關(guān)于瀝青路面裂縫防治的探討

萬赟

（深圳市坪山區(qū)政府投資項目前期工作管理辦公室，廣東 深圳 518118）

關(guān)于瀝青路面裂縫防治的探討

萬赟

（深圳市坪山區(qū)政府投資項目前期工作管理辦公室，廣東 深圳 518118）

裂縫是瀝青路面主要病害之一，對裂縫的防治成效，將影響道路使用性能和使用壽命，因此，分析其成因，提出有效防治措施，保證道路的使用功能，是非常有必要的。分析了瀝青路面裂縫產(chǎn)生原因，并從幾方面提出防治和減少路面裂縫的措施。

路面裂縫；成因分析；防治

0 引言

瀝青路面具有表面平整、堅實、無接縫、施工工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡便以及良好的減振性等優(yōu)點，可使行車平穩(wěn)、舒適，噪聲低。但由于受到交通量增長、重載超載車輛增多、溫度變化、濕度變化，冰凍作用，以及設(shè)計、施工、材料和養(yǎng)護(hù)管理等因素的影響，出現(xiàn)了多種瀝青路面病害，如瀝青路面的裂縫、車轍和水損害等，其中裂縫是最常見的病害。

1 裂縫產(chǎn)生的原因及類型

裂縫是瀝青路面主要的病害之一，其裂縫的形式有縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂與塊裂幾種。瀝青路面開裂的原因是多種多樣的，影響裂縫輕重程度的主要因素有：瀝青和瀝青混合料的性質(zhì)，基層材料的性質(zhì)，氣候條件、交通量和車輛類型及施工因素等。但就導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生裂縫的主要原因而論，可以分為：非反射裂縫和反射裂縫。

1.1 非反射裂縫

瀝青面層上的裂縫主要是溫度裂縫，也有因施工不當(dāng)、材料選取不當(dāng)?shù)纫鸬牧芽p。裂縫主要形式是橫向裂縫，也有縱向裂縫和網(wǎng)狀裂縫。其產(chǎn)生原因有：

（1）冬季氣溫大幅度下降，瀝青路面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力一旦超過瀝青混合料的抗拉強度或極限拉應(yīng)變，瀝青面層就會開裂，這種裂縫一般是橫向的、貫通的、平均間距在5～6 m。

（2）瀝青品種和等級也是影響瀝青路面開裂的最重要的因素。根據(jù)實踐經(jīng)驗，選用高黏度、低稠度的瀝青，其溫度敏感性較低，可延遲溫度裂縫的產(chǎn)生。

（3）路基填土含水量偏大，在凍脹作用下使路面形成裂縫。

（4）路基碾壓不均勻，出現(xiàn)填土局部未壓實或兩側(cè)密度不夠，使路基產(chǎn)生不同程度的沉陷，形成裂縫[1]。

（5）在路基半填半挖地段、橋臺與填土路基接頭處，路基施工如未按規(guī)范要求施工，易造成自然沉降，經(jīng)長時間行車作用易形成裂縫。

1.2 反射裂縫

道路反射裂縫是瀝青路面普遍存在的一種病害現(xiàn)象，由道路基層的裂縫所引起。路面基層先于面層產(chǎn)生裂縫,并將基層裂縫反射到面層。由于常用半剛性基層材料的熱脹特性、干燥特性和疲勞特性,當(dāng)基層鋪筑以后,由于未及時按規(guī)定養(yǎng)生或未及時鋪筑瀝青混凝土面層,使基層長期暴露在大氣中,在氣溫較高和晝夜氣溫循環(huán)變化的作用下,以及車輛荷載重復(fù)作用下,產(chǎn)生溫度收縮裂縫、干燥裂縫和疲勞裂縫。基層裂縫和初始缺陷在溫濕循環(huán)應(yīng)力和荷載重復(fù)應(yīng)力的共同作用下,在面層底部產(chǎn)生應(yīng)力集中，首先導(dǎo)致面層底部開裂,隨后逐漸由面層底部向上擴(kuò)展,最終使裂縫貫穿整個面層,形成反射裂縫。這種基層反射引起的裂縫以橫向或網(wǎng)狀居多。其產(chǎn)生的原因有：

