沥青路面早期裂缝成因分析与处理

【摘要】本文主要结合近年来本人参与施工的几条二级公路出现早期路面裂缝的实际情况，分析了沥青路面出现早期裂缝的类型，以及产生的原因，并结合实际情况，提出了针对各种不同类型路面裂缝的防治处理措施，为从事公路交通建设治理公路路面早期裂缝提供了很好的参考素材。从而达到相互交流、共同提高、为社会创造良好舒适的交通通行环境的目的。

【关键词】公路路面；早期病害；分析；处理

一、前言

裂缝是沥青混凝土路面主要缺陷之一。沥青混凝土路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪音低、工期短、养护维修方便等优点，广泛用于高等级公路与城市道路。但无论是新建公路还是改建工程（特别是边通车边施工路段），各种不同类型的公路沥青路面裂缝屡见不鲜。沥青混凝土裂缝具有普遍性，同时对于边通车边施工路段，由于无法全幅铺筑以及过早开放交通，更容易导致沥青路面早期裂缝的产生。下面就个人在沥青混凝土路面产生裂缝及其治理工作中积累的一些经验和做法谈一下自己的见解。

二、裂缝产生的原因及机理分析

裂缝表现为纵向裂缝、横向裂缝、不规则裂缝、龟裂等形式，以上裂缝的产生机理主要在于：反射裂缝、温度引起的温度裂缝.

（一）反射裂缝产生原因及其机理分析

属于基层反射裂缝，基层先于面层产生裂缝，并将基层裂缝反射到面层。基层裂缝在荷载与非荷载应力的共同作用下，在面层底部产生应力集中，首先导致面层底部开裂，随后逐渐向上扩张而使裂缝贯穿整个路面层。究其原因，它与工程建设中所使用的材料（包括土质、粒料、水分）、养护条件、气候（空气的潮湿程度）等诸因素有很大关系。造成路面反射裂缝的原因有以下几个方面：

1、施工用土质塑性指数高。施工用土质塑性指数一般在20～30之间。尤其是二级公路以下的公路工程，由于工程造价问题，公路施工用土只能在两侧就地取用，一般公路工程施工季节3～10月之间进行，其中很长一段时间在炎热的夏季，基层或底基层施工成型后，由于天气原因，水分流失过快，强度迅速提高，加之施工用土塑指过大，造成基层裂缝反射至面层。

2、施工中各工序衔接过紧。由于工期所限，施工进度较快，在路面基层施工中，尤其是路基与底基层之间、底基层与基层之间。一般在底层工序施工完后即刻封盖，进行下一工序的施工，水分没有充分流失，基层没有达到足够的强度，致使再经过一段时间（竣工后），达到了足够的强度，加之其他原因造成基层开裂，反射至面层。

3、路基和基层强度不足引起的基层破坏导致路面产生裂缝。由于施工中路基压实度不满足要求或者是基层强度不够导致基层破坏，另外由于基层水泥剂量偏大导致产生干缩裂缝反射的路面造成路面开裂。

4、由于设计时对远景交通考虑不周，超重车辆超限行驶，导致设计的结构层不能满足运营交通压力，从而产生裂缝。

（二）温度裂缝产生原因及其机理分析

半刚性基层材料的缩裂分为因温度变化而造成的温缩与因含水量变化而造成的干缩两种。

1、干缩产生机理分析

水是影响此类材料温缩的最主要因素，特别是在非饱和状态时影响较大，干缩的基本原理是由于水的蒸发而发生的毛细管作用，吸附作用及分子间的作用和材料矿物品体或凝胶体间水的作用，碳化收缩作用等而引起的整体宏观体积变化。

2、温度应力产生温度裂缝

（1）、沥青路面随着温度的升降，产生膨胀与收缩，在这过程中伴随产生温度应力，温度应力一般产生在降温过程中，当环境温度缓慢降低时，沥青混凝土温度随着气温降低而缓慢降低，当沥青混凝土温度低于其断裂温度，沥青混凝土中的附加温度拉应力超过此温度下的沥青混凝土极限抗拉强度，沥青混凝土表面产生温度收缩裂缝。

