沥青砼路面裂缝产生的原因及防治措施

关键词：路面类型 沥青砼 裂缝类型 防治措施 

1 路面分类 

现有路面主要分为刚性路面（水泥砼路面）、柔性路面（沥青砼路面）两种，由于柔性路面（沥青砼路面）在行车的舒适性、噪音等方面远超刚性路面（水泥砼路面），公路路面特别是高等级路面越来越多的使用沥青砼。 

沥青混凝土路面是加热到一定温度后拌和，经摊铺压实而成的路面面层，它的主要材料是适当比例的各种不同大小颗粒的集料、矿粉和沥青。它有多种分类方法，较普遍的分类方法是按其施工方法、技术品质和使用特点分为：路拌沥青碎（砾）石混合料路面和沥青表面处治路面、沥青贯入式路面、沥青砼路面、厂拌沥青碎石路面。按沥青材料品种不同分为：渣油路面、天然沥青路面、煤沥青路面和石油沥青路面。按集料种类不同分为：沥青砂、沥青砼、沥青碎石混合料等。 

2 沥青混凝土路面裂缝类型 

许多高速公路路面在通车一年后平整度衰减很快，有的通车时间不长就出现了桥头跳车和路面早期破坏，特别是裂缝的产生，致使其使用性能大大降低，达不到设计的要求，如何防治沥青路面的裂缝，提高其性能已成为一个主要课题。 

一般来说，沥青混凝土路面裂缝大体分为两种类型：一种是荷载型裂缝，即主要由于行车荷载作用下产生的裂缝。宁徐公路北段是江苏省连接南京与苏北的重要通道，其设计等级为二级，路面宽9米，路面结构为20cm二灰碎石+4cmac16沥青砼+3cmac13沥青砼，从1999年开始，几次翻修，可往往不久就出现大面积裂缝，表现形式面层呈龟裂状，裂缝纵横交错，缝宽在1mm以上，缝间距离在10cm以下，裂缝面积在1m以上。通过实地调查，裂缝主要是体现在沥青上面层，沥青下面层及基层（二灰碎石）基本完好，是典型的荷载型裂缝。 

2.1 沥青砼面层产生裂缝的原因 

经过调查，沥青砼面层产生裂缝的原因如下：①随着经济的发展，车流量日益增多，特别是重车增多，同时临近正在修建高速公路，各种建材均从该公路通过，在车辆荷载下，拉应力大于其本身的抗拉强度，直接导致面层出现裂缝。②本段路属于北方地区，经过冰冻水的侵入发展而成，纵横裂缝出现后，继续扩展。③沥青层的厚度不足，加速了网状裂缝的形成，水分侵入，导致层间结合较差。 

如果任由裂缝发展，该段路路况不可堪忧，可其设计等级为二级，采取增加路面层厚度等方法势必增加其投入，好在随着临近高速公路的通车，该段路车流量减少一半，通过最后一次大修，几年下来，其路况基本完好，可见，行车荷载是沥青砼路面产生裂缝的一大主因。 

沥青砼路面裂缝另一种是非荷载型裂缝，其产生原因比较复杂，主要有两种，一种主要是以温度裂缝为主的低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝；另一种是基层裂缝所导致的反射裂缝。 

与宁徐公路翻修同期修建的还有一条沟通市县的一级公路，在沥青路面还在铺筑的期间，就出现规则的横向裂缝，顺着裂缝鉆芯取样，发现基层（二灰碎石）对应位置均有贯通裂缝。 

二灰碎石基层属于石灰工业废渣稳定土基层的一种。它是由石灰、粉煤灰和具有一定级配的碎石加水拌合，经摊铺压实后所形成的基层。这种基层具有强度高、板结性好、抗水毁能力强、分布荷载能力大，资源丰富和造价低廉等许多优点，但在其上修建的沥青路面往往建成通车1年左右会相继出现裂缝，在二灰碎石施工阶段，由于配合比、温度、湿度等原因造成的早期裂缝，则更为迅速的反映到沥青砼面层上。 

2.2 防治措施 

①控制二灰碎石施工工艺，缩短其拌合、摊铺、碾压成型的时间，特别是洒水养护，以防止其出现早期裂缝。②基层改用水泥稳定碎石，水泥稳定碎石是近几年新兴的用于高等级公路底基层、基层施工的一种半刚性路面结构型式。作为沥青混凝土的下承层，因其具有良好的板体性、水稳性和抗冻性，相对于二灰碎石而言，其结构缝减少，对沥青砼路面造成的反射裂缝也就减少。③对现有裂缝，沥青面层必须凿除，长与裂缝等长，宽1.5米，将乳化沥青分次灌入二灰碎石裂缝中，必须灌满整个裂缝，再在裂缝上铺设1米款玻纤格栅，最后补上沥青砼，沥青砼施工过程中不得将玻纤格栅推移、起皱，同时注意接缝的平整。 

