試論瀝青混凝土路面裂縫成因及治理措施

【摘 要】瀝青混凝土路面因其平整度好、行車(chē)平穩(wěn)舒適、耐磨、噪音小、施工周期短、養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，而越來(lái)越多地被應(yīng)用到高等級(jí)公路建設(shè)中。但是道路病害也日益增多，尤其是道路裂縫病害。路面出現(xiàn)裂縫不但影響路容美觀和行車(chē)的舒適性，而且容易擴(kuò)展造成路面的結(jié)構(gòu)性破壞，縮短路面的使用壽命。因此，為了提高路面質(zhì)量，減少路面病害，必須加強(qiáng)對(duì)瀝青混凝土路面裂縫的認(rèn)識(shí)及防治工作。所以，研究分析瀝青混凝土路面裂縫產(chǎn)生的成因及治理措施具有十分重要的意義。

【關(guān)鍵詞】瀝青路面；裂縫；治理措施

近年來(lái)，瀝青混凝土路面在各等級(jí)公路建設(shè)中得到普遍應(yīng)用，但同時(shí)瀝青混凝土路面裂縫病害也日益受到人們的關(guān)注。因此，研究路面裂縫產(chǎn)生的各種原因，采取針對(duì)性的預(yù)防措施，以期減少或延緩瀝青混凝土路面裂縫的出現(xiàn)，提高路面的使用期。

1 裂縫的類(lèi)型

瀝青混凝土路面的裂縫有很多種，按裂縫的形狀可分為：橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫等。按其形成的原因可分為其自身引起的收縮裂縫以及由于基層材料收縮引起的反射裂縫。

2 橫向裂縫

2.1 原因分析

1）基層材料收縮引起的橫向裂縫。基層材料收縮變形使面層底面承受拉力，當(dāng)拉力超過(guò)瀝青面層的抗拉強(qiáng)度時(shí)就使瀝青面層底部拉裂，并隨著行車(chē)荷載的反復(fù)作用而導(dǎo)致瀝青面層底面裂縫。2）由于溫度變化引起的裂縫。溫度裂縫是瀝青面層上的非荷載裂縫，當(dāng)氣溫大幅度下降時(shí)，瀝青材料逐漸發(fā)硬并開(kāi)始收縮，當(dāng)收縮的拉應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，瀝青面層就會(huì)開(kāi)裂，并逐步向下發(fā)展，形成上寬下窄的橫向裂縫。這種情況在瀝青面層與基層的附著力不夠好、允許有一定的自由收縮時(shí)，裂縫就更容易發(fā)生。由于瀝青路面收縮受路面結(jié)構(gòu)的相互約束小，所以低溫裂縫一般是橫向的。3）不均勻沉降引起的橫向裂縫。構(gòu)造物臺(tái)背與路段交接處、軟土地基與非軟土地基交界處，因差異沉降引起基層開(kāi)裂，并反射到瀝青面層形成橫向裂縫。4）攤鋪過(guò)程中，施工縫沒(méi)有處理好，形成橫向裂縫。

2.2 預(yù)防措施

1）對(duì)于因基層材料收縮引起的裂縫，可在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制混合料的碾壓含水量，使其接近于最佳含水量，以減少結(jié)構(gòu)層干縮。嚴(yán)格控制混合料的碾壓過(guò)程，碾壓完畢后，應(yīng)及時(shí)養(yǎng)生，并保持一定的濕度。養(yǎng)生期一般不少于7d，有條件時(shí)可采用草袋或塑料膜覆蓋?；旌狭鲜┕ね戤吅?，應(yīng)盡早鋪筑上層，在鋪筑上層之前，應(yīng)封閉交通，嚴(yán)禁重車(chē)通行。2）對(duì)于由溫度變化引起的橫向裂縫，可根據(jù)本地區(qū)氣候條件和道路等級(jí)選取適用的優(yōu)質(zhì)瀝青，以減少或消除瀝青面層溫度收縮裂縫。3）對(duì)不均勻沉降引起的橫向裂縫可采取對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理并充分壓實(shí)的方法進(jìn)行預(yù)防。4）瀝青混凝土攤鋪時(shí)，應(yīng)連續(xù)作業(yè)以減少冷接縫的數(shù)量。處理冷接縫時(shí)，應(yīng)將邊緣用切割機(jī)切齊并清除碎料，然后用熱混合料敷貼接縫處，使其預(yù)熱化，鏟除敷貼料，對(duì)縫壁涂刷粘層瀝青后攤鋪新料，縮短接縫兩側(cè)新舊混合料鋪筑的時(shí)間間隔。

