瀝青路面裂縫成因分析及處置措施

柯生龍

（固原市凱達公路工程有限公司，寧夏固原 756000）

1 概述

1.1 研究的背景和必要性

隨著公路交通流量的日益增大，超載重載車輛現象非常嚴重。在環境氣候、地形條件、車輛載荷等因素影響下，無論是柔性材料還是剛性材料，路面都可能產生不同程度的開裂情況。路面開裂初期，對于道路的使用性能影響不大，但隨著時間的推移和雨水侵蝕加重，開裂處便會發生蔓延，在大量行車荷載的作用下，逐漸發展成為沉陷、翻漿等病害，對公路工程質量有很大影響，不僅影響人們正常出行，給交通和行車造成壓力，同時會造成巨大的經濟損失和社會資源浪費。

1.2 瀝青路面的結構特點

瀝青混合料是一種多孔隙結構的材料，在抗滑性、耐久性方面，具有高強度和良好韌性的優點。瀝青路面的結構層分為面層、基層和墊層，瀝青結構層屬于柔性路面的范疇。基層是設置在面層之下的結構層，與面層一起承載路面載荷，主要起到承重層的作用。基層除了可以使用柔性路面之外，還可以采用具有剛性的以水泥為主的混凝土來鋪設，或半剛性的材料。黏土和有機細粒土不適合作為路基的填料，如有條件限制，應摻入石灰水泥或者其他添加劑使用。

1.3 研究方法

采用了文獻綜述法和實例研究法。首先，分析了國內外的行業文獻，了解國外技術的發展情況和國內技術的應用狀況；其次，結合所學的知識及實踐經驗進行綜合闡述，介紹了瀝青路面裂縫成因，裂縫的種類和具體現象；再次，歸納分析出裂縫成因與當地氣候、周圍環境、施工技術以及面層材料等密切相關；最后，通過理論與實際相結合的方法，定性地分析總結，得出結論，并提出預防路面裂縫的方法和裂縫處置措施。

2 瀝青路面裂縫的形式及現象

2.1 橫向裂縫

橫向裂縫指的是裂縫與道路的中線近乎垂直角度的裂縫（見圖1）。橫向裂縫是瀝青路面在攤鋪施工完畢并碾壓成型后，由于溫度、濕度等因素影響，產生的一種病害。主要有以下幾個成因：一是溫度變化大。在氣溫大幅度下降之后，瀝青路面收縮變形受到了擠壓，出現的拉應力超出了瀝青層的整體抗壓力，導致橫向裂縫。比如，東北地區的瀝青路面容易產生橫向裂縫，其主要成因是降溫天氣多，晝夜溫差大。二是面層材料本身性質不同，強度等級不同，容易導致瀝青路面疲勞開裂。這種內在因素主要和瀝青的材料質量相關，瀝青過硬、強度偏低都有可能造成道路橫向裂縫。如果構造層的回填土沒有夯實，也容易由沉陷變成橫向裂縫[1]。

圖1 橫向裂縫

2.2 縱向裂縫

縱向裂縫一般是瀝青路面在攤鋪到碾壓過程中，由于溫度變化產生的開裂情況，還有一種情況是行車荷載過大形成的（見圖2）。主要成因有：混合料拌和物松散、級配不均勻等；施工縫位置和行車軌跡不符合規范要求；瀝青路面在攤鋪到碾壓的過程中，出現了縱向移動而產生裂縫；路基存在加寬需求，在加寬施工時，縱向碾壓沒有達到要求，從而造成加寬部位發生了沉降現象，實際的填土高度產生坡度，在結合處出現縱向裂縫。

圖2 縱向裂縫

2.3 網狀裂縫

網狀裂縫具體表現為橫向與縱向交叉相疊，縫寬呈均勻分布狀，寬度約為1～40mm（見圖3）。網狀裂縫是由以下幾種情況產生的：攤鋪機振動，使壓實度降低而出現局部空隙形成縫隙；施工人員操作不當，導致面層材料含水量過高形成網狀收縮應力，瀝青拌和施工過程中，拌和料的質量差、拌和時間過長都會使瀝青總體的強度大打折扣，各層之間的結合性出現問題，形成網狀裂縫；混合料溫度變化引起橫向移動，在寒冷地區，裂縫通常呈持續擴展狀，冰凍后的水不斷滲入，導致瀝青本身加速老化，抗形變能力下降，產生裂縫。