2.3 沥青砼裂缝产生的自身原因 

沥青砼裂缝的产生除了外因车辆荷载引起的荷载型裂缝、基层引起的反射性裂缝外，其自身的原因也挺多，主要是以下几个方面：①沥青砼主要分为悬浮型、悬浮密实型及骨架型。前两种的强度主要体现在沥青的粘结作用，时间长了，沥青容易产生疲劳型老化，最终导致裂缝的产生，骨架型因为有了骨料的嵌挤效应，其强度、抗车辙、抗裂缝的性能有明显的提高，近来在高速公路上得到广泛使用，但骨架型对沥青的选择、施工工艺的要求相对提高。②沥青的选择。温缩裂缝产生主要是与沥青有关，一般认为，因温度下降而造成路面开裂，它与沥青混合料的体积收缩有关，这种裂缝是由表面开始发裂逐渐发展成为裂缝，即温缩裂缝。由于沥青路面结构层通常位于路表，直接接受气温变化。当温度下降时，沥青面层就会产生收缩变形。不同于水泥混凝土路面，沥青路面没有收缩缝，于是这种变形就会受到基层对路面的摩阻力和路面无限连续板体对收缩变形的约束作用，使沥青面层内部产生拉应力。而这种拉应力大于沥青的粘着力，就出现了裂缝。不同类型的沥青对温度的敏感性、稠度即粘着力不同，其抗应变能力也就不同。③骨料的选择。沥青砼的强度是靠沥青与骨料相互粘结体现，骨料除自身的抗压强度外，与沥青的亲附性尤其重要，亲附性与骨料岩性有关，加工后的骨料还要检查其粒径、针片状含量，尤其要注意其含泥量不得超过1%。 

3 施工过程导致沥青砼裂缝的原因 

沥青砼裂缝除了设计（配比、厚度）、外因（温度、荷载、基层裂缝）、内因（原材料的物理、化学特性外），与施工工艺也有很大关系，主要体现在以下几个方面：①拌和温度过高或者在储料仓中存储时间过长，沥青本身老化，沥青混合料质量差，拌和时间过长，导致混合料抗变形能力降低而易产生的裂缝。②摊铺过程中的间断，导致摊铺机下的混合料温度过低，碾压不密实，前后不连贯，在此处就形成薄弱段，就容易形成裂缝。③摊铺作业尽可能连续，尽量避免冷接缝。如不能避免，用新的热混合料敷贴到接缝部位，使冷料部位预热软化，冷接缝应按照要求先将已压实的摊铺带边缘切割整齐，清除浮料，清除敷贴料后，再摊铺新的沥青混合料，向接缝壁涂刷0.3～0.6kg/m的粘层沥青。④上下层施工间隔太长，泥灰等杂物侵入下层沥青砼中的空隙，导致上下层粘结较差，不能形成一个整体，在行车阻力的作用下，造成上下层的推移效应，所以在沥青面层摊铺前，认真检查下承层的施工质量，以保证层间结合，同时还要清除泥灰等杂物，并喷洒0.7—1.1l/m2的透层油。 

⑤充分压实横向接缝。碾压时，钢轮伸入新摊铺部位15cm左右，压路机先在横向接缝已压实的路幅上，然后每压一遍向新铺层移动15～20cm，在转入纵向碾压前，压路机一定要完全进入新的摊铺层。 

4 裂缝的处理措施 

沥青路面裂缝产生的原因很多，后期不管怎样处理，都只能治标不治本，所以，在设计阶段就要充分考虑车流量、行车荷载，以便合理设计路面结构，包括基层的设计，以及沥青砼面层的厚度、配比等。施工过程中必须按照《公路沥青路面施工技术规范》中的相关要求严格施工，做到预防重于处理。当然，为防止水等有害物质侵入，影响道路使用寿命，对于已出现的裂缝，要及时予以处理，对于细裂缝(2～5mm)可用乳化沥青进行灌缝处理；灌缝前，必须清除缝内、缝边碎料、垃圾等，并保证缝内干燥；对于大于5mm的粗裂缝，可用改性沥青(如sbs改性沥青)进行灌缝处理；灌缝后，表面应洒布粗砂或3～5mm的石屑。