（1）行車荷載應(yīng)力反射裂縫

由于超限車輛的荷載較大、行車速度較慢，當(dāng)超限車輛在交通量中占有的比重增大時，疲勞開裂破壞就產(chǎn)生。由于基層開裂，鋪筑在其上的瀝青面層在裂縫處產(chǎn)生應(yīng)力集中。汽車駛經(jīng)裂縫，反復(fù)作用，使裂縫處面層底部所受應(yīng)力超過材料的強度極限，面層裂縫便隨之產(chǎn)生并逐漸向上擴(kuò)展，形成荷載型反射裂縫。

（2）收縮應(yīng)力反射裂縫

由于半剛性材料具有不同的熱脹冷縮性，瀝青面層在日變化溫度作用下，頂面溫度變化相對底面大，在夜間溫度下降變化的過程中，它們的熱學(xué)性質(zhì)會發(fā)生相互作用，就會在基層內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，從而使半剛性基層處于受拉狀態(tài)。水泥穩(wěn)定粒料線膨脹系數(shù)在（1.0～1.5）×10-5之間，當(dāng)半剛性基層混合料抗拉強度小于收縮應(yīng)力時，使基層開裂，最終反射到面層形成反射裂縫。

2 裂縫對路面的危害

裂縫會對路面性能和耐久性產(chǎn)生不利影響。它包括：

（1）防水性降低。路表出現(xiàn)任何裂縫，都會使路表水有機會進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，甚至進(jìn)入對濕度敏感的路基土中。

（2）引起路基過大壓應(yīng)力。由于存在裂縫，造成路面板體不連續(xù)，在行車荷載作用下將加大板體邊緣的變化，從而在裂縫處傳遞過大壓力至路基頂面。

（3）增大了路面的壓力和變形。上述的路面結(jié)構(gòu)板體邊緣變形，會在路面結(jié)構(gòu)內(nèi) (尤其是基層 )產(chǎn)生很大的壓力和變形，在行車荷載的作用下將縮短這些結(jié)構(gòu)層的壽命。

（4）磨耗層沿裂縫的破壞。在車輛、水分、霜凍等因素的綜合作用下，磨耗層常會沿裂縫發(fā)生骨料或小塊瀝青的剝落。裂縫使路面使用性能老化，影響行車的舒適性，而且導(dǎo)致路表水下侵，影響路基的強度和穩(wěn)定性，大大縮短了瀝青面層的使用壽命。

3 裂縫的防治措施

3.1 非反射裂縫的防治措施

（1）選用高黏度、低稠度的瀝青，其溫度敏感性較低，可延遲溫度裂縫的產(chǎn)生[2]。

（2）控制路基填土含水量，避免在凍脹作用下路面形成裂縫。

（3）路基碾壓均勻，保證填土壓實和兩側(cè)密度，避免路基產(chǎn)生不均勻沉降形成裂縫。

3.2 行車荷載應(yīng)力反射裂縫的防治措施

行車荷載型反射裂縫導(dǎo)致的路面結(jié)構(gòu)破壞屬于疲勞性破壞。超限車輛的荷載較大、行車速度較慢，當(dāng)超限車輛在交通量中占有的比重增大時，疲勞開裂破壞就越嚴(yán)重。實踐證明，增加基層的厚度可使其底面的拉應(yīng)力迅速減小，可較大程度避免荷載型反射裂縫的產(chǎn)生。

3.3 收縮應(yīng)力反射裂縫的防治措施

目前國內(nèi)大部分的瀝青路面采用半剛性基層，基層產(chǎn)生收縮裂縫基本是難以避免的，本文主要從以下三個方面進(jìn)行探討，以減少反射裂縫。

3.3.1 材料選擇

水是影響溫縮與干縮的重要因素，半剛性基層是用水硬性結(jié)合料穩(wěn)定的各種土,在拌和壓實之后，水分揮發(fā)和混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用,混合料的水分會不斷減少。由此而發(fā)生的毛細(xì)作用、吸附作用、分子間力的作用、材料礦物晶體或膠體間水的作用和碳化收縮作用等會引起基層體積收縮，從而產(chǎn)生干縮裂縫?；鶎娱_裂后,會增加其上瀝青面層的裂縫數(shù)量。資料表明，半剛性基層施工中混合料的含水量愈大，基層的干縮變形愈大；粒料越細(xì)，混合料要達(dá)到最佳含水量所需水量越大,產(chǎn)生的干縮變形就越大,基層橫向裂縫就越多；粒料越粗,混合料要達(dá)到最佳含水量所需水量就越少，干縮變形就越小，基層橫向裂縫就越少。

