市政道路工程沥青路面裂缝成因与防治策略

2024-07-10熊毅

中国科技投资 2024年12期

熊毅

摘要：沥青已经成为当前建筑行业最为重要的原材料之一，在市政道路工程中应用沥青材料，可避免环境污染，并可以加快道路的建设速度。但是，沥青路面在长期的阳光照射、车辆载荷作用等因素的影响下，容易产生化学反应，从而产生裂缝、凹陷、剥落等缺陷，对车辆的安全运行具有较大影响，所以，需要对裂缝情况进行分析并采取相应的措施予以治理。对此，本文主要对市政道路工程沥青路面裂缝的成因进行分析，并在此基础上提出了有针对性的防治策略，希望能够对相关人士有所帮助。

关键词：市政道路；工程；沥青路面；裂缝；防治

DOI：10.12433/zgkjtz.20241246

对于我国的市政道路工程来说，沥青路面已经成为最重要的部分之一，其具有较好的表面平整度，不会产生严重的接缝问题，这就进一步提升了车辆行驶的舒适性和道路的耐久性，并节省了大量的养护成本，可以有效提升道路的效益。但是，沥青路面也会受外部因素影响而形成裂缝，造成较大影响，降低道路的使用寿命。近些年，随着技术水平的快速提升，沥青路面的建设质量有了进一步提升，但受自然环境及外部载荷的影响，路面还是会形成裂缝等病害，无法得到彻底解决。为了确保市政道路工程建设质量，应对沥青路面的裂缝问题给予足够重视，对其类型、成因等进行分析，并采取有针对性的防治策略，确保沥青路面的完好性，提升其应用体验和使用寿命。

一、市政道路工程沥青路面裂缝成因

（一）案例工程的基本概况

某市政道路工程属于新建道路，主要呈现为南北走向。道路所在区域的主体地貌为冲积平原，地势相对平坦，但某些区域存在较大起伏。该道路沿线存在很多的耕地、荒地、水沟等区域，且周边有居民区，布设乡村电网、水泥路等。该市政道路被设定为城市支路等级，采取的是沥青混凝土路面的形式。

（二）市政道路工程沥青路面裂缝成因

沥青路面裂缝的形成较为复杂，形成原因多样，按照裂缝成因可以将其划分为荷载裂缝及非荷载裂缝。

第一，荷载裂缝。荷载裂缝主要是受车辆等载荷的长期影响形成的。近些年，随着经济的快速发展，汽车保有量数据不断提升，对市政道路造成了较大的压力。另外，某些客车、货车等在运营中往往存在超载的情况，车辆重量远远超出设计载荷，对沥青路面产生了较为严重的影响。若是在沥青路面结构层形成的弯拉应力超出沥青路面结构底层的最大拉应力值，使沥青路面结构层产生裂缝。沥青路面裂缝在初期相对较小，主要集中在沥青路面的底层区域，受车辆载荷的长期影响，基层沥青裂缝会进一步扩展，导致沥青路面上层结构产生裂缝。

第二，温度变化形成的裂缝问题。沥青路面从内到外分为很多的结构层，每个结构层涉及不同的材料，每种材料的导热性有所不同。在完成沥青路面的铺设后，受不同材料的影响，温度在沥青面层传递的时间较长，导致每一层（包括表面层、中面层、下面层、各面层表面、内部、底部之间等）的温度有所不同，最终会形成较大的温度差异。这种差异会使不同的结构层形成不同的温度应力，一旦温度应力大于沥青路面每层的结构应力极限值，就容易形成裂缝。

第三，低温收缩裂缝。从材料的属性来看，沥青混凝土属于黏弹性体，受高温影响，这种材料具有一定的柔韧性。所以，形成的沥青混凝土结构可以承受相应的载荷而保持完好性，并不会呈现出较大的温差应力。但是，受低温影响，沥青混凝土容易快速硬化，随着材料的收缩，会在沥青的不同面层形成差异化的收缩应力，若超出沥青混凝土材料的抗压强度，就容易引发裂缝。

