旧水泥砼路面加铺沥青面层的城市道路裂缝分析

(平顶山市市政维修管理队 河南 平顶山 467000)

一、前言

近年来，全国各地城市不断提质改造，老旧水泥砼路面改造成为城市道路提质的重要内容，但城市道路环境复杂，地下各类管线错综分布，如若拆除旧水泥砼路面，不但工程量大，而且牵扯方面广，工期长影响市民出行便利度。直接在旧水泥砼路面上加铺沥青面层的改造方法被大多数城市采用，随着时间的增加，此类道路也开始产生各类病害，其中裂缝类病害较为突出。因此，对旧水泥砼路面加铺沥青面层的城市道路裂缝进行分析十分必要。

二、裂缝的种类特征及成因

路面裂缝是道路损坏的前期特征之一，道路面层产生裂缝后，路面的水份会通过裂缝进入内部侵蚀道路。在对路面裂缝分析时，可将其按照外观形式分为纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝、龟状裂缝等。

(一)纵向裂缝。纵向裂缝是指裂缝走向同道路方向一致的裂缝，缝隙均匀往往位于整个或单侧道路中间，其长度顺着道路走向不断延长。在旧水泥砼路面加铺沥青面层的道路中，裂缝出现位置一般为水泥砼板块的纵缝处。裂缝的出现是因为旧水泥砼基础板块在车辆荷载的作用下发生轻微沉降，同时，由于昼夜温差对水泥砼和沥青层的热胀冷缩效应不同，裂缝处沥青层内部的拉力过大，而产生同旧水泥砼基层缝隙走向的纵向反射裂缝。

(二)横向裂缝。横向裂缝是指裂缝走向同道路方向垂直的裂缝，在旧水泥砼路面加铺沥青面层的道路中，可分为两大类。一类为同纵向裂缝产生原因相似的纵向反射裂缝，裂缝规则、平直，且垂直于道路走向。裂缝宽度不均匀，车辆碾压处较宽且有毛状细缝分布周围，是因为车辆荷载在对横向反射裂缝产生二次破坏，造成裂缝纵向发展趋势。另一类横向裂缝长度较短，位于单个水泥砼板块基础内，多个裂缝同时出现，呈弧装。此裂缝产生是因为沥青面层加铺时，未做好旧水泥砼表面的拉毛处理，在车辆荷载作用下，沥青面层发生推挤效应，面层内部拉力过大而开裂。

(三)网状裂缝。网状裂缝是形状呈网状的裂缝，内部各块连续、缝隙较小、分布较密，一般伴随着轻微下沉。它是由横向裂缝和纵向裂缝出现后，再次发展形成的较严重裂缝，在裂缝初期，路面水分通过缝隙进入沥青面层内，形成侵蚀作用,一定时间后，裂缝线条逐渐增多，路面下沉，后期发展为网状，最终形成网状裂缝，形成一定时间后，容易造成面层跑飞，使路面快速成坑。网状裂缝出现的原因较多，一方面是沥青面层老化，造成局部开裂，后因未及时发现修补，加之水分侵蚀和过往车辆的反复碾压，使缝隙不断发展，形成网状裂缝。另一方面是原路面整体强度不足，在车辆荷载的作用下，面层直接开裂，产生细微网状的裂纹，随着时间的增加缝隙不断扩大，变成为网状裂缝。深入分析，会发现路面材料不合格、配合比不当、拌和不匀等原因也会加大网状裂缝的产生几率。

(四)龟状裂缝。龟状裂缝外形与网状裂缝相似，但仍存在明显差别，一般龟状裂缝开裂较大，各块虽然单独分开，但每块结实牢固，如龟壳般不易碎裂，网状裂缝开裂较小，各块内仍存在细纹裂纹。龟状裂缝的这种特性，容易造成裂缝范围内在雨水的冲刷和车辆荷载作用下，不断下沉，从而产生唧浆，最终导致车辆经过时坑洼跳车。

三、裂缝产生、扩张的影响分析

综合以上几种裂缝来看，在旧水泥砼路面加铺沥青面层的道路中，温度、水分、车辆荷载是裂缝产生、扩展的三大重要外部影响因素，对它们进行深入探究，简单分析作用机理。

(一)温度。温度对裂缝形成的影响主要表现在道路基层及面层的热胀冷缩不均。在冬季的夜间外部气温降低，沥青面层昼夜温差大，但旧水泥砼路面埋于地下温度变化相对小，加之沥青与水泥砼的收缩系数不同，沥青面层收缩变形大，水泥砼基础收缩变形小，在沥青面层和水泥砼基层接触处产生位移，两者发生细微的分离。在冬季低温下，沥青面层脆性增强，车辆荷载很容易将其破坏开裂，面层裂缝随之产生。

温度对裂缝扩张的影响与对裂缝产生的影响原理相似，但沥青面层的收缩性及自身脆性在裂缝扩张时占因更多，影响更大。

(二)水分。水分对裂缝的影响主要在于侵蚀、冻融作用。水分通过沥青面层的毛细孔进入到道路内部，水分中掺入的杂质(尤其是汽油)对沥青不断侵蚀，造成沥青面层强度降低，车辆碾压后碎裂，裂缝随之产生。降雨或洒水后，水分还可通过路面已有裂缝进入到道路基层，冲蚀道路基础，加速路面损坏。气温达到零度以下时，侵入路面的水分凝结成冰，发生膨胀，加剧沥青层开裂，水分在气温升高时又融化，裂缝内填充的水分毫无强度，车辆经过时，沥青层直接碎裂，反复循环下裂缝不断扩张。

(三)车辆荷载。车辆荷载对裂缝的产生主要为外部荷载使沥青内部变形，一定程度后，沥青自身强度难以抵抗外部应力，发生破坏，产生裂缝。在旧水泥砼路面加铺沥青面层的道路中，由于水泥砼基础为单独的水泥板块，车辆经过时，荷载会作用在单个或几个水泥砼板块上，加之车辆荷载的随机性，直接导致水泥板块变形不均匀，使沥青面层产生反射裂缝，并不断发展。当水泥砼板块下存在积水时，车辆荷载也会使路面产生唧泥现象，综合作用下，加剧了路面的开裂。

四、防治建议

针对旧水泥砼路面加铺沥青面层的城市道路裂缝防治，可考虑加强沥青面层的强度，同时减轻不利因素对裂缝的影响。采用表面灌封、填缝等措施，仅起到阻挡水分侵入的作用，对裂缝的防治并不理想。在目前使用的工程材料中，玻璃纤维土工格栅有良好工程性能。它韧性好，与沥青的结合性强，与沥青混凝土一起使用可增大沥青面层自身强度，在车辆荷载、冰冻膨胀作用发生时，大幅提供抗拉强度，降低温度、水分、车辆荷载对道路的影响，对裂缝起到良好的防治作用。

五、总结

总之，在旧水泥砼路面加铺沥青面层的道路中，裂缝类病害会更加突出，一方面表现为反射裂缝多，且规则性强，主要为横缝和纵缝，另一方面为裂缝产生后，发展速度快，缝隙大而深，有水分存在。究其原因，是多板块状水泥砼刚性基础在温度、水分、车辆荷载等外部条件影响下，更易使柔性沥青面层开裂。建议拆除损坏的沥青面层，重新铺设璃纤维土工格栅加强沥青混凝土路面。