（2）沥青的低温性能，沥青是一种典型的弹塑性材料，具有很强的温度敏感性，冬季温度较低时，它的粘性减小，脆性增加，较低温时，沥青几乎成为固体状态，而不容许有充分塑性变形，在较大的收缩变形而产生拉应力的情况下，沥青将丧失胶结作用，导致沥青混凝土被拉断而产生裂缝。

（3）温度梯度裂缝。路面结构的温度随环境变化，而且沿路面结构的深度呈不均匀分布，因此，不同时期、不同深度处，涨缩的变化也是不同的，即使同一时间、同一路面结构层，由于温度骤然降低，沥青路面结构不同深度处温度也不同，其表面与底面间存在较大的温度差即温度梯度，使路面上面比路面下面产生较大的收缩应力。

3、在施工过程中或者在运营中导致沥青老化产生裂缝。沥青混凝土在拌合过程中由于施工控制不严导致沥青温度过高或者对沥青反复多次加热致使沥青老化，另外在运营中用于自然条件、气候、雨水等的反复作用导致沥青老化，沥青老化后沥青脆性增强，不容许有较大的塑性变形，导致沥青路面产生裂缝。

三、裂缝的预防与处理措施

（一）沥青路面裂缝的预防措施

1、改变底基层施工用土的塑性指数，在工程造价允许的条件下，更换施工用土，选用符合施工规范要求的土质用于施工。

2、合理安排工序衔接，确保各结构层的养护时间及符合要求的养护条件，一般情况下养护时间不小于7天，塑指较大的路段养护时间不小于15天，让其在合理的养护条件下达到足够的强度，然后再进行下一工序的施工，减少反射裂缝。此种方法经施工验证是可行的，效果非常明显。

3、改变基层的粒料结构

（1）改变用料结构，将原水泥稳定土所用粒料，由混合料改为级配碎石，保证80%粒料比例不变，无侧限抗压强度不变，集料连续级配不变；控制5mm以下粒料用量；提高2cm以上粒料用量。这样以嵌挤型代替胶结型，减少收缩；增大粗粒料用量，减少对水的敏感程度；减少整体材料的孔隙率、比表面和含水量，大幅度降低干燥收缩：以适当级配代替单一级配，减少缺乏连接面以造成离析和平整度差等缺点。

（2）施工中严格控制碾压含水量。由于施工过程中含水量控制不严，由于通常施工时中午气温比早晚高，中午通常施工过程中水分损失较多，早晚损失少，如果不及时调整拌合料的含水量，必然会导致早晚料的含水量偏大，在碾压成型是会造成基层裂缝，面层铺筑以后会反射到沥青路面产生裂缝。

（3）改用水泥稳定碎石施工。随着国民经济的不断发展，各条路线交通量迅速增长，同时对公路的等级要求也在不断提高。近两年来，甘肃省近几年所修建的二级公路以上的公路工程，其基层结构均采用了水泥稳定碎石结构（粒料为级配碎石）代替原有的水泥稳定土后，路面裂缝有了明显的降低，经观察效果良好。

（二）沥青路面裂缝处理

1、裂缝的灌缝。在灌缝前现用钢丝刷沿每条裂缝反复檫刷，檫刷后用小刷对缝内进行清扫，小刷清扫后，采用强力吹风机吹净裂缝内遗留尘土，尘土清除后对于小于1mm裂缝采用20ml注射器沿裂缝方向均匀注入乳化沥青，在1～3mm的采用40ml注射器注入乳化沥青。灌缝采用三遍完成，第一遍将乳化沥青均匀饱满地注入裂缝内，使其有足够的下渗量，第二遍间隔10～15分钟，重点对下渗较快的部位进行找补，第三遍最后进行找补使其饱满，同时注意不应将乳化沥青滴至缝外，避免污染路面。

2、裂缝的挖除修补。对于不规则裂缝或龟裂严重的地段，说明基层已经破坏，必须进行挖除修补，挖除是要挖除为规则的图形，进行基层修补，修补后修补面层，在修补时基层与面层之间要洒布乳化沥青，并在挖除的边缘要抹涂乳化沥青使其更好连接。

四、结语

总之，沥青路面早期由于气候、温度、设计、施工等各种因素而产生各类裂缝，只要能做到选用优质材料，按国家现有规范规程做好设计工作，严格控制施工质量，做好养护，加强道路交通管理，就可以大大的降低其产生裂缝的可能性。