摘 要：本文作者分析了瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因，提出了預(yù)防瀝青路面裂縫的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：公路路面;裂縫;成因;對策

Abstract: In this paper, the author analyzes the causes of the asphalt pavement cracks, and puts forward the prevention measures.

Key words: highway pavement; crack; cause; countermeasure

中圖分類號：U418 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

瀝青路面在使用期開裂是世界各國普遍存在的問題，且不論其基層是柔性的還是半剛性的。路面裂縫的危害在于從裂縫中不斷進(jìn)入水分，使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載力下降，產(chǎn)生的唧漿、臺階、網(wǎng)裂等病害，從而降低路面服務(wù)水平，減少路面使用壽命，加速路面破壞。只有合理設(shè)計，優(yōu)質(zhì)選材，精心施工，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，杜絕以上各種不利因素的發(fā)生，才能解決瀝青混凝土路面的裂縫問題，提高瀝青混凝土路面的工程質(zhì)量。

1 公路路面裂縫原因

分析公路瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因，大致有以下幾個方面：

1.1 基層的干縮和溫縮

半剛性基層的干燥收縮開裂是由于混合料失去水分引起的。干縮與材料的性質(zhì)和用水量有關(guān)，無機(jī)料穩(wěn)定細(xì)粒土比穩(wěn)定粗粒土干縮變形大，易于開裂。當(dāng)失水 25%時，石灰土的干縮系數(shù)達(dá)到(1200～1500)×10-6并產(chǎn)生(3000～3750)×10-6的干縮應(yīng)變，水泥穩(wěn)定碎石在失去 50%水分時的干縮系數(shù)為(5.3～8)×10-6，干縮應(yīng)變?yōu)?13～18)×10-6。

低溫收縮開裂是由于半剛性基層施工時多在高溫季節(jié)和常溫時進(jìn)行，入冬后溫度驟降，混合料遇冷收縮，在收縮過程中受到下層的約束產(chǎn)生收縮應(yīng)力，如果收縮應(yīng)力大于當(dāng)時混合料的極限抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生溫度收縮裂縫，寬度約為2～16 mm，溫差越大，溫度變化越快，則約束越大，混合料就越容易開裂。路面開裂發(fā)展的過程及應(yīng)力分布規(guī)律是：當(dāng)混合料由于溫度下降產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其材料抗拉強(qiáng)度時，就開始出現(xiàn)第一批裂縫，路面開裂后應(yīng)力重新分布，如果此時溫度應(yīng)力仍超過混合料的抗拉強(qiáng)度，則又產(chǎn)生第二批裂縫，應(yīng)力再重新分布，直至溫度應(yīng)力小于或等于混合料極限抗拉強(qiáng)度時，裂縫數(shù)量即停止發(fā)展，當(dāng)溫度升高時，裂縫逐漸縮小。

1.2 路基壓實(shí)度不夠或不均勻沉陷

在路基路面設(shè)計時，車輛荷載是按標(biāo)準(zhǔn)額定軸(BZZ─100)考慮的，公路建成后，路基工作區(qū)的深度就固定成型了。公路交付使用后，當(dāng)公路上車輛超載運(yùn)行時，路基工作區(qū)的深度必然會隨之加大。由于超載的緣故，路基工作區(qū)的實(shí)際深度超出了預(yù)設(shè)深度，這樣未經(jīng)處理的超出部分的路基深度、穩(wěn)定性、剛度明顯不足，在實(shí)際使用中，路基路面就會產(chǎn)生裂縫、沉陷、車轍、變形過大等病害。

1.3 瀝青面層的彎拉疲勞和老化

瀝青是粘彈性材料，溫度敏感性強(qiáng)。瀝青材料在較高溫度條件下，具有良好的應(yīng)力松弛性能，溫度升降產(chǎn)生的變形不至于產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，但當(dāng)氣溫大幅下降時，瀝青材料逐漸發(fā)硬并開始收縮，其低溫性能往往不能滿足工程項目地區(qū)溫度變化所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力的要求，由于半剛性基層底部將產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)瀝青混合料的應(yīng)力松弛趕不上溫度應(yīng)力增長，混合料勁度急劇增大，瀝青面層在路面中受到約束，面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力或拉應(yīng)變一旦超過瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度，瀝青面層就會開裂。

1.4 反射裂縫

反射裂縫是由于基層開裂反射帶動面層開裂或者面層帶動基層開裂。溫度裂縫往往是上大下小，有的裂縫是面層和基層通裂，有的則是面層單獨(dú)開裂。從溫度膨脹系數(shù)分析，瀝青面層大于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土，因而在同一地段同一時間，瀝青面層溫縮應(yīng)力大于基層，這也是造成溫度裂縫的很重要的原因。對于新鋪的半剛性基層，隨著混合料中水分的減少，要產(chǎn)生干縮應(yīng)力，水分減少的越多越快，產(chǎn)生的干縮應(yīng)力和干縮應(yīng)變就越大。在已經(jīng)產(chǎn)生干縮裂縫的半剛性基層上鋪筑瀝青面層，在較薄瀝青面層的情況下，半剛性基層的裂縫會由于溫度應(yīng)力而使面層底部先開裂，并較快形成反射裂縫。一旦行車產(chǎn)生的拉應(yīng)力與溫度應(yīng)力相結(jié)合，反射裂縫會形成得更快。