2.3 治理措施

如橫向裂縫縫寬較小可不予處理。對(duì)于縫寬在2～5mm的裂縫可用改性乳化瀝青灌縫?？p寬在3mm以上的，可將縫隙內(nèi)塵土吹掃干凈，用熱瀝青或乳化瀝青灌縫撒料。縫寬在5mm以上的，先清除縫口雜物并用氣泵吹凈塵土后，用細(xì)粒式熱拌瀝青混合料灌縫掏實(shí)。

3 縱向裂縫

3.1 原因分析

1）不均勻沉降引起的縱向裂縫。地基承載能力的差別出現(xiàn)不均勻沉降，造成路面縱向開(kāi)裂。如拓寬路段的新老路面交界處沉降不一。2）路基壓實(shí)質(zhì)量差引起的縱向裂縫?？v向溝槽回填土壓實(shí)質(zhì)量差而發(fā)生沉陷引起縱向裂縫。另外土基施工時(shí)，填料土塊大，粉碎不夠，致使碾壓后的壓實(shí)度不夠也可引起縱向裂縫。3）施工縫沒(méi)有處理好。前后攤鋪層相接處的冷接縫未按有關(guān)規(guī)范要求認(rèn)真處理，結(jié)合不緊密而脫開(kāi)?；旌狭蠑備仌r(shí)縱向施工搭接質(zhì)量不好，都會(huì)造成縱向裂縫。

3.2 預(yù)防措施

1）拓寬路段的土路基宜將壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)提高一個(gè)等級(jí)（3%）?；鶎雍穸群筒牧享毰c老路面一致，鋪筑瀝青面層前，老路面?zhèn)缺趹?yīng)涂刷0.3～0.6kg/m2粘層瀝青。瀝青面層應(yīng)充分壓實(shí)，新老路面接縫宜用熱烙鐵燙密。2）溝槽回填土應(yīng)分層填筑、壓實(shí)，壓實(shí)度必須達(dá)到要求。如符合質(zhì)量要求的回填土來(lái)源或壓實(shí)有困難時(shí)，須作特殊處理，可采用黃砂、砂礫石等，分層回填壓實(shí)。3）采用全路幅一次攤鋪，如分幅攤鋪時(shí)，前后幅應(yīng)緊跟，避免前攤鋪幅混合料冷卻后才攤鋪后半幅，確保熱接縫。如無(wú)條件全路幅攤鋪時(shí)，上、下層的施工縱縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)15cm以上，前后幅相接處為冷接縫時(shí)，應(yīng)先將已施工壓實(shí)完成的邊緣坍斜部分切除，切線(xiàn)須順直，側(cè)壁要垂直，清除碎料并對(duì)側(cè)壁涂刷0.3～0.6kg/m2粘層瀝青后，再用熱混合料敷貼接縫處，使之預(yù)熱軟化，然后鏟除敷貼料，按要求攤鋪瀝青混合料，騎縫15cm由縫邊向中間碾壓。攤鋪時(shí)應(yīng)控制好松鋪系數(shù)，使壓實(shí)后的接縫結(jié)合緊密、平整。

3.3 治理措施

縫寬較小，可不作處理；2～5mm的裂縫，可先用氣泵吹出縫內(nèi)雜物，用改性乳化瀝青灌縫，大于5mm的裂縫可用改性瀝青（如SBS改性瀝青）灌縫。灌縫前，須先清除縫內(nèi)、縫邊的碎粒料、垃圾、塵土等，并保持縫內(nèi)干燥，灌縫后，表面撒上中、粗砂或3～5mm石屑。

4 網(wǎng)狀裂縫

4.1 原因分析

1）瀝青層厚度不足，瀝青與石料粘結(jié)性差，水分滲入，逐漸形成網(wǎng)狀裂縫。2）瀝青與瀝青混合料質(zhì)量差，延度低，抗裂性差。3）路面結(jié)構(gòu)基層中、路床頂夾有軟弱層或泥灰層，粒料層松動(dòng)，水穩(wěn)性差。4）交通荷載過(guò)大引起網(wǎng)狀裂縫。

