早期橫向裂縫的原因分析及預(yù)防

劉冰

摘 要：調(diào)查與分析瀝青路面早期橫向裂縫的產(chǎn)生原因與預(yù)防措施。裂縫是瀝青路面最常見(jiàn)的病害之一。從裂縫形成的時(shí)間看，有些裂縫是在路面鋪筑完成、開(kāi)放交通后不久就形成的，稱(chēng)為早期裂縫。它以橫裂縫居多，縱向裂縫和網(wǎng)狀裂縫較少。它的形成與路面所用的材料及鋪筑工藝關(guān)系極大。早期裂縫對(duì)路面損害的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響大，研究它形成的原因，探索其預(yù)防措施，對(duì)指導(dǎo)路面施工有重要意義。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;橫裂縫原因;措施

1 裂縫產(chǎn)生的原因分析

橫向裂縫就其產(chǎn)生的原因可分為兩類(lèi)。一類(lèi)是荷載裂縫，是道路長(zhǎng)期處在荷載作用下形成的。在正常設(shè)計(jì)、施工與營(yíng)運(yùn)條件下，它一般大量產(chǎn)生于公路營(yíng)運(yùn)時(shí)間的中晚期。一類(lèi)是非荷載裂縫，是由于設(shè)計(jì)施工不當(dāng)所形成的。它在公路竣工不久就可能出現(xiàn)。以辛大公路為例，該公路是一條鄉(xiāng)道，施工質(zhì)量?jī)?yōu)良，在全市地方道路評(píng)比中獲得好評(píng)，自通車(chē)以來(lái)，交通量沒(méi)有超過(guò)設(shè)計(jì)負(fù)荷，重型車(chē)輛很少，調(diào)查時(shí)不可能大量產(chǎn)生荷載裂縫，因此可以斷定，它所出現(xiàn)的裂縫主要是非荷載裂縫，應(yīng)從道路的設(shè)計(jì)和施工方面去找原因。

裂縫出現(xiàn)在瀝青面層的表面，但通過(guò)鉆芯檢驗(yàn)及分析，造成早期裂縫的原因主要是路面基層的原因。基層的反射裂縫是指半剛性基層先于瀝青面層出現(xiàn)的裂縫。在荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的共同作用下，在基層開(kāi)裂處的面層底部，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象而形成裂縫，而后逐漸向上擴(kuò)張，使裂縫貫穿所形成的裂縫。因此反射裂縫是以基層裂縫為出發(fā)點(diǎn)的。我們主要從基層裂縫的原因上去研究和把握。

（1）從水泥穩(wěn)定砂礫所用的材料來(lái)看，水穩(wěn)砂礫基層的裂縫與水泥的品種與劑量、砂礫的粒徑、含泥量等因素有關(guān)，其中同水泥劑量的關(guān)系最為密切。

水泥與水接觸后，會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，在放出熱量的同時(shí)形成水化物，水化物的體積是水泥體積的2.2倍，它填充了混合料的孔隙，把混合料粘結(jié)起來(lái)，并使水泥漿體失去塑性而硬結(jié)。如果水泥劑量過(guò)大，在水泥硬結(jié)之后繼續(xù)大量產(chǎn)生水化物，所造成的體積膨脹能使已硬結(jié)的水泥面內(nèi)部產(chǎn)生張拉應(yīng)力，它可能降低水泥的抗拉強(qiáng)度，甚至導(dǎo)致裂縫。因此規(guī)范規(guī)定水泥穩(wěn)定砂礫用做基層時(shí)，水泥劑量不宜超過(guò)6%，水泥劑量過(guò)高，必然造成裂縫增加。以北環(huán)路為例，設(shè)計(jì)的水泥劑量為6%，而在實(shí)際施工中用EDTA滴定法檢測(cè)，水泥劑量高達(dá)7.9%，這樣就造成了大量裂縫的產(chǎn)生。水泥穩(wěn)定砂礫的水泥劑量應(yīng)視水泥標(biāo)號(hào)、粒料的級(jí)配與粒徑、氣溫高低而有所調(diào)整，并通過(guò)試驗(yàn)而加以確定，不能囿于經(jīng)驗(yàn)或死扣設(shè)計(jì)文件。

（2）水泥品種和性質(zhì)對(duì)裂縫的產(chǎn)生也有影響。規(guī)范要求初凝時(shí)間3 h以上和終凝時(shí)間宜在6 h以上，如果初凝時(shí)間過(guò)短，施工時(shí)間超過(guò)了初凝時(shí)間，使一部分已硬結(jié)的水泥水化物受到擾動(dòng)，降低了基層的抗拉強(qiáng)度，造成基層裂縫。如果使用的是礦渣水泥，干塑性強(qiáng)，如養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，在未充分水化前即已干燥，就容易產(chǎn)生裂縫。

（3）填充料粒徑偏大，也是造成基層裂縫的原因之一。水泥穩(wěn)定砂礫是以水泥膠結(jié)級(jí)配砂礫，以其水泥膠體充填級(jí)配砂礫的空隙而形成的具有一定強(qiáng)度的路面基層混合料。粒徑偏大，一方面減少了表面積及空隙，減少了對(duì)水泥的需要量，容易使水泥劑量相對(duì)偏高，另一方面，在混合料碾壓成型以后，在較大粒徑的礫石周?chē)赡艽嬖诩?xì)微裂縫，在溫度應(yīng)力和荷載作用下，微裂縫可能發(fā)展，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，微裂縫可能相接、延長(zhǎng)、形成貫通基層的裂縫。砂礫料的粒徑大，形成裂縫的可能性也就大。此外，砂礫中含泥量大，含硫酸鹽及活性氧化硅等雜質(zhì)多，都是造成路面基層開(kāi)裂的原因。尤其是有粘土團(tuán)塊存在時(shí)，影響將更為嚴(yán)重。