第四，温度疲劳裂缝。完成沥青混凝土的铺筑后，受外部环境影响，沥青的面层会产生多频次的收缩、膨胀，从而造成沥青面层形成相应的温度疲劳，大大减小了沥青混凝土的极限拉应力及弹性变形能力，促使沥青快速失效。一旦沥青面层的收缩应力、拉应力等超出沥青混凝土设计极限，引发沥青路面开裂问题。

第五，反射裂缝。在实际应用中，为了保证沥青混凝土良好的抗拉强度、抗疲劳性能以及稳定性，需要在其中掺入一定量的半刚性材料，使其与沥青混凝土凝结，最终形成较高抗弯强度的板体。但是，这种半刚性材料属于水硬性材料，完成沥青面层的铺设后，基层内部结构会出现相应的改变，而基层材料的强度、稳定性等也会进一步增加。半刚性材料具有特殊属性，容易受温、湿度等指标的影响，若施工时产生较大的温度改变，使沥青面层产生收缩而形成裂缝。路基和基层间的摩擦力也会对沥青混凝土的收缩变形造成阻碍，一旦沥青面层拉应力大于基层抗压以及抗拉强度，就容易使基层、面层间产生断裂。一旦在半刚性基层形成裂缝，就会在裂缝位置产生受力相对薄弱区域。受到载荷应力、温度应力等的影响，会造成沥青面层、底层产生较为集中的应力而引发面层底部裂缝。受到外部因素长期作用的影响，沥青面层底部裂缝会进一步向周边扩散，最终到达沥青面层而引发裂缝问题。

二、市政道路工程沥青路面裂缝防治策略

（一）进一步提升路面设计质量

第一，明确道路路面厚度指标。对于新建路面来说，要按照该道路设定等级、使用寿命、通行规模、区域自然环境等因素确定路面厚度指标，同时也要充分考量道路工程的总体建设成本，保证道路工程具有良好的经济效益。需要注意的是，在路面厚度指标的确定过程中，也要充分考虑后续车流量的增加，需要适度提升路面结构层的标准。

第二，进一步完善沥青混凝土的配比。在明确道路路面厚度指标后，科学合理地设计沥青混凝土配比，要按照道路实际应用所需性能设定沥青混凝土配比材料、配比率等指标。同时，要严格控制所用沥青的质量，尽可能采用较强抗老化性能、较好低温抗裂性能的沥青，按照具体需求确定最终的配比，确保其科学性、合理性。

第三，进一步优化沥青路面的结构设计。为了进一步提升市政道路的性能，最根本的是要保证基层、底基层结构材料具备良好性能，特别是强度、水稳定性等指标要满足标准规范，并要加强防水方面的控制。

（二）加强沥青路面裂缝的预防

为了保证道路路面的使用寿命，需要充分调研道路建成后车辆的载荷情况，确保其留有余量，可以满足之后道路应用的强度要求，且长时间使用不会形成载荷裂缝。对于案例来说，其北部区域的车辆载荷相对较少，车辆行驶速度有限，可以参照具体的载荷情况设计。另外，所选定的基层材料在很大程度上影响着沥青路面质量，所以，要采用较高强度、较强抗收缩性能的碱性石灰岩石料，最大程度地确保基层结构质量。例如：可以采用较强抗开裂性能、振幅较大的AH-70来增强沥青路面的抗变形性能，同时也要针对不同标号的沥青采取单独存放的方式，使用过程中要控制沥青储存罐的温度，将其保持在80～130℃范围内。沥青存储区域要保持一定干燥，必要时，可设置防水措施避免雨水进入沥青罐中而影响沥青品质。要保持施工的连续性，防止层级间受到污染，控制基层、沥青表层施工间隔＜1年。压实成型过程中，可以采用多台压路机同时施工，并通过摊铺机进行多次压实，确保施工质量。

（三）选定适宜的防裂材料，确保基层的高质量标准

在进行沥青基层施工时，要采取高抗裂性能的材料，适当增加粗骨料的含量并减少含水量，采取级配碎石、工业矿渣等材料，可以全方位地增强基层的强度，从而显著降低收缩裂缝。由于改性沥青材料的很多指标（如低温粘度、耐老化等）都明显超出常规沥青，可尽可能采用改性沥青。从当前来看，应用最广泛的改性沥青主要是橡胶类、热塑性橡胶弹性体等。但是，相对于普通沥青来说，改性沥青混凝土成本更高，但性价比较好，所以，新建市政道路往往采用改性沥青施工。

