土路面；裂缝；原因；预防；处理

随着公路建设的发展，针对裂缝的处治，改善路面的行驶性能在防止裂缝处路面的水损害、延缓沥青路面的破坏及等方面具有重要意义。者就沥青混凝土路面裂缝的成因及预防、治理措施将在下文中进行探讨。沥青混凝土路面其优越的工程性能和经济效益在公路建设中占有着越来越重要的地位由于具其有表面平整、行车舒适、耐磨、噪音小、施工周期短、养护维修简便等特点，而被越来越多地应用到高等级公路建设中。但是，沥青混凝土路面在使用过程中，由于受到车辆荷载和温度的重复作用，会出现各种形式的裂缝。因此，裂缝的产生，使雨水很容易渗入沥青混凝土路面的面层、基层甚至土基内部，在排水不畅通的情况下，形成对路面各结构层次的浸泡，降低了路基、基层的结构强度和面层的耐久性，并会进一步导致局部沉陷、唧浆、网裂、松散、坑槽等病害的出现。此外，裂缝的出现，使得裂缝周围的路面成为薄弱地带，在车辆的作用下会加速损坏，势必缩短道路的使用寿命，降低路面的行驶质量。

1 沥青混凝土路面裂缝的类型及原因分析

沥青混凝土路面裂缝大体分为两种类型：两种类型的裂缝按其形状又基本分为横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝和网状裂缝四种。一种是由于施工工艺不当或用了不合格材料产生的裂缝，非荷载型裂缝，以温度裂缝为主的低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝；另外一种主要由于行车荷载作用下产生的裂缝，是荷载型裂缝。即如果拉应力大于基层材料的抗拉强度，直至影响到沥青面层在车辆荷载作用下，半刚性基层底部产生拉应力，则基层底部很快开裂。

1.1 横向裂缝

横向裂缝与路中心线基本垂直，裂缝一般比较规则，沿路面大致呈均匀分布，裂缝间距的大小取决于当地的气温和沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能。缝宽不一，缝长贯穿部分路幅或整个路幅横向裂缝形成的主要有以下几个方面：

因沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料，温度下降时，沥青混合料逐渐变硬变脆，在软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处，因地基或路基与构造物差异沉降导致基层开裂，地基及基础沉降差异引起的横向裂缝。由于沥青混合料摊铺时发生收缩变形，当收缩拉应力超过沥青砼的抗拉强度时，半刚性基层由于水泥剂量、施工质量等综合因素产生的路面收缩裂缝，反射到沥青混凝土路面上，并通过横向裂缝形式表现出来。并反射到沥青面层，形成横向裂缝。沥青混凝土的温缩引起的裂缝。横向接缝处理不当，沥青路面表面就会被拉裂，并逐步向下发展，会导致产生横向裂缝。形成上宽下窄的横向裂缝。

1.2 纵向裂缝

裂缝长度和宽度不一，裂缝走向基本与行车方向平行。纵向裂缝形成的主要原因有以下几个方面：（1）地基原因。在施工时处理不到位，在回填土后，有些路段处于坑槽或出现弹簧土情况，造成路面纵向开裂。地基承载能力的差别出现不均匀沉降。（2）路基施工原因造成加宽部位沉降。主要是横向加宽没有按照要求进行施工，或者从而路基边坡压实度不足产生滑坡。产生纵向裂缝；碾压没有达到要求，路基边坡坡度小于设计值。（3）在动静荷载的作用下，水的渗透、侵蚀破坏。使局部路基受水浸泡后承载力值降低，花坛、路表、边坡等渗水，路基滑动产生裂缝。（4）接缝原因。沥青面层前后摊铺相接处的冷接缝没有按照相关要求进行处理，结合不紧密，在车辆荷载及大气因素作用下逐渐开裂。（5）在车辆长期超重荷载的情况下，车辙边缘也多出现。

1.3 块状裂缝

一般裂缝将面层分隔成面积约0.1～10m2的大块多边形，且棱角明显。块状裂缝形成的主要原因有下列三种：（1）由于路基填料塌陷或车辆超载造成。（2）由于某种原因铺设沥青路面的混合料采用了大量的低针入度和亲水性集料，或沥青发生老化失去弹性，在严重交通荷载作用下导致1.4 网状裂缝

网状裂缝纵横交错，缝宽1mm以上，缝距40cm以下，1m2以上。它的初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵缝，相互交错的疲劳裂缝，形成一系列多边形小块组成的网状开裂，而后在纵缝间出现横向和斜向连接缝，它是形成缝网。网状裂缝形成的主要原因有下列几种：

