试论沥青混凝土路面裂缝成因及治理措施

【摘 要】沥青混凝土路面因其平整度好、行车平稳舒适、耐磨、噪音小、施工周期短、养护维修简便等特点，而越来越多地被应用到高等级公路建设中。但是道路病害也日益增多，尤其是道路裂缝病害。路面出现裂缝不但影响路容美观和行车的舒适性，而且容易扩展造成路面的结构性破坏，缩短路面的使用寿命。因此，为了提高路面质量，减少路面病害，必须加强对沥青混凝土路面裂缝的认识及防治工作。所以，研究分析沥青混凝土路面裂缝产生的成因及治理措施具有十分重要的意义。

【关键词】沥青路面；裂缝；治理措施

近年来，沥青混凝土路面在各等级公路建设中得到普遍应用，但同时沥青混凝土路面裂缝病害也日益受到人们的关注。因此，研究路面裂缝产生的各种原因，采取针对性的预防措施，以期减少或延缓沥青混凝土路面裂缝的出现，提高路面的使用期。

1 裂缝的类型

沥青混凝土路面的裂缝有很多种，按裂缝的形状可分为：横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝等。按其形成的原因可分为其自身引起的收缩裂缝以及由于基层材料收缩引起的反射裂缝。

2 横向裂缝

2.1 原因分析

1）基层材料收缩引起的横向裂缝。基层材料收缩变形使面层底面承受拉力，当拉力超过沥青面层的抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂，并随着行车荷载的反复作用而导致沥青面层底面裂缝。2）由于温度变化引起的裂缝。温度裂缝是沥青面层上的非荷载裂缝，当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩，当收缩的拉应力超过沥青混合料的抗拉强度时，沥青面层就会开裂，并逐步向下发展，形成上宽下窄的横向裂缝。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好、允许有一定的自由收缩时，裂缝就更容易发生。由于沥青路面收缩受路面结构的相互约束小，所以低温裂缝一般是横向的。3）不均匀沉降引起的横向裂缝。构造物台背与路段交接处、软土地基与非软土地基交界处，因差异沉降引起基层开裂，并反射到沥青面层形成横向裂缝。4）摊铺过程中，施工缝没有处理好，形成横向裂缝。

2.2 预防措施

1）对于因基层材料收缩引起的裂缝，可在施工过程中严格控制混合料的碾压含水量，使其接近于最佳含水量，以减少结构层干缩。严格控制混合料的碾压过程，碾压完毕后，应及时养生，并保持一定的湿度。养生期一般不少于7d，有条件时可采用草袋或塑料膜覆盖。混合料施工完毕后，应尽早铺筑上层，在铺筑上层之前，应封闭交通，严禁重车通行。2）对于由温度变化引起的横向裂缝，可根据本地区气候条件和道路等级选取适用的优质沥青，以减少或消除沥青面层温度收缩裂缝。3）对不均匀沉降引起的横向裂缝可采取对软土地基进行加固处理并充分压实的方法进行预防。4）沥青混凝土摊铺时，应连续作业以减少冷接缝的数量。处理冷接缝时，应将边缘用切割机切齐并清除碎料，然后用热混合料敷贴接缝处，使其预热化，铲除敷贴料，对缝壁涂刷粘层沥青后摊铺新料，缩短接缝两侧新旧混合料铺筑的时间间隔。

2.3 治理措施

如横向裂缝缝宽较小可不予处理。对于缝宽在2～5mm的裂缝可用改性乳化沥青灌缝。缝宽在3mm以上的，可将缝隙内尘土吹扫干净，用热沥青或乳化沥青灌缝撒料。缝宽在5mm以上的，先清除缝口杂物并用气泵吹净尘土后，用细粒式热拌沥青混合料灌缝掏实。

3 纵向裂缝

3.1 原因分析

1）不均匀沉降引起的纵向裂缝。地基承载能力的差别出现不均匀沉降，造成路面纵向开裂。如拓宽路段的新老路面交界处沉降不一。2）路基压实质量差引起的纵向裂缝。纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷引起纵向裂缝。另外土基施工时，填料土块大，粉碎不够，致使碾压后的压实度不够也可引起纵向裂缝。3）施工缝没有处理好。前后摊铺层相接处的冷接缝未按有关规范要求认真处理，结合不紧密而脱开。混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好，都会造成纵向裂缝。