圖3 網狀裂縫

2.4 反射裂縫

反射裂縫常由路面粗糙不平引起（見圖4）。在瀝青路面施工過程中，壓路機碾壓不到位或輪跡凹凸過大而產生縱向或橫向移動。由于裂縫不能正常傳遞拉應力以及剪應力，路面基層失去抵抗應力作用，受長期溫度影響或者在交通荷載作用下，面層與帶裂縫的基層之間的裂縫尖端呈現集中性。通常反射裂縫分為溫度型反射裂縫以及荷載型反射裂縫[2]。

圖4 反射裂縫

3 瀝青路面裂縫成因

3.1 氣候環境因素

氣候環境對瀝青路面裂縫的產生有著非常重要的影響，氣溫過高或溫差過大都不利于瀝青混合料中各材料性能的正常發揮，也會使混合料產生較大幅度變形，從而導致開裂。由于夏季雨水天氣比較多，加劇了道路積水，直接進入路基層面層，造成瀝青路面開裂、松散等病害。冬季雨雪天氣也容易使積水灌入路基。無特殊材料保護的瀝青路面不宜長時間暴露于露天環境中。

3.2 設計方案因素

瀝青路面質量的好壞不僅與材料相關，也和施工工藝、設計方案等因素有很大關系。在進行了大量的現場調研和分析之后，經過統計歸納，了解到目前國內大多數公路都采用水泥穩定碎石作為公路路面結構基層的主要材料。這種路基結構的穩定性通常較差，所以在路面施工過程中，要特別注意控制混合料級配，盡量避免瀝青面層與水文情況的影響而導致設計不合理。在條件可控范圍內，盡量減少壓實的次數和級配的變化。在施工過程中，所使用的各種原材料都可能影響其質量，如若未全面考量材料和環境因素，則容易導致裂縫產生并擴大化的現象，從而使道路的功能不能完全發揮[3]。

3.3 施工技術因素

因施工技術不當，造成的瀝青路面開裂情況也十分常見。由于施工人員操作填土材料不規范，或者操作出現失誤后，沒有采取合理的補救措施，造成不合格的材料混入混凝土，瀝青混合料的溫度和濕度都會對其產生影響。如果拌和不好，或者表面松散都有可能造成面層出現開裂、板結等病害問題。另有一些施工單位為了壓縮工期和成本，對瀝青混合料的配置缺斤少兩，進行攤鋪工作時也沒有認真對待，給道路質量埋下較大的安全隱患。

3.4 面層材料因素

在實際的瀝青混合料拌和過程中，原材料質量不合格、拌和不均勻等成因，會導致產生不同程度的裂縫。例如，粗集料離析產生裂縫；粗集度不夠或過密而導致空隙率過大；級配不均勻或者材料含水量過大等問題，都可能引起裂縫。另外，由于瀝青混合料在高溫下產生收縮，也會使瀝青面層出現裂縫，導致早期路面強度降低。因此，需要采取有效措施，控制混合料級配、粗細集料含量以及含油率等問題，以保證其滿足設計要求，減少后期養護過程中瀝青面層的裂縫現象，從而提高路面使用性能及行車舒適度。

4 瀝青路面裂縫的預防措施

4.1 合理選擇材料

在瀝青路面的施工過程中，材料選擇是關鍵。通過分析研究國內外先進技術及設備，可以發現我國目前所使用的各種路面原材料均存在缺陷或不足之處。通過試驗確定最合適于國內環境條件、滿足工程要求、達到預期效果的原料品種。首先，根據工程實際情況，進行科學合理的選用，結合所處的地域條件、水文因素等數據。其次，滿足經濟性要求，選用的材料因地制宜，最好是當地產出的優質材料以節省運輸成本。瀝青的選用最好考慮松弛型材料，保證瀝青的延展度和塑性，并在瀝青中適當加入添加劑，提高在低溫環境下的抗裂性能和高溫環境下的穩定性。

4.2 優化施工工藝

瀝青路面施工工藝的好壞，直接影響瀝青混合料的拌和質量。應嚴格控制原材料配合比、攪拌時間等條件進行合理設計。在混合料拌和過程中，必須嚴格按照設計要求配合比進行操作，并保持均勻一致，還需對拌和機的性能參數認真分析研究，并根據現場實際情況不斷調整設計方案。在攤鋪前，要對基層進行清理，以防止雨水沖刷后壓實不充分而產生裂縫。還應注意加強對溫度變化和濕度情況的觀測分析，選擇合適的時間施工。最后，路面碾壓時應控制好速度與厚度，避免過快或過慢造成撕裂現象發生。注意攤鋪機在作業期間不得出現超幅、振動及跑模等行為。通過不斷摸索和實踐，使瀝青路面施工工藝滿足工程要求，且具備較高的可靠性和安全性[4]。

