市政道路工程瀝青路面裂縫成因與防治策略

熊毅

摘要：瀝青已經(jīng)成為當(dāng)前建筑行業(yè)最為重要的原材料之一，在市政道路工程中應(yīng)用瀝青材料，可避免環(huán)境污染，并可以加快道路的建設(shè)速度。但是，瀝青路面在長期的陽光照射、車輛載荷作用等因素的影響下，容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生裂縫、凹陷、剝落等缺陷，對車輛的安全運(yùn)行具有較大影響，所以，需要對裂縫情況進(jìn)行分析并采取相應(yīng)的措施予以治理。對此，本文主要對市政道路工程瀝青路面裂縫的成因進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上提出了有針對性的防治策略，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人士有所幫助。

關(guān)鍵詞：市政道路；工程；瀝青路面；裂縫；防治

DOI：10.12433/zgkjtz.20241246

對于我國的市政道路工程來說，瀝青路面已經(jīng)成為最重要的部分之一，其具有較好的表面平整度，不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的接縫問題，這就進(jìn)一步提升了車輛行駛的舒適性和道路的耐久性，并節(jié)省了大量的養(yǎng)護(hù)成本，可以有效提升道路的效益。但是，瀝青路面也會(huì)受外部因素影響而形成裂縫，造成較大影響，降低道路的使用壽命。近些年，隨著技術(shù)水平的快速提升，瀝青路面的建設(shè)質(zhì)量有了進(jìn)一步提升，但受自然環(huán)境及外部載荷的影響，路面還是會(huì)形成裂縫等病害，無法得到徹底解決。為了確保市政道路工程建設(shè)質(zhì)量，應(yīng)對瀝青路面的裂縫問題給予足夠重視，對其類型、成因等進(jìn)行分析，并采取有針對性的防治策略，確保瀝青路面的完好性，提升其應(yīng)用體驗(yàn)和使用壽命。

一、市政道路工程瀝青路面裂縫成因

（一）案例工程的基本概況

某市政道路工程屬于新建道路，主要呈現(xiàn)為南北走向。道路所在區(qū)域的主體地貌為沖積平原，地勢相對平坦，但某些區(qū)域存在較大起伏。該道路沿線存在很多的耕地、荒地、水溝等區(qū)域，且周邊有居民區(qū)，布設(shè)鄉(xiāng)村電網(wǎng)、水泥路等。該市政道路被設(shè)定為城市支路等級，采取的是瀝青混凝土路面的形式。

（二）市政道路工程瀝青路面裂縫成因

瀝青路面裂縫的形成較為復(fù)雜，形成原因多樣，按照裂縫成因可以將其劃分為荷載裂縫及非荷載裂縫。

第一，荷載裂縫。荷載裂縫主要是受車輛等載荷的長期影響形成的。近些年，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車保有量數(shù)據(jù)不斷提升，對市政道路造成了較大的壓力。另外，某些客車、貨車等在運(yùn)營中往往存在超載的情況，車輛重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)載荷，對瀝青路面產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的影響。若是在瀝青路面結(jié)構(gòu)層形成的彎拉應(yīng)力超出瀝青路面結(jié)構(gòu)底層的最大拉應(yīng)力值，使瀝青路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生裂縫。瀝青路面裂縫在初期相對較小，主要集中在瀝青路面的底層區(qū)域，受車輛載荷的長期影響，基層瀝青裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，導(dǎo)致瀝青路面上層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

第二，溫度變化形成的裂縫問題。瀝青路面從內(nèi)到外分為很多的結(jié)構(gòu)層，每個(gè)結(jié)構(gòu)層涉及不同的材料，每種材料的導(dǎo)熱性有所不同。在完成瀝青路面的鋪設(shè)后，受不同材料的影響，溫度在瀝青面層傳遞的時(shí)間較長，導(dǎo)致每一層（包括表面層、中面層、下面層、各面層表面、內(nèi)部、底部之間等）的溫度有所不同，最終會(huì)形成較大的溫度差異。這種差異會(huì)使不同的結(jié)構(gòu)層形成不同的溫度應(yīng)力，一旦溫度應(yīng)力大于瀝青路面每層的結(jié)構(gòu)應(yīng)力極限值，就容易形成裂縫。

