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、行車平穩舒適、耐磨、噪音小、施工周期短、養護維修簡便等特點，而越來越多地被應用到高等級公路建設中。但是道路病害也日益增多，尤其是道路裂縫病害。路面出現裂縫不但影響路容美觀和行車的舒適性，而且容易擴展造成路面的結構性破壞，縮短路面的使用壽命。因此，為了提高路面質量，減少路面病害，必須加強對瀝青混凝土路面裂縫的認識及防治工作。所以，研究分析瀝青混凝土路面裂縫產生的成因及治理措施具有十分重要的意義。

【關鍵詞】瀝青路面；裂縫；治理措施

近年來，瀝青混凝土路面在各等級公路建設中得到普遍應用，但同時瀝青混凝土路面裂縫病害也日益受到人們的關注。因此，研究路面裂縫產生的各種原因，采取針對性的預防措施，以期減少或延緩瀝青混凝土路面裂縫的出現，提高路面的使用期。

1 裂縫的類型

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，當拉力超過瀝青面層的抗拉強度時就使瀝青面層底部拉裂，并隨著行車荷載的反復作用而導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，當氣溫大幅度下降時，瀝青材料逐漸發硬并開始收縮，當收縮的拉應力超過瀝青混合料的抗拉強度時，瀝青面層就會開裂，并逐步向下發展，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，裂縫就更容易發生。由于瀝青路面收縮受路面結構的相互約束小，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。構造物臺背與路段交接處、軟土地基與非軟土地基交界處，因差異沉降引起基層開裂，并反射到瀝青面層形成橫向裂縫。4）攤鋪過程中，施工縫沒有處理好，形成橫向裂縫。

2.2 預防措施

1）對于因基層材料收縮引起的裂縫，可在施工過程中嚴格控制混合料的碾壓含水量，使其接近于最佳含水量，以減少結構層干縮。嚴格控制混合料的碾壓過程，碾壓完畢后，應及時養生，并保持一定的濕度。養生期一般不少于7d，有條件時可采用草袋或塑料膜覆蓋。混合料施工完畢后，應盡早鋪筑上層，在鋪筑上層之前，應封閉交通，嚴禁重車通行。2）對于由溫度變化引起的橫向裂縫，可根據本地區氣候條件和道路等級選取適用的優質瀝青，以減少或消除瀝青面層溫度收縮裂縫。3）對不均勻沉降引起的橫向裂縫可采取對軟土地基進行加固處理并充分壓實的方法進行預防。4）瀝青混凝土攤鋪時，應連續作業以減少冷接縫的數量。處理冷接縫時，應將邊緣用切割機切齊并清除碎料，然后用熱混合料敷貼接縫處，使其預熱化，鏟除敷貼料，對縫壁涂刷粘層瀝青后攤鋪新料，縮短接縫兩側新舊混合料鋪筑的時間間隔。

2.3 治理措施

如橫向裂縫縫寬較小可不予處理。對于縫寬在2～5mm的裂縫可用改性乳化瀝青灌縫。縫寬在3mm以上的，可將縫隙內塵土吹掃干凈，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，用細粒式熱拌瀝青混合料灌縫掏實。

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不均勻沉降，造成路面縱向開裂。如拓寬路段的新老路面交界處沉降不一。2）路基壓實質量差引起的縱向裂縫。縱向溝槽回填土壓實質量差而發生沉陷引起縱向裂縫。另外土基施工時，填料土塊大，粉碎不夠，致使碾壓后的壓實度不夠也可引起縱向裂縫。3）施工縫沒有處理好。前后攤鋪層相接處的冷接縫未按有關規范要求認真處理，結合不緊密而脫開。混合料攤鋪時縱向施工搭接質量不好，都會造成縱向裂縫。

3.2 預防措施

1）拓寬路段的土路基宜將壓實度標準提高一個等級（3%）。基層厚度和材料須與老路面一致，鋪筑瀝青面層前，老路面側壁應涂刷0.3～0.6kg/m2粘層瀝青。瀝青面層應充分壓實，新老路面接縫宜用熱烙鐵燙密。2）溝槽回填土應分層填筑、壓實，壓實度必須達到要求。如符合質量要求的回填土來源或壓實有困難時，須作特殊處理，可采用黃砂、砂礫石等，分層回填壓實。3）采用全路幅一次攤鋪，如分幅攤鋪時，前后幅應緊跟，避免前攤鋪幅混合料冷卻后才攤鋪后半幅，確保熱接縫。如無條件全路幅攤鋪時，上、下層的施工縱縫應錯開15cm以上，前后幅相接處為冷接縫時，應先將已施工壓實完成的邊緣坍斜部分切除，切線須順直，側壁要垂直，清除碎料并對側壁涂刷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。攤鋪時應控制好松鋪系數，使壓實后的接縫結合緊密、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、縫邊的碎粒料、垃圾、塵土等，并保持縫內干燥，灌縫后，表面撒上中、粗砂或3～5mm石屑。