因此考慮到干縮特性，在選擇基層材料時應(yīng)優(yōu)先考慮干縮系數(shù)小的半剛性材料,如水泥穩(wěn)定粒料、二灰穩(wěn)定粒料。另外,水泥劑量也是影響干縮的重要因素。在滿足強度要求的前提下，不宜采用過大劑量水泥，一般不超過6%。一方面是為了減小其收縮性，另一方面是考慮到經(jīng)濟(jì)因素。有的道路過于強調(diào)早期強度而增加了水泥用量，導(dǎo)致后期出現(xiàn)更多的干縮裂縫。在施工中，應(yīng)注意以下幾點：

（1）在碾壓過程中，嚴(yán)格控制含水量，使其不能超過壓實需要的最佳含水量或規(guī)范容許的范圍。

（2）基層碾壓成型后，要及時養(yǎng)生，保持基層表面含水量不受損失，更不能使其曝曬干裂。養(yǎng)生方法可視具體情況采用灑水、覆蓋砂或采用瀝青乳液等。對水泥穩(wěn)定類基層盡可能采用草袋覆蓋養(yǎng)生 7～14 d。

（3）養(yǎng)生結(jié)束后，應(yīng)立即噴灑瀝青下封層，并盡早鋪筑瀝青路面。

3.3.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）增加瀝青面層的厚度

通過增加瀝青面層厚度以防止基層反射裂縫。國際上通用的結(jié)論是需要將瀝青面層增加至15～25 cm。增加加鋪層厚度，一方面可以減少舊面層的溫度變化，并降低加鋪層的拉應(yīng)力，另一方面可以增加路面結(jié)構(gòu)的彎曲剛度，降低接縫處的彎沉差，減少加鋪層的剪切應(yīng)力。但單純依靠增加加鋪層厚度的方法有其弊端，一方面增加加鋪層厚度可能會受到路面標(biāo)高的限制，另一方面增加加鋪厚度，必將大幅度增加路面造價，而且在夏季高溫時瀝青混合料高溫蠕變易產(chǎn)生車轍。

（2）設(shè)計應(yīng)力吸收層

采用應(yīng)力吸收薄膜對緩慢反射裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展有明顯的效果，可使裂縫處相對位移產(chǎn)生的應(yīng)力傳到面層時大為減少，可明顯減弱裂縫尖端應(yīng)力的奇異性，降低應(yīng)力強度[3]。吸收薄膜的彈性模量越低，防裂效果越好。目前常用的應(yīng)力吸收薄膜采用土工織物、瀝青橡膠薄膜等。它們彈性模量較低、變形率大，且沒有低溫脆化問題，效果比較理想。

（3）加鋪級配碎石層

結(jié)合國內(nèi)外類似工程經(jīng)驗，采用具有一定厚度的優(yōu)質(zhì)級配碎石作為上基層，用半剛性材料作為下臥層，這種上柔下剛式的“組合基層”在很大程度上能夠防止和減少半剛性基層反射裂縫，同時級配碎石基層還能充當(dāng)具有排水功能的基層。級配碎石層是由特粗式級配瀝青碎石混合料組成，具有20%～35%的空隙率，它提供了一種散逸運動的方式，能夠把交通荷載與環(huán)境溫度作用下所引起的原水泥混凝土路面板產(chǎn)生的運動消散掉。目前，國內(nèi)將級配碎石作為半剛性基層與瀝青面層之間的中間層的設(shè)計尚不多見，但在美國、澳大利亞以及南非這些地方都有了較多應(yīng)用，且效果較好[4]。但與其他方法相比，增加級配碎石層的經(jīng)濟(jì)性較差。

4 結(jié)語

近年來，瀝青路面的常見病害危害性日益得到人們的重視，為了減少瀝青路面裂縫，要切實做好預(yù)防措施。從選材、設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)各個階段嚴(yán)格控制，按國家現(xiàn)有規(guī)范規(guī)程做好設(shè)計工作，加強道路交通管理，就可以最大限度地減少路面裂縫。

[1]JTG D50—2006，公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范[S].

[2]JTG D30—2004，公路路基設(shè)計規(guī)范[S].

[3]張曉飛.防止半剛性基層瀝青路面開裂現(xiàn)象的技術(shù)研究[J].交通世界,2012,(13):267-268.

[4]詹海玲.半剛性基層瀝青路面反射裂縫綜合防治[J].公路工程, 2008,(1):122-123.

U416.217

B

1009-7716（2017）08-0071-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.022

2017-04-19

萬赟（1985-），男，江西南昌人，工程師，從事道路建設(shè)管理工作。