第三，低溫收縮裂縫。從材料的屬性來看，瀝青混凝土屬于黏彈性體，受高溫影響，這種材料具有一定的柔韌性。所以，形成的瀝青混凝土結(jié)構(gòu)可以承受相應(yīng)的載荷而保持完好性，并不會(huì)呈現(xiàn)出較大的溫差應(yīng)力。但是，受低溫影響，瀝青混凝土容易快速硬化，隨著材料的收縮，會(huì)在瀝青的不同面層形成差異化的收縮應(yīng)力，若超出瀝青混凝土材料的抗壓強(qiáng)度，就容易引發(fā)裂縫。

第四，溫度疲勞裂縫。完成瀝青混凝土的鋪筑后，受外部環(huán)境影響，瀝青的面層會(huì)產(chǎn)生多頻次的收縮、膨脹，從而造成瀝青面層形成相應(yīng)的溫度疲勞，大大減小了瀝青混凝土的極限拉應(yīng)力及彈性變形能力，促使瀝青快速失效。一旦瀝青面層的收縮應(yīng)力、拉應(yīng)力等超出瀝青混凝土設(shè)計(jì)極限，引發(fā)瀝青路面開裂問題。

第五，反射裂縫。在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證瀝青混凝土良好的抗拉強(qiáng)度、抗疲勞性能以及穩(wěn)定性，需要在其中摻入一定量的半剛性材料，使其與瀝青混凝土凝結(jié)，最終形成較高抗彎強(qiáng)度的板體。但是，這種半剛性材料屬于水硬性材料，完成瀝青面層的鋪設(shè)后，基層內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的改變，而基層材料的強(qiáng)度、穩(wěn)定性等也會(huì)進(jìn)一步增加。半剛性材料具有特殊屬性，容易受溫、濕度等指標(biāo)的影響，若施工時(shí)產(chǎn)生較大的溫度改變，使瀝青面層產(chǎn)生收縮而形成裂縫。路基和基層間的摩擦力也會(huì)對瀝青混凝土的收縮變形造成阻礙，一旦瀝青面層拉應(yīng)力大于基層抗壓以及抗拉強(qiáng)度，就容易使基層、面層間產(chǎn)生斷裂。一旦在半剛性基層形成裂縫，就會(huì)在裂縫位置產(chǎn)生受力相對薄弱區(qū)域。受到載荷應(yīng)力、溫度應(yīng)力等的影響，會(huì)造成瀝青面層、底層產(chǎn)生較為集中的應(yīng)力而引發(fā)面層底部裂縫。受到外部因素長期作用的影響，瀝青面層底部裂縫會(huì)進(jìn)一步向周邊擴(kuò)散，最終到達(dá)瀝青面層而引發(fā)裂縫問題。

二、市政道路工程瀝青路面裂縫防治策略

（一）進(jìn)一步提升路面設(shè)計(jì)質(zhì)量

第一，明確道路路面厚度指標(biāo)。對于新建路面來說，要按照該道路設(shè)定等級、使用壽命、通行規(guī)模、區(qū)域自然環(huán)境等因素確定路面厚度指標(biāo)，同時(shí)也要充分考量道路工程的總體建設(shè)成本，保證道路工程具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。需要注意的是，在路面厚度指標(biāo)的確定過程中，也要充分考慮后續(xù)車流量的增加，需要適度提升路面結(jié)構(gòu)層的標(biāo)準(zhǔn)。

第二，進(jìn)一步完善瀝青混凝土的配比。在明確道路路面厚度指標(biāo)后，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)瀝青混凝土配比，要按照道路實(shí)際應(yīng)用所需性能設(shè)定瀝青混凝土配比材料、配比率等指標(biāo)。同時(shí)，要嚴(yán)格控制所用瀝青的質(zhì)量，盡可能采用較強(qiáng)抗老化性能、較好低溫抗裂性能的瀝青，按照具體需求確定最終的配比，確保其科學(xué)性、合理性。