（四）严控施工质量

要针对市政道路的具体结构来控制其施工质量，对于沥青路面来说，施工涉及的内容较多，环节间具有紧密的关联性，任何一个环节出问题都会对路面的整体施工质量造成影响。例如：在进行路面压实的过程中，若所用材料含水量较大，在沥青逐渐凝固的过程中会产生下沉的问题，导致路面表层产生裂缝。各种材料的使用量都会对道路质量造成影响，所以，在原材料的选择过程中，一定要严格控制其含水量，保证满足施工要求。另外，施工时还要严格控制施工时间，这主要是由于沥青材料自身具有非常强的强度和愈合能力，因此，要将温度控制在合适范围内，避免之后的施工影响路面的压实效果。同时，一定要充分分析施工区域的具体情况，对于不同车流量的区域所用材料有所差异，需要按照具体情况施工，以确保施工质量。

另外，要进一步提升对沥青混凝土路面施工的监管力度，施工方一定要充分意识到其重要作用，同时严格遵照标准、规范操作，保证沥青混凝土路面质量符合标准。道路工程的施工监理方要积极履行职责，加强工程的监督管理，从而确保施工质量满足要求。

（五）进一步提升沥青混凝土路面结构性能

沥青混凝土路面在应用过程中产生裂缝的重要原因之一，在于路面整体结构受到恶劣应力的影响。所以，为了有效避免沥青路面裂缝的产生，需要进一步加强沥青路面的结构设计，大幅提升沥青路面的结构性能。特别是对于沥青路面容易产生水分侵害的位置，要加强防水方面的结构调整，并进一步提升施工中不同类型混合料的凝聚力，从而有效减小其对沥青路面的侵蚀。对于沥青路面比较容易产生反射裂缝的区域来说，要以应力吸收层为基础优化设计，从而有效降低路面产生反射裂缝的概率。若路面因为受到较大压力而形成裂缝，采用剩余的沥青来路面进行补救铺设，从而有效增强沥青路面的载荷性能。

（六）进一步提升控制及后续养护

路面裂缝现象的出现与施工材料有直接联系。因此，在材料选择的过程中，要重视对施工材料质量的把控。对此，可从如下几方面加强控制：

首先，对于施工方来说，要充分理解施工设计标准，在此基础上提升路面结构规划的科学性、合理性，特别是要加强路面厚度的准确控制，同时还要科学、合理地分析路面的柔韧性，从而保证施工过程的顺利进行。

其次，严格把控施工材料的质量安全，根据施工设计要求，对材料进行检测，检测合格的材料才可以使用，有效避免市政道路裂缝现象的产生。

在对市政道路的养护过程中，如果发现沥青路面出现裂缝，要及时制定合理的解决方案，最大程度地减小大范围裂缝的产生。实际操作中，可以按照如下方式进行：

第一，完善路面养护管理机制，通过对路面的清扫，第一时间发现产生问题的区域，并制定有针对性的处理方案。

第二，完善道路排水系统，保证路面积水第一时间被排除，避免长期积水引发裂缝等问题。

第三，形成完备的路面补修方案，一旦沥青混凝土路面产生裂缝，就要及时修补，避免裂缝不断扩展，从而有效增强沥青路面整体的稳定性。目前使用的路面修补方案，通常都是采用压浆法和SBR改性乳化沥青灌缝法。

三、结语

对于市政道路来说，沥青路面在实际应用时容易产生裂缝，除了会对行车安全造成影响外，严重情况下还会危害人们的安全。所以，一定要对裂缝问题给予足够重视，充分分析原因，制定出更具针对性的预防及治理措施范裂缝问题，进一步提升沥青路面的使用安全性，有效推动市政道路工程的发展。

参考文献：

[1]马同起.市政道路工程沥青路面裂缝成因与防治策略研究[J].运输经理世界，2021（25）：31-33.