浅谈沥青路面裂缝产生的原因

袁栋梁

(南昌市公路管理局昌北分局,江西 南昌 330038)

在现今的公路建设中,主要有沥青公路和水泥公路,而沥青公路由于其独特的抗压性和坚韧性,在公路建设中已广泛使用,也成为了我国公路建设中一道独特的风景。沥青公路优点多,但在建设使用过程中,也逐渐暴露出了一些缺陷,而主要的缺陷就是裂缝。今天,我就结合自己工作中的实践对公路裂缝作一些分析和探讨,并希望与大家共勉。公路裂缝一般有龟裂缝、网裂、丛向裂缝和横向裂缝。现在我们就逐一对其进行分类和探讨。

1 龟裂缝和网裂

龟裂缝和网裂是公路建设使用过程中最常见的,我们分析产生龟裂缝和网裂的主要原因：(1)拌合温度的控制、沥青混合料的油石比,这两点在沥青面层混凝土施工中都是非常值得注意的,如果掌握的不好,路面在行车荷载的压力下就极容易产生龟裂缝和网裂。(2)路面结构的均衡和厚度,如果半刚性基层厚度不足,而其下底基层又不是有一定的抗压能力的半刚性材料,这样的路面结构就会由于路基压实度不够或者承载能力降低,而极易使路面产生龟裂和网裂。(3)路基下半刚性材料不纯,也就是半刚性材料中间有杂质,即夹层土或其他杂质,在遇水潮湿后,路面承载能力下降,在载重的车辆通过时就容易出现弹簧的现象而出现龟裂和网裂。

2 丛向裂缝的分析

丛向裂缝也是最常见的公路裂缝,主要是由于地基承载力下降,路基整体强度降低了,加上重车荷载的反复作用,路面就极易出现丛向裂缝。而产生丛向裂缝的原因在一定程度上与填筑质量有关。其次,重型车辆在大型车道行驶中,加速或减速都极易使路面变形而造成丛向裂缝。还有就是轻微的裂缝由于年长日久加上雨水进入路面基层,又不能及时排出而形成丛向裂缝。

3 在公路裂缝中,横向裂缝也是最常见的

造成横向裂缝的原因有很多,一般可以归纳为以下类型：(1)由于低温而产生的横向裂缝。这种裂缝是由于温度变化超出沥青混凝土的极限拉应力而产生的低温裂缝和温度疲劳裂缝以及发射裂缝等。因为就混凝土的自身材料性质而言,如果没有掌握好温度的变化,热胀冷缩的混凝土就会出现问题了。(2)值得注意的是,在公路上行驶的各种车辆都有,特别是重型车辆,由于重型车辆经常是在规定的一条道上行驶,又要经常刹车和起步,久而久之,就很容易造成横向裂缝。(3)地形的高低不同,如果施工质量有问题的也极易造成横向裂缝。

4 裂缝造成的后果

公路出现裂缝后要及时关注,否则极易造成严重后果。初期产生的小小的裂缝往往不容易引起人的注意,而随着环境温度和来自重型车辆的压力以及长期的雨水浸泡,小裂缝就会发脾气越裂越大了。这主要还是因为沥青路的半刚性基层自身干缩和温缩应变胀缩产生的拉应力超过了自身的极限使其从薄弱处产生断裂,时间一长,裂缝逐渐向上扩展到路表,缝宽不断增大,横向裂缝再不断附生丛向裂缝,最终形成大小不等的独立裂块,在表面水的作用下路面的强度降低了,道路逐渐丧失承载能力,不及时处置,不仅会极大的缩短公路的使用寿命,而且会造成重大的经济损失和人的生命财产安全。

预防和处理

出现裂缝了怎么办？怎样延缓和减轻裂缝带来的危害。本人认为,可采用两大类方法：一是注重施工质量,在施工中采取相应的预防措施；二是维修养护时选用合适的加铺层。为获得最佳效果,下面这些方法非常重要。

