沥青混凝土路面裂缝产生的原因分析及综合防治

混凝土张文楠 2008-12-26

　　沥青混凝土路面以其行车舒适、噪音小、扬尘少、维修方便等优点被广为应用，但裂缝是沥青混凝土路面的常见病害。裂缝的出现不仅使沥青混凝土路面的品质下降，而且带来路面病害的恶性循环。降水可导致路基整体强度降低，在交通荷载的反复作用下，随着此局部区域的逐渐弱化，外部水更易侵入，引起路面下陷；如果冻胀，路面会隆起，春融季节发生翻浆。
　　
　　一、裂缝产生的原因
　　
　　（一）强度裂缝

　　由于路基、路面整体强度不足而引起的裂缝，通常表现为弯沉较大，伴随出现沉陷、车辙等病害。沥青混合料的强度由2部分组成:矿料之间的嵌挤力和内摩阻力，以及沥青-矿料之间的粘结力和沥青本身的凝聚力。

　　（二）沥青面层弯拉疲劳裂缝

　　由于路面材料弯拉强度不足，在车轮荷载反复作用下，路面发生弯拉疲劳裂缝，这种裂缝先在纵向出现进而发展为网状裂缝。

　　（三）老化裂缝

　　由于沥青材料老化，变形能力减弱，路面被拉断，多呈现龟裂。

　　（四）低温收缩裂缝

　　由于温度下降，路面发生较大的收缩应力，在外荷载作用下也会出现疲劳断裂。

　　（五）路基沉陷和施工接缝处理不佳产生的裂缝。

　　（六）路基冻涨裂缝

　　由于路基含水量大，冬季冻胀将路面拱起而断裂。

　　（七）基层反射裂缝

　　多出现于半刚性基层或旧水泥混凝土路面中。

　　根据目前研究结果，旧水泥混凝土路面上沥青加罩层的反射裂缝主要来源于两部分，即水泥路面接缝处的应力集中和沥青加罩层底部的弯拉应力。

　　（八）检查井周围沥青混凝土路面的环状裂缝

　　沥青混凝土路面由于温度应力、应力集中、弯拉应力等的联合作用使检查井周围的沥青混凝土路面更容易、更迅速地破坏，破坏的形状随使用时间的长短呈宽度、深度不等的环状裂缝。

　　根据裂缝产生的原因，以上八种情况可概括为四类:即强度裂缝、温度收缩裂缝、反射裂缝、结构和施工裂缝。
　　
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　　二、防治措施
　　
　　沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多，故防治也就成为一个综合治理的问题，只有在设计选材、施工、维护等多方面充分考虑防裂的问题，才能有效地防治沥青混凝土路面裂缝的产生。

　　（一）合理设计

　　1、路面厚度的确定作为柔性路面，必须根据其道路等级、交通量、自然地基地质情况，道路基层情况和施工季节等综合因素计算其设计厚度。

　　2、沥青混凝土的级配设计为了提高抗滑能力和抗车辙能力，国内高等级道路普遍采用较粗级配，用油量少，空隙率偏大，传荷能力削弱，容易开裂，耐疲劳能力降低。设计中应考虑其综合作用，并根据设计厚度选择适当的混合料类型。

　　3、使用粘层油粘层油是指在封层之间或是具有裂缝的路面层之间的涂刷层，它能有效地去除反射裂缝。如路面做在半刚性基层和旧水泥混凝土路面上时必须使用。

　　4、设计应力吸收层及加筋层通过对反射裂缝产生机理的分析，结合国内外的实践经验和最新发展动态，为防治反射裂缝，可针对工程具体情况采用如下技术措施。

　　（1）应力吸收:在罩面层与原路面之间设置隔离层，主要采用弹性模量较小的材料，如土工布、砂、石屑等，根本目的就是消除应力集中，目前使用较多的是土工布。

　　(2)加筋:采用强度和弹性模量较大的材料，以提高加罩层的抗拉强度，如钢筋网、玻璃纤维格栅，纤维沥青混凝土等。

　　5、使用嵌缝料

　　在旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土时，常常在胀缝处出现横向反射裂缝，原因是嵌缝料不饱满或日久老化，建议采用耐水、耐油、耐大气老化等优良的耐腐蚀性能和防水密封性的嵌缝料。

　　2.1.7检查井周围沥青混凝土路面易损的防治措施

　　(1)改善面层与基层的接触条件据资料介绍，面层与基层之间是滑动还是连接，相应在面层底面产生的拉弯应力前者要比后者大得多，两者相差至少为50%以上，最大可达10倍左右，因此，施工中在此浇洒粘层油可增加面层与其基层的接触程度，使弯拉应力控制在最小值附近。

　　(2)加强基层基层增加弹性模量可有效地减少沥青面层底面的弯拉应力。因此，设计施工中均应着力提高检查井周围基层材料的强度和密实度。
　　
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　　三、合理选材
　　
　　（一）选择抗裂性好的材料作基层

　　为减少收缩裂缝，除增加4.75mm以上骨料含量，降低施工含水量，减少结合料和提高压实度外，选择水泥代替石灰做水泥稳定碎石比二灰碎石具有更好的抗裂性能。

　　（二）推广应用抗裂性好的改性沥青

　　在沥青的低温粘度，感温性，耐老化等指标上，改性沥青均优于普通沥青，这已得到共识。根据国际分类方法及我国的使用情况，将改性沥青（即聚合物改性沥青)分为3类:1、橡胶类，该类目前使用较多的是SBR(丁苯橡胶)胶乳；2、热塑性橡胶弹性体，目前主要使用SBS(苯乙烯一丁二烯嵌段共聚物)；3、热塑树脂类，目前使用较多的有PE(低密度聚乙烯)和EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物)。

　　然而推广应用改性沥青的障碍在于初期投资高，但长期及综合造价经济，为此，应采用改性沥青作为预防和减少沥青路面裂缝和延长使用寿命的重要措施。

　　（三）选择合适的矿料

　　无论什么骨料，为使沥青与矿料发生强烈的吸附作用应使用抗剥落剂，以延缓由于荷载和温度的反复作用发生沥青剥落而产生的水毁现象；同时限制碱性骨料的使用。
　　
　　四、正确施工
　　
　　（一）确保施工质量，保证摊铺质量、碾压强度，减少由于混合料表面温度降低，影响温度均匀性而产生的离析和裂缝。

　　（二）基层、底基层养生期要满足要求，切勿为赶工而提早铺筑面层，以防基层损坏而导致面层产生反射裂缝。

　　（三）加强运料车的保温工作，保证适宜的摊铺、碾压温度，及时摊铺，并保证供料和施工的连续性。

　　（四）做好施工接缝的联接。
　　
　　五、加强养护及时维修
　　
　　完善路基路面的排水设施，确保路面排水顺畅，基层与面层之间不得形成“蓄水槽”。

　　此外，沥青路面的早期损坏应及时处理，避免基层破坏进而加剧面层的破坏，延长路面大修时间。

　　常用维修方法有:灌油修补法；乳化沥青稀浆封层；沥青混合料罩面法及现场沥青再生法等。
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