2 預(yù)防瀝青路面裂縫的對策措施

針對以上病因，提出下列幾點(diǎn)預(yù)防措施：

2.1 選擇抗裂性好的材料做基層并適當(dāng)增加基層的厚度

基層材料的性質(zhì)由于受水分和溫度的影響比較大，因此，在進(jìn)行半剛性路面設(shè)計時首先選用抗沖刷性能好，干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)小，抗拉強(qiáng)度高的半剛性材料做基層。選擇水泥代替石灰做水泥穩(wěn)定碎石比二灰碎石具有更好的抗裂性能。在施工中，嚴(yán)格控制半剛性基層施工碾壓時的含水量，混合料的含水量不能超過壓實(shí)需要的最佳含水量或控制在施工規(guī)范容許范圍內(nèi)，碾壓完成后要及時養(yǎng)生或者立即用乳化瀝青做透層或封層。試驗證明，基層厚度由 10 cm 增加到 25 cm后，其承載能力提高為原來的 3 倍。因此應(yīng)在投資允許的情況下，盡量增加基層的厚度。

2.2 提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性

路基是路面的基礎(chǔ)，也是承受行車荷載的重要部分，路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性嚴(yán)重影響著整個路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因此必須采取有效措施控制路基施工質(zhì)量。

面對當(dāng)前公路超載現(xiàn)象十分普遍的情況，建議在路基施工時，路基工作區(qū)的控制深度最好大于路基工作區(qū)的設(shè)計深度，以防患于未然。嚴(yán)格控制路基的填筑工藝，精心選擇填筑材料，粉質(zhì)土和有機(jī)土等一律不得用于路基填料。在新建公路中，常常由于碾壓不均勻，出現(xiàn)路基局部未壓實(shí)或兩側(cè)壓實(shí)度不夠，使路基承載力不足，產(chǎn)生不同程度的沉陷，形成裂縫。因此，在施工中必須嚴(yán)格檢測控制壓實(shí)度，使其達(dá)到規(guī)定值。路床以下 80 cm 是路基的關(guān)鍵部位，直接承受和吸收路面的擴(kuò)散應(yīng)力，要確保其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2.3 選擇具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗車轍性、使用壽命長的瀝青混合料

在施工中選擇性能優(yōu)良的瀝青，控制好瀝青的三大指標(biāo)，在穩(wěn)定度滿足要求的前提下，選用針入度較大的瀝青做面層可以阻止低溫收縮和高溫疲勞兩種作用引起的路面裂縫。在缺少優(yōu)質(zhì)瀝青的情況下，應(yīng)添加一些添加劑或聚合物，以提高瀝青的低溫抗裂性能和高溫穩(wěn)定性能。瀝青混合料的集料應(yīng)選用表面粗糙，石質(zhì)堅硬，耐磨性強(qiáng)，嵌擠性好，與瀝青黏附性好的材料。如果集料呈酸性，則應(yīng)增加一定數(shù)量的抗剝落劑或石灰粉，確保混合料的抗剝落性能。同時應(yīng)盡量降低集料的含水量，盡可能使用機(jī)制砂�？障堵蕦γ鎸拥钠�勞壽命影響很大，密實(shí)型瀝青混凝土在使用中瀝青硬化緩慢，同時也延緩了裂縫的擴(kuò)展。在選用瀝青混合料級配時，盡量采用密級配瀝青混凝土，兼顧其高溫穩(wěn)定性、疲勞性和低溫抗裂性能。

合理組織施工，攤鋪?zhàn)鳂I(yè)連續(xù)進(jìn)行，減少冷接縫。冷接縫的處理：應(yīng)先將已攤鋪壓實(shí)的攤鋪帶邊緣切割整齊，清理碎料，然后用熱混合料敷貼接縫處，使其預(yù)熱軟化;鏟除敷貼料，對縫涂刷 0.3～0.6 kg/㎡粘層瀝青，再鋪筑新混合料。

2.4 設(shè)置應(yīng)力吸收層

通過對反射裂縫形成的原因和試驗機(jī)理分析，可在基層和面層之間鋪設(shè)橡膠瀝青中間層、砂、石屑等彈性模量小的材料。這些中間層可以均勻吸收由基層反射上來的應(yīng)力，對減緩反射裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)散有明顯效果。

3 結(jié)束語

隨著我國公路建設(shè)的發(fā)展，瀝青混凝土路面得到了廣泛的應(yīng)用。但是隨著使用時間的延長，由于受路面結(jié)構(gòu)、氣候、地形、地質(zhì)條件、行車等多種因素的影響，瀝青路面會產(chǎn)生不同程度的裂縫。裂縫逐步擴(kuò)展，會發(fā)展成翻漿、沉陷、松散、坑槽等病害，道路結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體性破壞，逐漸喪失承載能力。因此，客觀地認(rèn)識裂縫，分析裂縫產(chǎn)生的原因，并采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)對策，是當(dāng)前公路養(yǎng)護(hù)管理的重要工作。

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