4.2 預(yù)防措施

1）瀝青面層各層應(yīng)滿(mǎn)足最小施工厚度的要求，保證上下層的良好聯(lián)結(jié)；并從設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)上采取措施有效地排除雨后結(jié)構(gòu)層內(nèi)積水。2）原材料質(zhì)量和混合料質(zhì)量嚴(yán)格按現(xiàn)行公路規(guī)范的要求進(jìn)行選定、拌制和施工。3）瀝青面層攤鋪前，對(duì)下臥層應(yīng)認(rèn)真檢查，及時(shí)清除泥灰，處理好軟弱層，保證下臥層穩(wěn)定，處理好的下臥層宜按0.3～0.6kg/m2噴灑粘層瀝青。4）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)做好交通量調(diào)查和預(yù)測(cè)工作，使路面結(jié)構(gòu)組合與總體強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)交通荷載要求。上基層必須選用水穩(wěn)定性良好的有粗粒料的石灰、水泥穩(wěn)定類(lèi)材料。

4.3 治理措施

1）如強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，網(wǎng)狀裂縫出自瀝青面層厚度不足時(shí)，可采用銑刨網(wǎng)裂的面層后加鋪新料來(lái)處理，加鋪厚度按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算確定。2）如夾有軟弱層或不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層時(shí)，應(yīng)將其鏟除；如因結(jié)構(gòu)層積水引起網(wǎng)裂時(shí)，鏟除面層后，需加設(shè)將路面滲透水排除至路外的排水設(shè)施，然后再鋪筑新混合料。3）由于路基不穩(wěn)定導(dǎo)致路面網(wǎng)裂時(shí)，可采用石灰或水泥處理路基，或注漿加固處理，深度可根據(jù)具體情況確定，一般為20～40cm。消石灰用量5%～10%，或水泥用量4%～6%。待土路基處理穩(wěn)定后，再重做基層、面層。4）由于基層軟弱或厚度不足引起路面網(wǎng)裂時(shí)，可根據(jù)情況，分別采取加厚、調(diào)換等措施進(jìn)行加強(qiáng)。水穩(wěn)定性好、收縮性小的半剛性材料是首選基層，基層加強(qiáng)后，再鋪筑瀝青面層。

5 反射裂縫

5.1 原因分析

1）半剛性基層收縮的反射裂縫。2）在舊路面上加罩瀝青面層后，原路面上已有裂縫（包括水泥混凝土路面的接縫）的反射。

5.2 預(yù)防措施

1）采取有效措施減少半剛性基層收縮裂縫。2）基層混合料應(yīng)在接近最佳含水量的狀態(tài)下碾壓，要防止碾壓時(shí)含水量過(guò)小，壓實(shí)度和強(qiáng)度不足，造成強(qiáng)度裂縫。3）對(duì)分段施工的基層，在碾壓時(shí)，應(yīng)預(yù)留3 m～5 m混合料暫緩碾壓，待下段混合料攤鋪后一起碾壓，以利于銜接。對(duì)于分層碾壓的基層，上下層的接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)3 m～5 m，以減少出現(xiàn)裂縫的機(jī)會(huì)。4）合理選擇混合料的配比，控制細(xì)料數(shù)量，重視結(jié)構(gòu)層的養(yǎng)護(hù)，并及早鋪筑上層或進(jìn)行封層以利于減少干縮縫。5）在舊路面加罩瀝青路面結(jié)構(gòu)層前，可銑削原路面后再加罩，或采用鋪設(shè)土工布、格柵后再加罩，以延緩反射裂縫的形成。

5.3 治理措施

1）縫寬小于2 mm時(shí)，可不作處理。2）縫寬大于2 mm時(shí)，可采用灌縫的辦法進(jìn)行處治。如果裂縫面積較大，采用熱瀝青灑鋪罩面進(jìn)行處治。