（4）從施工工藝角度看，形成基層裂縫的主要原因是其初期養(yǎng)護(hù)不好和橫向接縫處理不當(dāng)。

水泥穩(wěn)定砂礫基層鋪筑完成后，應(yīng)該及時(shí)養(yǎng)護(hù)，主要是保濕保溫和防止承受過(guò)大的荷載。保濕不夠，沒(méi)有足夠的水分，不能生成足夠的水泥水化物，影響了基層的強(qiáng)度，還會(huì)使基層產(chǎn)生干塑，從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。鋪筑水穩(wěn)砂礫基層后沒(méi)有及時(shí)鋪筑瀝青面層，使基層長(zhǎng)期暴露在大氣之中，當(dāng)溫度發(fā)生較大變化時(shí)，也會(huì)使溫度應(yīng)力超過(guò)水穩(wěn)砂礫的抗拉強(qiáng)度而形成裂縫。過(guò)早開(kāi)放交通，使半剛性的基層失去柔性路面對(duì)荷載的緩沖作用，荷載直接沖擊路面基層，對(duì)基層的損害是嚴(yán)重的。規(guī)范規(guī)定，在養(yǎng)生期間內(nèi)的未采用覆蓋的水泥穩(wěn)定土層，應(yīng)封閉交通，不能封閉時(shí)應(yīng)采取覆蓋措施，并限制重車(chē)通行和限速通行。

（5）橫向接縫處理不好，也是造成裂縫的原因之一。在基層施工中，由于停工待料、機(jī)械故障、上下班等原因，會(huì)出現(xiàn)橫向接縫，這些接縫如未嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范操作，接縫處會(huì)產(chǎn)生裂縫，這些裂縫又名施工裂縫，這是一種整齊筆直的貫通裂縫，十分醒目。

（6）此外，由于臺(tái)背填筑不當(dāng)、路基鋪筑不當(dāng)造成搓板等，也容易出現(xiàn)裂縫。出現(xiàn)裂縫也和設(shè)計(jì)有關(guān)。不如設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，瀝青面層較薄等。

2 早期橫裂縫的預(yù)防

早期裂縫的出現(xiàn)，對(duì)道路有明顯的破壞作用。由于它在早期出現(xiàn)，其破壞作用貫穿于道路設(shè)計(jì)使用年限的全過(guò)程。早期裂縫出現(xiàn)時(shí)，裂縫可能是細(xì)小的，但在溫度變化與荷載作用下，裂縫會(huì)逐漸擴(kuò)大，形成貫穿路面直達(dá)路基的貫通縫，在雨水的浸潤(rùn)下，會(huì)破壞路面基層和瀝青面層的整體性，軟化路面基層或路基，導(dǎo)致凍融破壞，從而加速了路面的破壞。預(yù)防早期裂縫的產(chǎn)生，是延長(zhǎng)道路使用壽命的重要途徑。

早期裂縫是由于路面鋪筑過(guò)程中所形成的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)路面抗拉應(yīng)力而形成的。減少早期裂縫的基本途徑是使路面鋪筑過(guò)程中所形成的內(nèi)應(yīng)力低于路面抗拉應(yīng)力。具體來(lái)說(shuō)有下述方面。

（1）提高路面強(qiáng)度。通過(guò)精心設(shè)計(jì)精心施工，保證路面基層有足夠的強(qiáng)度和剛度。尤其是交通量大、重載車(chē)輛多的主干線(xiàn)，更要注意提高道路等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）合理施工，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。在選材上要嚴(yán)格把關(guān)，如重視瀝青材料的溫度穩(wěn)定性，控制瀝青蠟含量，重視砂礫的級(jí)配，減小水泥劑量，清除雜質(zhì)，減少超粒徑顆粒，要選購(gòu)初凝時(shí)間較長(zhǎng)、干縮率較低的水泥等。在施工中要嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范，如做好標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，控制好水泥劑量與含水量，加強(qiáng)碾壓以減少微裂縫，提高路面平整度，減少荷載對(duì)路面的沖擊作用，認(rèn)真處理施工接縫，加強(qiáng)路面基層的養(yǎng)生，及時(shí)鋪筑瀝青面層等。

（3）采取設(shè)置假縫的辦法釋放內(nèi)應(yīng)力。在路面基層的施工過(guò)程中，完全避免內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生是不可能的，可以通過(guò)在路面基層設(shè)置假縫的方法，把一部分內(nèi)應(yīng)力釋放出來(lái)，達(dá)到減少裂縫的目的。比如可在路面基層每隔6 m切割一條假縫，切割深度可為基層厚度的1/3～1/4。切縫中應(yīng)灌注塑性防水材料，以防雨水滲入。

現(xiàn)在也有一些公路采用柔性基層的設(shè)計(jì)，也有效的防止了裂縫的產(chǎn)生。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，裂縫的產(chǎn)生原因是多種多樣的，各方面原因之間有著復(fù)雜的聯(lián)系，有些問(wèn)題至今還很難作定量分析。我們只是通過(guò)對(duì)施工過(guò)程的一些調(diào)查，翻閱了一些原始資料，提出一些粗淺的看法，望大家指正。

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