(1)压实路基,增强路基的强度。路面强度是靠路基支撑的,路基不牢,路面就保证不了足够的强度和稳定,就容易下沉和开裂,因此,必须保证有有效措施处理好影响路基工作区的稳定性和强度的关键环节,最大限度的减小路基完工后的沉降量。怎样才能让路基增强压实度呢？首先,注意填土层的厚度,施工时一定要插杆挂线,每层的松铺厚度不应大与30cm,检测压实度试坑要达到下一层顶面,凡是检测结果达不到规定定值的要加压处理,或推除重填。其次,必须严格控制路基的填筑工艺,确保路基强度。填筑材料首选石砾、砂类土,还有选用含砾、砂低液限粘土,再次选用低液限粘土。粉质土和有机土不能用于填筑路基。还有一点非常重要的就是降低地下水位是提高路基强度的重要措施。路面底以下80cm路床是路基的关键部位,它直接承受和吸收路面的扩散应力,要有足够的强度和稳定性。当开挖后发现底下渗水,不论流量大小都要处理。填方地段要采用较好的材料填筑,土质差的地段要进行换填处理,确保其强度和稳定性。

(2)选择防裂性能好的材料。首先在稳定度满足要求的前提下,选用针入度较大的沥青作面层。其次,采用密实型沥青混凝土面层。空隙率对面层的疲劳寿命有很大影响,密实型沥青混合料在使用中沥青硬化缓慢,同时也延缓了裂缝的扩展。沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性好的材料。如果集料呈酸性,则应填加一定数量的抗剥落剂或石灰粉,确保混合料的抗剥落性能,同时应尽量降低集料的含水量,尽可能使用人工砂代替原形颗粒的天然砂。还有选用抗冲刷能力好,干缩、温缩系数小、抗拉能力高的半刚性材料作基层,最好使用温度膨胀系数低的骨料。选用松弛性能好的优质沥青做面层,保证沥青的针入度、延度等指标；在缺少优质沥青的情况下,应采用某些添加剂或聚合物,以提高沥青的低温抗裂性能及高温稳定性能。

(3)应力吸收层要设置好。应力吸收层的设置也非常关键,在基层与面层之间铺橡胶沥青中间层、预制织物膜带条、土工织物或土工格栅中间层、低粘度沥青混凝土层等均匀应力吸收层。用土工格栅加筋沥青路面的主要功能是控制车辙、反射裂缝和疲劳裂缝,不同类型的格栅性能显著不同。还有橡胶沥青吸收膜,是使用废橡胶磨细的粉与热沥青搅拌后,施于面层中间,形成一薄膜或与砂石成一薄层。有试验结果表明,此应力吸收层在面层中间效果最佳。采用应力吸收薄膜,对减缓反射裂缝的产生与扩展也有明显的效果,可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少,明显降低应力强度因子。而吸收薄膜的弹性模量越低,防裂效果越好。可见应力薄膜应选用低模量高韧性、大变形率的材料为好。

(4)怎样修筑防裂路面。研究表明,面层反射裂缝明显地受沥青面层厚度的影响,厚度超过15cm的面层可以有效的防止受拉疲劳所产生的裂缝,还可以降低车辆荷载引起的剪应力。因此,在沥青路面厚度的设计时,可以考虑沥青面层的厚度,以减少受拉疲劳所产生的裂缝。

最后,就如何控制施工时裂缝发生的办法再谈几点：(1)在施工方面,控制半刚性基层碾压时的含水量为最佳含水量的0.9倍,压实度达到规范要求,碾压完成后要及时保湿养护,防止基层干晒,养护结束后,立即喷洒沥青乳液,做成透层或粘层,然后尽快铺沥青面层。(2)制备沥青混合料时控制好加热时间和加热温度,不使沥青老化、加强碾压,使沥青混合料达到规定的压实度,也可减少反射裂缝。(3)为了减少沥青面层由于半刚性基层的收缩裂缝而产生反射裂缝或对应裂缝,应尽可能采取有效措施来减少半刚性基层本身的收缩裂缝。

目前,很多地方在公路铺设沥青面层前,都采取裂缝预防措施和处理技术,将大幅度减少路面裂缝的出现。这种方法是强调于道路建设初期采取措施阻止裂缝的形成,或通过选择道路结构、技术或材料处理已出现的裂缝,这将减少裂缝,使得原有的或不可避免的裂缝活性大大降低。

[1]王琳婷.路基施工中压实度的控制(J).交通科技,2004(05)．