沥青混凝土路面裂缝产生的成因与防治探讨

喻建军 李仁平

（广州市设计院 广东广州 510620）

1 引言

道路工程是土木工程建设中非常重要的一部分，在道路工程设计过程中，由于沥青混凝土路面在行车舒适性等方面的优势，在城市道路以及各级公路所占比例正逐步增加。而由于沥青路面在各种因素导致下容易出现裂缝，影响沥青路面使用性能以及寿面，故必须在设计及施工过程中加强路面裂缝的防控，从而保证工程质量。在此基础上，分析沥青混凝土路面裂缝控制在道路工程中的合理使用。

2 沥青混凝土产生裂缝的原因

2.1 沥青及其混合料原因引起裂缝

施工时，部分施工单位使用的沥青未能达到施工要求的标号，使得沥青与矿料之间的粘接力大大降低，并且增加了沥青的低温脆性，还会导致其高温稳定性降低，以上诸多弊端造成了沥青路面油层松散的现象，从而导致沥青路面开裂。沥青与其结合料的性质是造成温度变化产生裂缝的最主要原因，而影响沥青路面是否开裂的最主要因素是沥青混合料的低温劲度，因此沥青劲度也是测定沥青混合料低温劲度的一项重要因素。在相关功能指标中，温度敏感性是影响沥青功能最大因素，温度敏感性越高的沥青越容易引起路面开裂。例如在冬季气温较低时，沥青的收缩性能会比较容易导致路面遭到脆性破坏，而如果水分与温度等因素共同作用，会大大降低沥青与矿料之间的粘结力，从而导致路面松散、剥落等，因而影响力了路面的通行。

2.2 雨水渗透问题引起裂缝

在阴雨时节，雨水的渗入会降低沥青与矿料之间的粘结力甚至严重时会使得其逐渐失去粘结力。在外力作用下，随着水分在路面空隙以及裂缝中的不断侵入，水分会在众多荷载的动态作用下形成真空复压抽吸的循环系统，使水分更加全面地渗透进入沥青与矿料的接触界面上，从而导致沥青膜脱离矿料表面、沥青混合料松散掉落形成网状裂缝并不断扩大。

2.3 温度问题引起裂缝

温度问题引起的裂缝一般分两种：①低温收缩裂缝；②温度疲劳裂缝。低温收缩裂缝往往是冬季时候，由于温度下降导致了沥青材料逐渐变硬以及收缩。但是由于沥青面层是受到路面约束的，在气温骤然降低时一旦沥青面层的收缩拉应力大于沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会出现开裂现象。而温度疲劳裂缝是在外界气温变化大时，影响了沥青面层的温度，沥青面层过大的温度变化使得其中产生了很大的温度应力。此种温度应力会随着时间的推移不断地作用在沥青面层之中，使得沥青面层出现疲劳开裂。此过程一旦开始，伴随着低温的出现，裂缝间断会出现集中应力，从而导致裂缝不断向下延展直到面层被全部穿透。

2.4 载荷引起的裂缝

道路结构设计是非常关键，它主要通过当地状况进行设计，但是道路载荷一旦没有足够大，就会产生结构性裂缝，为了避免产生这些问题，需要在施工过程当中增加预拱形式，一旦出现载荷较大还会产生裂缝，这种裂缝主要是道路设计之初不合理导致，同时也可能道路施工出现不合理现象，由于施工人员自身文化素质水平较低，针对设计图纸不能及时理解，而设计图纸在道路结构当中无法体现，就会产生裂缝，而这种载荷主要分为直接和间接，直接应力主要外部载荷导致，间接应力主要由于材料和温度导致。

2.5 基层裂缝反射引起的裂缝

目前，半刚性材料是许多沥青道路建设工程建造路面基层的首选材料。作为路面基层的建设材料，半刚性材料相比于其他材料来说更能够增强道路的荷载，并且可以降低路面厚度。如此一来，半刚性材料的应用不仅可以降低道路建设成本，还可以提高道路的使用性能。但是存在优点的同时，其缺点也显露了出来。由于半刚性材料属于水硬性材料，它的内部刚度和强度只会伴随时间的流逝逐渐增加最后达到顶峰，而不会在施工结束时便达到这种水平。半刚性材料的性质和养护周期就决定了使用半刚性材料的道路会受到温度与湿度等因素的极大影响，如果前期施工操作不当，就会导致道路基层极易受到温湿度的影响而产生温缩现象。但是由于路基拥有变形抵抗的效用，会导致基层难以通过变形释放应力这种应力会在基层内部逐渐积攒拉应力，一旦其积攒的拉应力超过基层能够承受的最大应力时，基层就会因此产生裂缝。基层产生的裂缝会和表层路面形成一个应力集中点，在荷载和应力的双重作用下，基层的裂缝非常容易反射到表层路面，从而产生反射裂缝。