路在汽车荷载反复作用下，基层表面被逐步淘空，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆，随后裂缝逐步扩展，缝距缩小，产生网裂。路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填，面总体强度不足，在损坏初期，致使水份渗入下层，使基层表面被泡软，沥青与沥青混合料质量差，延度低，抗裂性差。沥青层厚度不足，层间粘结差，水分渗入，加速裂缝的形成。沥青混凝土配合比不当或未拌和均匀等使沥青与石料粘结性差。防治也成为一个综合治理的问题。沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多，如果通过合理设计。路面结构设计不合理。路基路面压实度不足。沥青老化和汽车严重超载，使基层产生疲劳破坏也是导致沥青面层形成网裂的重要原因。

2 沥青混凝土路面裂缝的预防措施

优化生产配合比，控制好原材料，加强施工管理，处理好特殊地段等措施加以预防可以减少和防治沥青混凝上路面裂缝的产生。

2.1 合理设计

必须根据道路等级、交通量、自然地基地质情况，设计沥青混凝土路面厚度，道路情况和施工季节等综合因素计算设计；在各种路用性能之间寻找最佳平衡点，优化配合比设计，根据当地的气候条件和交通情况具体分析，相互兼顾。旧水泥路面改造与非结构强度因素有关的加罩面层厚度确定，要选用针人度较大的沥青，沥青不仅要考虑从施条件、气候环境、施工季节、矿料的分布和性质及尺寸等因素还要根据沥青面层类型选取不同的标号，主要考虑结构强度因素保证沥青混凝土罩面厚度的确定；主要考虑道路沿线高程的控制、采用合适的沥青面层厚度，不尽可节约投资，沥青混凝土最小摊铺厚度要求、加罩面层与板的结合问题以及工程费用控制等。又可保护未开裂的半刚性基层使用期间不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。

沥青混合料的骨料设计优先选用碱性石料且级配良好、针片状含量少石料；沥青混凝土的级配设计，尤其在寒冷、阴湿地区，而且更确定沥青的标号，提高其低温抗裂性；必须掺人抗剥落剂等活性物质处理若受材料分布限制采用酸性石料。

应力吸收层和加筋层的设计，主要采用弹性模量较小的材料，如土工布、砂、石屑等，通过对反射裂缝产生机理的分析，防治反射裂缝，设计时可针对工程具体情况采用技术措施：应力吸收，高加罩面层的抗拉强度，如钢筋网、玻璃纤维格栅，纤维沥青混凝土等。在罩面层与原路面之间设置隔离层，根本目的就是消除应力集中，目前使用较多的是土工布；二是加筋层采用强度和弹性模量较大的材料。

2.2 优化生产配合比

路面表面特性和耐久性是相互制约的一对矛盾，要做到严格目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段的程序，混合料的级配决定混合料的高温稳定性、低稳抗裂性。优化确定适合工程特点的生产配比。就是要

2.3 严格控制好原材料

为保证现场沥青、集料等原材料的各项参数符合设计和规范要求，数据必须真实、准确，杜绝弄虚作假。各项试验必须做到抽样合理。

2.4 加强施工管理

施工中，前一分项工程未经验收合格严禁进行后一分项工程施工。施工中必须建立安全技术交底制度，作业前技术负责人必须向作业人员进行详尽的安全技术交底，并对作业人员进行相关的安全技术教育与培训。并形成文件。

用热混合料敷贴、预热软化接缝部位，先将已压实的摊铺带边缘切割整齐，涂刷粘层沥青后摊铺新的沥青混合料，清除浮料，清除敷贴料，合理施工组织设计，做到沥青拌和均匀、油石比控制标准。摊铺作业尽可能连续进行，避免冷接缝。不能避免时，上下层的接缝应错开15cm以上，并充分压实接缝部位，能有效预防由于摊铺接缝而产生的路面早期裂缝。

加强运料车的保温工作，同时采用大动力机械拌和设备，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；

摊铺质量不好，往往伴随着裂缝的发生。沥青混合料的摊铺与压实是关系路面施工质量的重要环节，重视并协调沥青路面的平整度与压实度的关系。沥青混合料面层不得在雨、雪天气及环境最高温度低于5℃时施工。面料摊铺过程中，供料速度与前进速度要相协调，应着重控制摊铺温度，不能牺牲压实度而偏面追求平整度，低温碾压容易造成压实度不足导致空隙率增大，防止出现粗料滚动离析。路面渗水导致早期破坏。应该在确保压实度的前提下尽量争取平整度。

不得进行沥青面层的摊铺作业，在雨后基层潮湿未干的情况下，更不得冒雨进行摊铺。应停止沥青面层的摊铺，在冬季气温过低的情况下，保证面层与基层的紧密衔接和沥青面层的有效压实。