第三，進(jìn)一步優(yōu)化瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了進(jìn)一步提升市政道路的性能，最根本的是要保證基層、底基層結(jié)構(gòu)材料具備良好性能，特別是強(qiáng)度、水穩(wěn)定性等指標(biāo)要滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并要加強(qiáng)防水方面的控制。

（二）加強(qiáng)瀝青路面裂縫的預(yù)防

為了保證道路路面的使用壽命，需要充分調(diào)研道路建成后車輛的載荷情況，確保其留有余量，可以滿足之后道路應(yīng)用的強(qiáng)度要求，且長時(shí)間使用不會(huì)形成載荷裂縫。對于案例來說，其北部區(qū)域的車輛載荷相對較少，車輛行駛速度有限，可以參照具體的載荷情況設(shè)計(jì)。另外，所選定的基層材料在很大程度上影響著瀝青路面質(zhì)量，所以，要采用較高強(qiáng)度、較強(qiáng)抗收縮性能的堿性石灰?guī)r石料，最大程度地確保基層結(jié)構(gòu)質(zhì)量。例如：可以采用較強(qiáng)抗開裂性能、振幅較大的AH-70來增強(qiáng)瀝青路面的抗變形性能，同時(shí)也要針對不同標(biāo)號的瀝青采取單獨(dú)存放的方式，使用過程中要控制瀝青儲(chǔ)存罐的溫度，將其保持在80～130℃范圍內(nèi)。瀝青存儲(chǔ)區(qū)域要保持一定干燥，必要時(shí)，可設(shè)置防水措施避免雨水進(jìn)入瀝青罐中而影響瀝青品質(zhì)。要保持施工的連續(xù)性，防止層級間受到污染，控制基層、瀝青表層施工間隔＜1年。壓實(shí)成型過程中，可以采用多臺(tái)壓路機(jī)同時(shí)施工，并通過攤鋪機(jī)進(jìn)行多次壓實(shí)，確保施工質(zhì)量。

（三）選定適宜的防裂材料，確保基層的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行瀝青基層施工時(shí)，要采取高抗裂性能的材料，適當(dāng)增加粗骨料的含量并減少含水量，采取級配碎石、工業(yè)礦渣等材料，可以全方位地增強(qiáng)基層的強(qiáng)度，從而顯著降低收縮裂縫。由于改性瀝青材料的很多指標(biāo)（如低溫粘度、耐老化等）都明顯超出常規(guī)瀝青，可盡可能采用改性瀝青。從當(dāng)前來看，應(yīng)用最廣泛的改性瀝青主要是橡膠類、熱塑性橡膠彈性體等。但是，相對于普通瀝青來說，改性瀝青混凝土成本更高，但性價(jià)比較好，所以，新建市政道路往往采用改性瀝青施工。

（四）嚴(yán)控施工質(zhì)量

要針對市政道路的具體結(jié)構(gòu)來控制其施工質(zhì)量，對于瀝青路面來說，施工涉及的內(nèi)容較多，環(huán)節(jié)間具有緊密的關(guān)聯(lián)性，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問題都會(huì)對路面的整體施工質(zhì)量造成影響。例如：在進(jìn)行路面壓實(shí)的過程中，若所用材料含水量較大，在瀝青逐漸凝固的過程中會(huì)產(chǎn)生下沉的問題，導(dǎo)致路面表層產(chǎn)生裂縫。各種材料的使用量都會(huì)對道路質(zhì)量造成影響，所以，在原材料的選擇過程中，一定要嚴(yán)格控制其含水量，保證滿足施工要求。另外，施工時(shí)還要嚴(yán)格控制施工時(shí)間，這主要是由于瀝青材料自身具有非常強(qiáng)的強(qiáng)度和愈合能力，因此，要將溫度控制在合適范圍內(nèi)，避免之后的施工影響路面的壓實(shí)效果。同時(shí)，一定要充分分析施工區(qū)域的具體情況，對于不同車流量的區(qū)域所用材料有所差異，需要按照具體情況施工，以確保施工質(zhì)量。