3.2 预防措施

1）拓宽路段的土路基宜将压实度标准提高一个等级（3%）。基层厚度和材料须与老路面一致，铺筑沥青面层前，老路面侧壁应涂刷0.3～0.6kg/m2粘层沥青。沥青面层应充分压实，新老路面接缝宜用热烙铁烫密。2）沟槽回填土应分层填筑、压实，压实度必须达到要求。如符合质量要求的回填土来源或压实有困难时，须作特殊处理，可采用黄砂、砂砾石等，分层回填压实。3）采用全路幅一次摊铺，如分幅摊铺时，前后幅应紧跟，避免前摊铺幅混合料冷却后才摊铺后半幅，确保热接缝。如无条件全路幅摊铺时，上、下层的施工纵缝应错开15cm以上，前后幅相接处为冷接缝时，应先将已施工压实完成的边缘坍斜部分切除，切线须顺直，侧壁要垂直，清除碎料并对侧壁涂刷0.3～0.6kg/m2粘层沥青后，再用热混合料敷贴接缝处，使之预热软化，然后铲除敷贴料，按要求摊铺沥青混合料，骑缝15cm由缝边向中间碾压。摊铺时应控制好松铺系数，使压实后的接缝结合紧密、平整。

3.3 治理措施

缝宽较小，可不作处理；2～5mm的裂缝，可先用气泵吹出缝内杂物，用改性乳化沥青灌缝，大于5mm的裂缝可用改性沥青（如SBS改性沥青）灌缝。灌缝前，须先清除缝内、缝边的碎粒料、垃圾、尘土等，并保持缝内干燥，灌缝后，表面撒上中、粗砂或3～5mm石屑。

4 网状裂缝

4.1 原因分析

1）沥青层厚度不足，沥青与石料粘结性差，水分渗入，逐渐形成网状裂缝。2）沥青与沥青混合料质量差，延度低，抗裂性差。3）路面结构基层中、路床顶夹有软弱层或泥灰层，粒料层松动，水稳性差。4）交通荷载过大引起网状裂缝。

4.2 预防措施

1）沥青面层各层应满足最小施工厚度的要求，保证上下层的良好联结；并从设计、施工、养护上采取措施有效地排除雨后结构层内积水。2）原材料质量和混合料质量严格按现行公路规范的要求进行选定、拌制和施工。3）沥青面层摊铺前，对下卧层应认真检查，及时清除泥灰，处理好软弱层，保证下卧层稳定，处理好的下卧层宜按0.3～0.6kg/m2喷洒粘层沥青。4）路面结构设计应做好交通量调查和预测工作，使路面结构组合与总体强度满足设计使用期限内交通荷载要求。上基层必须选用水稳定性良好的有粗粒料的石灰、水泥稳定类材料。

4.3 治理措施

1）如强度满足要求，网状裂缝出自沥青面层厚度不足时，可采用铣刨网裂的面层后加铺新料来处理，加铺厚度按现行设计规范计算确定。2）如夹有软弱层或不稳定结构层时，应将其铲除；如因结构层积水引起网裂时，铲除面层后，需加设将路面渗透水排除至路外的排水设施，然后再铺筑新混合料。3）由于路基不稳定导致路面网裂时，可采用石灰或水泥处理路基，或注浆加固处理，深度可根据具体情况确定，一般为20～40cm。消石灰用量5%～10%，或水泥用量4%～6%。待土路基处理稳定后，再重做基层、面层。4）由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时，可根据情况，分别采取加厚、调换等措施进行加强。水稳定性好、收缩性小的半刚性材料是首选基层，基层加强后，再铺筑沥青面层。

5 反射裂缝

5.1 原因分析

1）半刚性基层收缩的反射裂缝。2）在旧路面上加罩沥青面层后，原路面上已有裂缝（包括水泥混凝土路面的接缝）的反射。

5.2 预防措施

1）采取有效措施减少半刚性基层收缩裂缝。2）基层混合料应在接近最佳含水量的状态下碾压，要防止碾压时含水量过小，压实度和强度不足，造成强度裂缝。3）对分段施工的基层，在碾压时，应预留3 m～5 m混合料暂缓碾压，待下段混合料摊铺后一起碾压，以利于衔接。对于分层碾压的基层，上下层的接头应错开3 m～5 m，以减少出现裂缝的机会。4）合理选择混合料的配比，控制细料数量，重视结构层的养护，并及早铺筑上层或进行封层以利于减少干缩缝。5）在旧路面加罩沥青路面结构层前，可铣削原路面后再加罩，或采用铺设土工布、格栅后再加罩，以延缓反射裂缝的形成。