4.3 加強道路養護管理

路面養護是瀝青公路施工中的一個重要環節。在日常維護工作中，應注意以下幾個問題。

4.3.1 及時處理路面積水和滲水情況，由于瀝青混合料本身性能不穩定，如遇溫度變化較大、泡水等因素容易造成強度不足，導致其抗裂性較差而出現裂縫。

4.3.2 及時處理路面開裂情況，如果有開裂的路面要及時處理。對于已經損壞或破損的部分要用鋼絲繩固定，用防護板保持位置不變和尺寸一致；對于未能及時處理的，要及時放置警示牌，以免影響道路安全。

4.3.3 加強有損路面的巡檢，及時清理路面散落的石塊、鐵塊、磚頭等硬物，嚴禁履帶式車輛直接碾壓路面進行作業。在實際使用過程中，要根據不同的路段環境和等級，采取相對應的維護措施，良好的養護工作對提高道路質量、保證行車安全具有舉足輕重的作用。

5 路面裂縫的處置措施

5.1 瀝青補縫法

瀝青路面產生裂縫后，也可以使用瀝青補縫法進行修復。如果裂縫的寬度在10mm 以內，可以在表面噴灑瀝青料，然后壓實。在氣溫過低的地方，適合采用乳化瀝青進行封層處置。如果裂縫的寬度過大，則需要填充改性瀝青，可以更好地深入路基，凝固速度也更快。在瀝青路面修補之前，盡量將裂縫中的雜物清理干凈，對縫隙邊緣稍加修整。填充時，先用液化氣對縫隙進行加熱，有利于提高縫隙和填充物的黏性。這種方法是我國瀝青路面裂縫處置的常用技術，對提高公路使用質量、保證行車安全具有重要意義。

5.2 注漿加固法

注漿加固法是一種用于瀝青路面施工的技術，將水泥、集料、水和其他材料按照一定的比例與瀝青均勻混合，形成具有一定強度及黏結能力的流體混凝土。調配后，通過注漿器將其注入裂縫內部，由于漿液自身具有很強的黏結力，提高裂縫處的整體承載力，修復裂縫。這種方法具有良好的經濟性，使道路結構得到充分的利用[5]。

5.3 加鋪罩面法

瀝青路面經長時間使用，出現大面積裂縫，嚴重影響路面行車安全。這種情況下可以使用加鋪罩面法進行病害處置。常見的瀝青罩面有兩種形式，冷薄層罩面和熱薄層罩面。冷薄層罩面是在常溫條件下，在乳化的瀝青中摻入砂石材料，進行拌和，攤鋪后壓實。相對于加熱后的混合料而言，這種方式更加節約能源，同時對于施工條件也沒有過高的要求。熱薄層罩面具有良好的修補效果，使修補后的瀝青路面具有更長的使用壽命。熱薄層罩面技術需要的成本造價相對偏高，同時修補后路面會升高，施工時，需要綜合各方面因素進行考量。

5.4 表面刷涂法

表面刷涂法也是一種常見的裂縫處置措施，適用于寬度在2～5mm 的裂縫。先將瀝青加熱后，調至濃稠度較低，沿著縫隙均勻刷涂，反復刷涂幾次直至表面平整。除了采用瀝青刷涂之外，還可采用密封膠類物質進行刷涂。常溫密封膠是一種有機大分子物質組成的膠質，其密度大于水，有良好的流動性，刷入縫隙處可沿著混凝土向下滲透，進而彌補裂縫。在常溫狀態下，4～5h 可凝固，凝固后殘留物比較接近路面原色，可以減少對來往行人的視覺沖擊。

6 結語

瀝青路面裂縫是一種很常見的現象，瀝青路面裂縫成因有很多種。對于瀝青路面養護，建議以預防為主，如遇到裂縫問題，及時采取合適的方案進行修補，以免擴大影響。只有不斷學習先進的技術方案，在實踐中不斷總結，才能更好地應對頻發的各種情況，減少路面病害，保證道路整體工程質量，為我國的道路運輸事業發揮更大的作用。