另外，要進(jìn)一步提升對瀝青混凝土路面施工的監(jiān)管力度，施工方一定要充分意識(shí)到其重要作用，同時(shí)嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范操作，保證瀝青混凝土路面質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。道路工程的施工監(jiān)理方要積極履行職責(zé)，加強(qiáng)工程的監(jiān)督管理，從而確保施工質(zhì)量滿足要求。

（五）進(jìn)一步提升瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)性能

瀝青混凝土路面在應(yīng)用過程中產(chǎn)生裂縫的重要原因之一，在于路面整體結(jié)構(gòu)受到惡劣應(yīng)力的影響。所以，為了有效避免瀝青路面裂縫的產(chǎn)生，需要進(jìn)一步加強(qiáng)瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大幅提升瀝青路面的結(jié)構(gòu)性能。特別是對于瀝青路面容易產(chǎn)生水分侵害的位置，要加強(qiáng)防水方面的結(jié)構(gòu)調(diào)整，并進(jìn)一步提升施工中不同類型混合料的凝聚力，從而有效減小其對瀝青路面的侵蝕。對于瀝青路面比較容易產(chǎn)生反射裂縫的區(qū)域來說，要以應(yīng)力吸收層為基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而有效降低路面產(chǎn)生反射裂縫的概率。若路面因?yàn)槭艿捷^大壓力而形成裂縫，采用剩余的瀝青來路面進(jìn)行補(bǔ)救鋪設(shè)，從而有效增強(qiáng)瀝青路面的載荷性能。

（六）進(jìn)一步提升控制及后續(xù)養(yǎng)護(hù)

路面裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)與施工材料有直接聯(lián)系。因此，在材料選擇的過程中，要重視對施工材料質(zhì)量的把控。對此，可從如下幾方面加強(qiáng)控制：

首先，對于施工方來說，要充分理解施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上提升路面結(jié)構(gòu)規(guī)劃的科學(xué)性、合理性，特別是要加強(qiáng)路面厚度的準(zhǔn)確控制，同時(shí)還要科學(xué)、合理地分析路面的柔韌性，從而保證施工過程的順利進(jìn)行。

其次，嚴(yán)格把控施工材料的質(zhì)量安全，根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求，對材料進(jìn)行檢測，檢測合格的材料才可以使用，有效避免市政道路裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生。

在對市政道路的養(yǎng)護(hù)過程中，如果發(fā)現(xiàn)瀝青路面出現(xiàn)裂縫，要及時(shí)制定合理的解決方案，最大程度地減小大范圍裂縫的產(chǎn)生。實(shí)際操作中，可以按照如下方式進(jìn)行：

第一，完善路面養(yǎng)護(hù)管理機(jī)制，通過對路面的清掃，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生問題的區(qū)域，并制定有針對性的處理方案。

第二，完善道路排水系統(tǒng)，保證路面積水第一時(shí)間被排除，避免長期積水引發(fā)裂縫等問題。

第三，形成完備的路面補(bǔ)修方案，一旦瀝青混凝土路面產(chǎn)生裂縫，就要及時(shí)修補(bǔ)，避免裂縫不斷擴(kuò)展，從而有效增強(qiáng)瀝青路面整體的穩(wěn)定性。目前使用的路面修補(bǔ)方案，通常都是采用壓漿法和SBR改性乳化瀝青灌縫法。

三、結(jié)語

對于市政道路來說，瀝青路面在實(shí)際應(yīng)用時(shí)容易產(chǎn)生裂縫，除了會(huì)對行車安全造成影響外，嚴(yán)重情況下還會(huì)危害人們的安全。所以，一定要對裂縫問題給予足夠重視，充分分析原因，制定出更具針對性的預(yù)防及治理措施范裂縫問題，進(jìn)一步提升瀝青路面的使用安全性，有效推動(dòng)市政道路工程的發(fā)展。

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