沥青混凝土路面裂缝成因分析和影响

黄步云

(重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400041)

0 引言

最近几年由于经济持续发展和国家对交通基本建设的重视，我国公路建设发展异常迅速。研究基层和底基层与沥青混凝土路面裂缝之间的关系，找出两者之间的内在联系，从而指导今后沥青混凝土路面的设计，并对缓解沥青混凝土路面裂缝及裂缝引起的次生病害具有极为重要的意义。

1 裂缝成因分析

1.1 常见的裂缝形式

目前我国沥青路面病害主要体现复杂性和多样性，裂缝是沥青混凝土路面病害中发生结构性损坏的主要原因，裂缝占病害比例随着公路等级升高而升高，同时在使用年限较长的沥青混凝土路面所占比例更大。基于以上问题，在保证公路的设计使用寿命和行车安全的情况下，沥青混凝土路面裂缝早期防治在公路养护中尤为重要，为了防治裂缝持续长期破坏路面，有效地加大裂缝产生原因的分析论证力度和提高公路养护处治技术，从而避免路面松散、坑槽等病害。

当前发生在沥青路面的病害多、复杂，其中发生结构性损坏最主要的是裂缝，公路等级越高，裂缝在所有病害中所占的比例也越高。而且裂缝在使用年限长的公路上占比更大。在沥青路面使用过程中，最早出现的病害是裂缝。因此，在沥青混凝土公路养护过程中，需要重视路面裂缝的早期处治，加强对其原因的分析以及提高相对应的养护技术和方法，这样才能防止裂缝的持续发展，避免其形成松散、槽坑等更为严重的病害，这样才能延长公路的使用寿命并保证行车安全。

裂缝的分类与基本类型

路面裂缝从外观形状分为为横向裂缝、纵向裂缝和不规则裂缝

（1）横向裂缝 把垂直于驱动方向的裂缝称为横向。依据形成机理不同，其中荷载型裂缝和非荷载型裂缝是横向裂缝的主要形式。横向裂缝是指垂直于驱动方向的裂缝。根据产生原因的不同，将横向裂缝分为：荷载型与非荷载型。

在中低级公路和严重超载的高级公路的车辙位置会经常产生荷载型裂缝，且最早发生在路面基层底部，再由于行车荷载的反复作用情况向上扩展；

（2）纵向裂缝 把平行于道路中线的裂缝称为纵向裂缝，纵向裂缝的主要表现形式荷载裂缝一般发生在道路内距离路面边缘3cm～5cm以内，由于裂缝形状的不同，分为直线形和纵向弧形，纵向弧形是由两端向路堤边缘延伸而形成的一种裂缝形状。纵向裂缝是指平行于道路中线的裂缝，荷载裂缝是纵向裂缝的主要形式，大多发生在距路面边缘3～5m的车道内，根据裂缝形状可分为直线形和两端向路堤边缘延伸的纵向弧形。纵向裂缝产生的主要原因有：地基的不均匀沉降、载荷过大。

（3）不规则裂缝 不规则裂缝是相互交错的疲劳裂缝，根据裂缝产生形式分为：网裂和龟裂。当路面结构设计不合理时，往往会导致路面压实度不足，会在路面车辙处产生平行裂缝，在与纵向裂缝的相互作用下形成斜向连接缝，即不规则裂缝，路面结构强度不够是也会出现类似病害。一般情况中，在水和气候的综合作用下，会使得沥青混合料中的沥青发生老化，进而丧失粘结力，形成不规则裂缝；由于公路在行车荷载的反复作用下，半刚性基层的强度又不足，也会形成荷载型不规则裂缝。

1.2 裂缝产生综合分析

（1）土基方面：土基是一条路的关键，土基不仅承受路面结构传递下来的动载和静载，还要收到来自地下水的侵蚀，以及不均匀沉降导致的损坏，如若土基存在缺陷，势必会使沥青混凝土路面产生裂缝。

（2）结构层方面：裂缝发展的最主要原因是结构层材料的性能不能满足日益增长的交通量以及轴载，通常一开始是纵向裂缝的发生，逐步发展成为网裂。

（3）温度疲劳裂缝：由于温度的改变，沥青混合料受疲劳应力的极限拉伸应变逐渐变小，然后加上行车荷载的持续反复作用，最终导致路面病害的发生。

（4）反射性裂缝：因为类似水泥、石灰类无机结合料有反射性作用，导致稳定材料容易产生裂缝，这些裂缝在交通荷载的反复作用下，由下层慢慢发展到路面表面。

通过分析发现，沥青混凝土路面开裂的原因中反射性裂缝最为严重的一种裂缝，此种类型裂缝的产生，是由于基层和底基层材料本身特性而引起的。

1.3 沥青混凝土路面基层和底基层引起路面裂缝的原因

沥青混凝土路面采用半刚性基层时，无机结合料基层容易产生温缩及干缩，导致此处引起应力集中。水分很容易沿着裂缝侵入路基，造成路基软化，沥青与集料之间的粘结性降低，路面唧泥，最终导致路面的蜕皮、坑槽、冻胀、翻浆，影响行车安全。

1.4 对采用柔性基层沥青混凝土路面裂缝的调查研究

1.4.1 柔性基层的概念

柔性基层是指采用热拌或冷拌沥青混合料、沥青贯入式碎石，以及不加任何结合料的粒料类等材料铺筑的基层。

1.4.2 柔性基层的特点

（1）湿度敏感性低，一般不会出现反射裂缝问题；

（2）使用柔性基层的沥青混凝土路面，基层与面层模量变异性不大，不易产生车辙；

（3）抗疲劳能力好。

2 研究结论

沥青混凝土路面反射性裂缝是由结构层的的问题引起的，一般基层路面的裂缝发展形式是从下往上，这种破坏形式会破坏路面结构的整体性；而柔性基层沥青混凝土路面产生裂缝的形式是从上往下，这种破坏形式如果及时发现和修补，不会破坏路面结构的整体性，能够延长路面的使用年限。

目前我国正处于柔性基层使用的试验阶段，虽然半刚性材料目前是我国最广泛使用的基层材料，这种材料强度高但价格不高，其修筑的路面前期性能优越，然而耐久性和全寿命周期经济效益较弱，这直接导致路面正常使用年限减少，修补养护费用也会偏高。相比之下，柔性基层路面的性能要优于半刚性基层。

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