4 網狀裂縫

4.1 原因分析

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

4.2 預防措施

1）瀝青面層各層應滿足最小施工厚度的要求，保證上下層的良好聯結；并從設計、施工、養護上采取措施有效地排除雨后結構層內積水。2）原材料質量和混合料質量嚴格按現行公路規范的要求進行選定、拌制和施工。3）瀝青面層攤鋪前，對下臥層應認真檢查，及時清除泥灰，處理好軟弱層，保證下臥層穩定，處理好的下臥層宜按0.3～0.6kg/m2噴灑粘層瀝青。4）路面結構設計應做好交通量調查和預測工作，使路面結構組合與總體強度滿足設計使用期限內交通荷載要求。上基層必須選用水穩定性良好的有粗粒料的石灰、水泥穩定類材料。

4.3 治理措施

1）如強度滿足要求，網狀裂縫出自瀝青面層厚度不足時，可采用銑刨網裂的面層后加鋪新料來處理，加鋪厚度按現行設計規范計算確定。2）如夾有軟弱層或不穩定結構層時，應將其鏟除；如因結構層積水引起網裂時，鏟除面層后，需加設將路面滲透水排除至路外的排水設施，然后再鋪筑新混合料。3）由于路基不穩定導致路面網裂時，可采用石灰或水泥處理路基，或注漿加固處理，深度可根據具體情況確定，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裂時，可根據情況，分別采取加厚、調換等措施進行加強。水穩定性好、收縮性小的半剛性材料是首選基層，基層加強后，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）基層混合料應在接近最佳含水量的狀態下碾壓，要防止碾壓時含水量過小，壓實度和強度不足，造成強度裂縫。3）對分段施工的基層，在碾壓時，應預留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。對于分層碾壓的基層，上下層的接頭應錯開3 m～5 m，以減少出現裂縫的機會。4）合理選擇混合料的配比，控制細料數量，重視結構層的養護，并及早鋪筑上層或進行封層以利于減少干縮縫。5）在舊路面加罩瀝青路面結構層前，可銑削原路面后再加罩，或采用鋪設土工布、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，可不作處理。2）縫寬大于2 mm時，可采用灌縫的辦法進行處治。如果裂縫面積較大，采用熱瀝青灑鋪罩面進行處治。

防止裂縫的產生，施工中應注重采取以下措施：

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低的骨料。2）選用松弛性能好的優質瀝青做面層，保證瀝青的針入度、延度等指標；在缺少優質瀝青的情況下，應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定性能。3） 在穩定度滿足要求的前提下。選用針人度較大的瀝青作兩層。美國和英國的研究表明：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理引起的裂縫擴展。4）采用密實型瀝青混凝土面層。空隙率對面層的疲勞壽命有很大影響，密實型瀝青混合料在使用中瀝青硬化緩慢，同時也延緩了裂縫的擴展。5）瀝青混合料的集料應選用表面粗糙、石質堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性好的材料。如果集料呈酸性，則應填加一定數量的抗剝落劑或石灰粉，確保混合料的抗剝落性能，同時應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。

瀝青混合料的級配也是一項重要因素。在合理選配混合料級配時，應兼顧其高溫穩定性，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，可以采用間斷級配、密實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定性、低溫抗裂性能，抗車轍性能好、使用壽命長，是防裂路面設計時應選用的一項新技術。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，可進一步提高表面層的抗溫度裂縫能力。

7 設置應力吸收層

1）在基層與面層之間鋪橡膠瀝青中間層、預制織物膜帶條、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力吸收層。2）采用應力吸收薄膜，對減緩反射裂縫的產生與擴展有明顯的效果，可使裂縫處相對位移產生的應力傳到面層時大為減少，明顯降低應力強度因子。而吸收薄膜的彈性模量越低，防裂效果越好，可見應力薄膜應選用低模量高韌性、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轍、反射裂縫和疲勞裂縫，不同類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，有試驗結果表明，此應力吸收層在面層中間效果最佳。

8 施工時控制裂縫發生的措施

1）在施工方面，要控制基層碾壓時的含水量為最佳含水量的0.9倍，壓實度達到規范要求，碾壓完成后要及時保濕養護，防止基層干曬。養護結束后，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）制備瀝青混合料時控制好加熱時間和加熱溫度，不使瀝青老化、加強碾壓，使瀝青混合料達到規定的壓實度，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生反射裂縫或對應裂縫，應盡可能采取有效措施來減少基層本身的收縮裂縫。嚴格進行路基的壓實，合理標準的拌制基層原料，是保證基層質量的前提。

9 結語

瀝青混凝土路面一旦出現裂縫，隨著雨水的滲入，行車荷載的作用，將會使裂縫進一步擴大并最終形成較大較深的坑槽，嚴重影響行車的安全性和舒適性。所以對于瀝青混凝土路面的裂縫應以預防為主，如出現后應及時修補以免其進一步擴展。從而減少或延緩瀝青混凝土路面裂縫的出現，提高路面的工程質量。

參考文獻：

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