3 对路面裂缝问题的防治措施

随着我国经济的发展，公路车辆日益增多，使沥青混凝土路面面对极大的挑战，除了确保道路运输畅通、安全和高效以外，还需要使道路具有绿化、环保、亮化的城市功能。

3.1 施工前期尽量避免裂缝的产生

在进行道路施工之前需要准备以下工作：

（1）对于道路所在区域、环境、温度、气候、地质状况进行数据收集和各项资料深入分析，将各项资料及可能产生因素进行分析。

（2）根据道路设计方案进行分析筛选，将不利因素进行去掉，最终目的是避免产生沥青混凝土裂缝。

（3）道路施工过程当中需要将各项条件、空气湿度、温度材料性能对沥青混凝土影响进行分析，采取最佳解决方案，这样才能避免出现裂缝。

3.2 加强沥青路面的设计工作

①在选用半刚性材料建设路面基层时，应选用抗拉性能好、抗冲刷能力强、温缩和干缩系数小的材料。②应选用松弛性能好、延展度强、针入度高的优质沥青建造沥青面层，如若缺少优质沥青，也应采取相应的沥青性质改善措施来确保沥青的低温抗开裂性和高温稳定性。③沥青面层应使用密实型沥青混凝土，同时确定合适的沥青路面厚度，防止半刚性路面基层在使用期间不会出现干缩裂缝的同时，还可以有效减少沥青使用量，降低投资数目。之后，防反射中间层的设计也是必不可少的。在温度裂缝的产生难以避免时，预锯缝的建设也是一个很好的选择。

3.3 加强施工建设工作

沥青路面建设时，首先要做好基层的碾压工作，严格把控基层施工碾压时的含水量，并在确保基层施工质量的前提下，做好相关养生工作，防止因暴晒等原因而导致干裂的现象发生。养生工作完成后就可以开始透层的施工了，之后便是沥青路面的铺筑阶段。面层施工时，应严格把控混合料的温度、碾压强度等问题，在确保施工连续性的同时，施工现场应有专人看管，禁止无关车辆进入施工区域，保持路面的平整度。另外，当施工过程中出现裂缝时，应及时做好接缝工作，避免后期导致面层或基层的更深程度破坏。

3.4 优化材料选择

沥青选择是材料选择的关键，应选择符合各项规格和设计要求的沥青作为施工的主要材料，必须严格控制沥青的各项关键指标。透层油和粘层油沥青应与沥青混凝土的沥青类型相同。科学选择具有优异抗裂功能的原料作为沥青基料。为了有效减少收缩裂缝，应增加粗骨科的含量，减少施工的含水量，全面加强基层的压实度。应尽量避免使用水泥和石灰等干缩性强的材料，应该选取碎石和工业矿渣等材料。其中，改性沥青在低温粘度和耐老化性能方面优于普通沥青。目前，应用相对广泛的改性沥青的关键是热塑性橡胶弹性体和橡胶。改性沥青的混凝土成本较高，但长期经济效益较好，因此常用于道路建设。

3.5 加强沥青混凝土路面的养护工作

只有长期保持优良的路面实用功能，巨大的道路建设投资才能充分实现其投资效益。预防性维护是一种周期性的强制性维护方法，虽然价格昂贵，但却是一种相对来说效果较为优良的保护方法。为了铺设建设成本低廉，同时又坚固耐用的沥青路面，必须有科学严格的道路设计方案以及严格的施工标准，并努力对后期路面的应用进行维护。因此我们需要一个强有力的保护机制来确保预防性维护措施的有效开展。

4 沥青裂缝的处理措施

（1）灌缝时裂缝处理措施中最常见的一种处理方法。基层和面层的裂缝均可以采用压浆法进行灌缝。一般情况下面层裂缝都会使用改性沥青或者灌封胶进行灌缝，其中灌缝材料的选择以及灌缝措施的施行内容都要视裂缝的发育状况而定。

（2）稀浆封层。裂缝产生的初期阶段一般采用乳化沥青进行稀浆封层，这种措施可以有效延长沥青道路的使用寿命并且可以加强路面的防滑耐磨性能。但是这种措施的缺点在于需要一定时间的稳定期，很难有效地控制裂缝的发展状况，使得其耐久性大大降低。

（3）罩面。罩面是路面维护措施中一种较为有效的综合养护方法，一般应用于大中修建设。这种维修方法需要消耗的资金较多，但是效益比也很高，所以目前的应用范围比较广泛。

（4）路面再生。路面再生技术分为冷再生和热再生等两种不同的施工工艺，虽然两种工艺具体操作不同，但总体都是采用原有的沥青路面原料进行粉碎摊铺、碾压等施工过程重新形成再生层的过程。

5 结语

随着相关技术的不断发展实施，中国的道路工程一定能够取得长足的发展，并在此基础上实现一定的社会效益和经济效益。在我国道路建设过程中，沥青混凝土在其间发挥了不可估量的作用，为了保证沥青混凝土路面的稳定性和安全性，相关工作人员在大量的工程实践中，总结、优化了相关操作设计。目前，我国大部分地区都将沥青混合料作为道路建设中的主要应用材料，其优越的性能总是受到道路施工工程的青睐。