防止裂縫的產(chǎn)生，施工中應(yīng)注重采取以下措施：

6 選擇防裂性能好的材料

1）選用抗沖刷能力好，干縮、溫縮系數(shù)小、抗拉能力高的半剛性材料作基層，最好使用溫度膨脹系數(shù)低的骨料。2）選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做面層，保證瀝青的針入度、延度等指標(biāo)；在缺少優(yōu)質(zhì)瀝青的情況下，應(yīng)采用某些添加劑或聚合物，以提高瀝青的低溫抗裂性能及高溫穩(wěn)定性能。3） 在穩(wěn)定度滿(mǎn)足要求的前提下。選用針人度較大的瀝青作兩層。美國(guó)和英國(guó)的研究表明：在瀝青混凝士中使用軟的瀝青可以阻止低溫收縮及高溫疲勞作用兩種機(jī)理引起的裂縫擴(kuò)展。4）采用密實(shí)型瀝青混凝土面層。空隙率對(duì)面層的疲勞壽命有很大影響，密實(shí)型瀝青混合料在使用中瀝青硬化緩慢，同時(shí)也延緩了裂縫的擴(kuò)展。5）瀝青混合料的集料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性強(qiáng)、嵌擠作用好、與瀝青粘附性好的材料。如果集料呈酸性，則應(yīng)填加一定數(shù)量的抗剝落劑或石灰粉，確保混合料的抗剝落性能，同時(shí)應(yīng)盡量降低集料的含水量，盡可能使用人工砂代替原形顆粒的天然砂。

瀝青混合料的級(jí)配也是一項(xiàng)重要因素。在合理選配混合料級(jí)配時(shí)，應(yīng)兼顧其高溫穩(wěn)定性，疲勞性能和低溫抗裂性能。以及路表特性和耐久性等各方面的要求。

在條件允許的情況，可以采用間斷級(jí)配、密實(shí)型的瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）混合料和采用改性瀝青。SMA混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性能，抗車(chē)轍性能好、使用壽命長(zhǎng)，是防裂路面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用的一項(xiàng)新技術(shù)。采用橡膠瀝青或聚合物改性瀝青在瀝青混凝土表面作封層，可進(jìn)一步提高表面層的抗溫度裂縫能力。

7 設(shè)置應(yīng)力吸收層

1）在基層與面層之間鋪橡膠瀝青中間層、預(yù)制織物膜帶條、土工織物或土工格柵中間層、低粘度瀝青混凝土層等均勻應(yīng)力吸收層。2）采用應(yīng)力吸收薄膜，對(duì)減緩反射裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展有明顯的效果，可使裂縫處相對(duì)位移產(chǎn)生的應(yīng)力傳到面層時(shí)大為減少，明顯降低應(yīng)力強(qiáng)度因子。而吸收薄膜的彈性模量越低，防裂效果越好，可見(jiàn)應(yīng)力薄膜應(yīng)選用低模量高韌性、大變形率的材料為好。3）用土工格柵加筋瀝青路面的主要功能是控制車(chē)轍、反射裂縫和疲勞裂縫，不同類(lèi)型的格柵性能顯著不同。4）橡膠瀝青吸收膜，是使用廢橡膠磨細(xì)的粉與熱瀝青攪拌后，施于面層中間，形成一薄膜或與砂石成一薄層，有試驗(yàn)結(jié)果表明，此應(yīng)力吸收層在面層中間效果最佳。

8 施工時(shí)控制裂縫發(fā)生的措施

1）在施工方面，要控制基層碾壓時(shí)的含水量為最佳含水量的0.9倍，壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求，碾壓完成后要及時(shí)保濕養(yǎng)護(hù)，防止基層干曬。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，立即噴灑瀝青乳液，做成透層或封層，然后盡快鋪瀝青面層。2）制備瀝青混合料時(shí)控制好加熱時(shí)間和加熱溫度，不使瀝青老化、加強(qiáng)碾壓，使瀝青混合料達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，也可減少反射裂縫。3）為了減少瀝青面層由于基層的收縮裂縫而產(chǎn)生反射裂縫或?qū)?yīng)裂縫，應(yīng)盡可能采取有效措施來(lái)減少基層本身的收縮裂縫。嚴(yán)格進(jìn)行路基的壓實(shí)，合理標(biāo)準(zhǔn)的拌制基層原料，是保證基層質(zhì)量的前提。

9 結(jié)語(yǔ)

瀝青混凝土路面一旦出現(xiàn)裂縫，隨著雨水的滲入，行車(chē)荷載的作用，將會(huì)使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大并最終形成較大較深的坑槽，嚴(yán)重影響行車(chē)的安全性和舒適性。所以對(duì)于瀝青混凝土路面的裂縫應(yīng)以預(yù)防為主，如出現(xiàn)后應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)以免其進(jìn)一步擴(kuò)展。從而減少或延緩瀝青混凝土路面裂縫的出現(xiàn)，提高路面的工程質(zhì)量。

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