5.3 治理措施

1）缝宽小于2 mm时，可不作处理。2）缝宽大于2 mm时，可采用灌缝的办法进行处治。如果裂缝面积较大，采用热沥青洒铺罩面进行处治。

防止裂缝的产生，施工中应注重采取以下措施：

6 选择防裂性能好的材料

1）选用抗冲刷能力好，干缩、温缩系数小、抗拉能力高的半刚性材料作基层，最好使用温度膨胀系数低的骨料。2）选用松弛性能好的优质沥青做面层，保证沥青的针入度、延度等指标；在缺少优质沥青的情况下，应采用某些添加剂或聚合物，以提高沥青的低温抗裂性能及高温稳定性能。3） 在稳定度满足要求的前提下。选用针人度较大的沥青作两层。美国和英国的研究表明：在沥青混凝士中使用软的沥青可以阻止低温收缩及高温疲劳作用两种机理引起的裂缝扩展。4）采用密实型沥青混凝土面层。空隙率对面层的疲劳寿命有很大影响，密实型沥青混合料在使用中沥青硬化缓慢，同时也延缓了裂缝的扩展。5）沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性好的材料。如果集料呈酸性，则应填加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低集料的含水量，尽可能使用人工砂代替原形颗粒的天然砂。

沥青混合料的级配也是一项重要因素。在合理选配混合料级配时，应兼顾其高温稳定性，疲劳性能和低温抗裂性能。以及路表特性和耐久性等各方面的要求。

在条件允许的情况，可以采用间断级配、密实型的沥青玛蹄脂碎石（SMA）混合料和采用改性沥青。SMA混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性能，抗车辙性能好、使用寿命长，是防裂路面设计时应选用的一项新技术。采用橡胶沥青或聚合物改性沥青在沥青混凝土表面作封层，可进一步提高表面层的抗温度裂缝能力。

7 设置应力吸收层

1）在基层与面层之间铺橡胶沥青中间层、预制织物膜带条、土工织物或土工格栅中间层、低粘度沥青混凝土层等均匀应力吸收层。2）采用应力吸收薄膜，对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果，可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少，明显降低应力强度因子。而吸收薄膜的弹性模量越低，防裂效果越好，可见应力薄膜应选用低模量高韧性、大变形率的材料为好。3）用土工格栅加筋沥青路面的主要功能是控制车辙、反射裂缝和疲劳裂缝，不同类型的格栅性能显著不同。4）橡胶沥青吸收膜，是使用废橡胶磨细的粉与热沥青搅拌后，施于面层中间，形成一薄膜或与砂石成一薄层，有试验结果表明，此应力吸收层在面层中间效果最佳。

8 施工时控制裂缝发生的措施

1）在施工方面，要控制基层碾压时的含水量为最佳含水量的0.9倍，压实度达到规范要求，碾压完成后要及时保湿养护，防止基层干晒。养护结束后，立即喷洒沥青乳液，做成透层或封层，然后尽快铺沥青面层。2）制备沥青混合料时控制好加热时间和加热温度，不使沥青老化、加强碾压，使沥青混合料达到规定的压实度，也可减少反射裂缝。3）为了减少沥青面层由于基层的收缩裂缝而产生反射裂缝或对应裂缝，应尽可能采取有效措施来减少基层本身的收缩裂缝。严格进行路基的压实，合理标准的拌制基层原料，是保证基层质量的前提。

9 结语

沥青混凝土路面一旦出现裂缝，随着雨水的渗入，行车荷载的作用，将会使裂缝进一步扩大并最终形成较大较深的坑槽，严重影响行车的安全性和舒适性。所以对于沥青混凝土路面的裂缝应以预防为主，如出现后应及时修补以免其进一步扩展。从而减少或延缓沥青混凝土路面裂缝的出现，提高路面的工程质量。

参考文献：

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[2]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[3]李红涛. 浅谈公路沥青路面裂缝类型及预防措施[J].技术与市场.2012（5）.