对混凝土路面裂缝成因与控制方法的研究
摘要：本文结合沥青混凝土路面裂缝形式，分别对公路沥青混凝土路面裂缝形成的原因进行详细分析，并对其裂缝的防治处理措施进行了深入探讨和总结。
关键词：沥青混凝土路面；裂缝；防治措施
1沥青混凝土路面裂缝的成因
1．1温缩裂缝
温缩裂缝主要表现为横向裂缝，裂缝间距变化在数米至100米之间。当路面宽度大于裂缝间距时，还将产生纵向温度裂缝，从而形成块状裂缝。温缩裂缝破坏了路面的整体性及连续性，水分通过裂缝渗人基层，侵蚀路基，导致路面承载力降低，还为冻融提供了条件。另外，温度裂缝对将来的加铺层的影响不容忽视，否则病害仍将继续，直至重修，降低了路面的使用寿命，增加了公路的养护费用。产生温缩裂缝的最主要因素是沥青材料的性质，改善沥青性能对减少温缩裂缝能起到90％的贡献。在沥青路面的施工过程中，需加强对沥青的质量控制。
Superpave混合料设计方法在选择沥青时，充分考虑了低温性能对选择沥青的影响，采用当地路面最低温度作为PG分级低温等级选择的依据。这样可以根据不同地区气候的特点，有针对性地选择沥青，避免了不同地区选择同一类型沥青的盲目性。有效保证了沥青的低温抗开裂性能。除了沥青材料和环境温度条件外，沥青路面结构也是影响低温开裂的重要因素，一般认为窄的路面比宽的路面裂缝间距更密；沥青层厚的比薄的裂缝少，从10cm增加到25cm，裂缝能减少一半；基层的收缩性能、细粉含量也能影响面层的收缩裂缝，砂性基层低温裂缝比粘性土基层的多；施工时钢轮在低劲度下压实成型的细微裂缝易成为开裂的诱因，轮胎压路机则可减少这种裂缝的发生。
1．2半刚性基层沥青路面的反射裂缝
半刚性基层沥青路面的优点在于两点：一是水硬性结合料稳定层具有较高的强度，能够提供较高的路面承载力，有利于荷载的分布，极大降低了路基土的垂直压应力和其上沥青层层底的弯曲应力。二是半刚性基层沥青路面工程造价较低，是我国广泛使用的路面结构形式。但是半刚性基层有着本身难以克服的缺陷和不足，这是由于较高强度的半刚性基层可能会导致较大的干缩、温度裂缝的产生，从而导致面层产生反射裂缝，同时雨水会从裂缝中下渗到面层以下，加剧了路面的破坏程度。如果水下渗到路基，会降低基础的承载能力。水也会滞留在面层和基层中间，使面层和基层之间的联结失去作用，同时基层和底基层材料在荷载动水压力作用下会产生唧浆现象，进一步降低路面的承载能力，使沥青层产生各种病害。
1．3疲劳裂缝
自下而上的疲劳裂缝通常以沥青层的层底拉应变、土基表面压应变作为设计评价指标。当沥青层的层底拉应变大于极限拉伸应变时，路面将发生损坏。这是典型的结构性破坏。我国以半刚性基层沥青路面为主，半刚性基层是主要的承重层，在荷载作用下半刚性基层层底受到较大的拉应力，而沥青层是受压的，无论沥青层与基层是处于连续状态，还是滑动状态，基层都是在沥青层之前而先发生疲劳损坏，基层逐渐由整块变为大块，再变为小块，直至碎块，从而失去强度。当初按整体设计的沥青层肯定会显得承载能力不足，沥青层层底受到较大的拉应力，从而产生疲劳损坏。在这种情况下，裂缝将从底部开始，向上扩展，最后导致沥青路面网裂而彻底破坏。
1．4沉降裂缝
沉降裂缝是由于路基的不均匀沉降引起的，表现在路面上为纵向裂缝，另外，对于软土路基，也会产生由于路基的强度不足而导致基层提前发生结构性破坏，而使路面产生车辙和疲劳开裂。在山区、丘陵区，特别在那些半填半挖路段、高填方路段，碾压比较困难，而且不容易做到均匀碾压，路基各部分在通车以后由于汽车荷载与雨水的作用，造成沉降不均匀，路面就可能产生大的沉降差，由此发生裂缝。软土路基会因为软土路基处理不良，路基沉降没有达到稳定，便修筑基层和面层，通车后也非常容易造成路基的不均匀沉降而导致路面引起开裂。由于路基强度不足和不均匀沉降而导致的沉降裂缝，机理十分简单，但治理并不容易，只要能认真施工，可以将不均匀沉降减小到最小的程度。
2沥青混凝土路面裂缝的防治处理措施
2．1温缩裂缝的防治措施
2．1．1认真选择材料
(1)采用改性沥青，例如SBS、SBR沥青改性沥青，将对沥青结合料的抗裂性能起到重要的、无可替代的作用。
(2)选用温度敏感性小的沥青有利于减少沥青路面的温度开裂。
(3)采用低温延伸性能好、应力松弛性能好的沥青结合料，采用PG的低温等级较低、低温延度(1O℃、5℃延度)大的沥青。
(4)掺加纤维，可以有效减少沥青的温度开裂。
2．1．2选择合理的沥青混合料和沥青路面结构
(1)适当增加沥青面层厚度，可有效地防止沥青路面低温开裂。不仅能防止温缩裂缝，而且能防止半刚性基层开裂的反射裂缝。
(2)采用柔性基层，或者在半刚性基层和沥青层之间设置级配碎石过渡层，减少半刚性基层开裂与温缩裂缝的综合作用。
(3)选择空隙率小、不透水的密级配沥青混凝土作为路面结构层。近可能采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)和高性能沥青混凝土(Superpave)。
2．1．3认真施工
(1)充分碾压，压实度最好提高到98％以上，有效地降低施工结束时的残余空隙率至小于6％。
(2)严防施工过程中的工序交叉干扰，杜绝施工污染。尽可能在同一年内完成半刚性基层和沥青层的施工，确保面层成为一个整体。
(3)改善沥青路面压实度检验方法，尽量减少钻孔取样的频度，钻孔处必须仔细回填，不致留下缺陷。钻孔处经常是温缩裂缝的发源地。
(4)做好接缝，避免冷接缝，做好与排水井等人工构造物的接头。
2．2半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治
(1)适当增加沥青层的厚度，降低产生反射裂缝的可能性。选择合理的路面结构，积极采用组合式结构：沥青面层+沥青稳定碎石基层+半刚性底基层，将半刚性基层材料的层位下放，改善半刚性基层的水温环境，减少反射裂缝，提高半刚性基层的使用寿命。
(2)采取隔离基层收缩裂缝的措施，使基层的收缩开裂尽可能少影响沥青面层，少反射到沥青面层来。这些措施包括：在半刚性基层上铺设下封层、橡胶改性沥青应力吸收层、土工隔栅等。