对原混凝土路面层与基层间的空隙，应填充处理，如压密注浆。对原混凝土路面应做弯沉试验，对于旧水泥混凝土路面作为基层加铺沥青混合料面层时，经表面处理后，符合设计要求，可作基层使用。对混凝土面层的胀缝、缩缝、裂缝应清理干净，并应采取防反射裂缝措施，如自粘性防水卷材。对局部破损的原混凝土面层应剔除，并修补完好。

2.5 处理好特殊地段

应进行必要的沉降计算，并采取针对性措施，当道路经过软土地基和高填土路段时将工后沉降控制在规范容许范围内，应及时予以处理，应根据裂缝的宽度和深度，选择合适的材料，维修处理沥青路面裂缝，确定具体的施工工艺。采取排水固结法、强夯法、换填法、复合地基法和轻质填料法等，减少由于不均匀沉降引起的路面裂缝。

3 沥青混凝土路面裂缝的处理措施

要延长道路的使用年限，提高道路的服务效率，除了加强日常的养护维修之外，限制裂缝的开展。对已经出现的裂缝，将稠度较低的热沥青（缝内潮湿时应采用乳化沥青）灌入缝内，灌入深度约为缝深的2/3。缝宽在5mm以内；填入已筛好的干净的石屑或细砂（视缝宽窄选料），防止水分等有害物质的侵入，沥青混凝土路面出现裂缝是不可避免的，在目前的施工条件下，只是数量的多少、发展的程度以及出现的时间不一样。

3.1 纵向、横向裂缝

并捣实。清除缝中杂物及尘土。将溢出缝外的沥青及石屑、砂清除干净。用拌和均匀的热沥青混合料分层填入缝中，并捣实（缝内潮湿时应采用乳化沥青混合料）。处理缝宽在5mm以上的裂缝：灌缝完成后，表面洒布粗砂或3-5mm石屑。清除缝内、缝边碎粒、垃圾，并使缝内干燥。除去已松动的裂缝边缘。

3.2 块状裂缝

对于大面积的块状裂缝，通常采取加铺封层或沥青表面处治的方法进行处理。对于比较严重的块状，在新老结构交界处形成有效的防裂防水层。应当做好与周围面层的搭接处理，采用灌缝方法已难以进行有效处理时，当损坏已影响到基层时，必须连同基层一并实施。可在翻修范围内的基层顶面铺设应力吸收层或防裂聚酯玻纤布，作局部范围的翻修。应力吸收层的应用机理就是吸收和分散应力、防止裂缝反射到面层，可以延长沥青路面的使用寿命。还可以防止基层裂缝的反射，防止雨水渗入基层。聚酯玻纤布是聚酯纤维和玻璃纤维的复合物，这种独特的组成使它具有聚酯纤维的韧性和玻璃纤维的强度。聚酯玻纤布在防止雨水下渗、缓解基层裂缝的应力集中、缩小面层拉应变等方面具有优势。相比土工格栅不具备防止雨水下渗和基层软化的弱点。

3.3 网状裂缝

（1）可采用石灰或水泥处理由于路基不稳定，导致路面网裂的路基，待土路基处理稳定后，深度可根据具体情况确定，一般为20-40cm。再重做基层、面层或注浆加固处理。（2）可根据情况，分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时，水稳定性好，基层加强后，再铺筑沥青面层。收缩性小的半刚性材料是首选基层。（3）如果强度满足要求，可采用铣削网裂的面层后加铺新料来处理网状裂出自沥青面层厚度不足时的裂缝。（4）如因结构层积水引起网裂时，如夹有软弱层或不稳定结构层时，应加设将路面渗透水排除至路外的排水设施。将其铲除；铲除面层后，需然后再铺筑新混合料。

4 结语

应结合技术、经济、工程等条件并考虑天气、交通等因素的影响，延长路面的使用寿命，最大限度的减少裂缝的发生，设计和施工过程中通过合理的设计和高质量的施工来对裂缝进行预防，对于沥青路面应遵循“预防为主，及时处治”的原则，选择适宜的处治技术，才有可能做到经济、有效地控制裂缝的发展，对于已经产生的裂缝。

参考文献

[1] 公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）.中华人民共和国交通部，2005.

[2] 公路沥青路面养护技术规范（JTJ073.2-2001）.中华人民共和国交通部，2002.

[3] 沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].人民交通出版社，2008.

作者简介：邱睿（1977.03- ），重庆人，高级工程师，研究方向：路桥工程检测；丁涛（1975.10- ），江苏人，工程技术处副处长，研究方向：路桥工程检测。