沥青砼路面裂缝成因和防治措施.doc

沥青混凝土路面裂缝成因和防治措施赵红向，刘玉兵，王志崇，刘吉中国水利水电第十四工程局有限公司 广东广州 000000【摘要】随着我国公路建设的发展，交通量日益增大，道路承受车辆反复荷载、重载和超载现象日益突出，路面面临严峻的考验。沥青混凝土路面由于具有表面平整、行车舒适、耐磨、噪音小、施工周期短、养护维修简捷等特点，而被越来越多地应用到高等级公路建设中，但是沥青混凝土路面的裂缝问题一至困扰着养护、施工人员。近几年，随着汽车工业的不断发展，车辆的行驶速度愈来愈快，车辆对路面行驶条件要求也愈来愈高。裂缝是沥青路面的常见病害，它的危害在于从裂缝中不断进入水分使基层甚至路基软化，导致路面承载能力下降，加速路面破坏。因此，对沥青混凝土路面产生裂缝的预防与处理，是保证行车质量，延长道路使用周期的关键。本文从沥青路面裂缝的产生原因入手分析，从而总结出沥青路面裂缝的防治措施，并针对沥青混凝土路面产生的裂缝采取相应的维修方法。【关键词】沥青混凝土路面 裂缝 成因 处理 维修1 引言沥青路面以其行车舒适、噪音小、扬尘少、维修方便等优点被广为应用，但裂缝是沥青路面的常见病害，裂缝的出现不仅使沥青路面的品质下降，而且带来路面病害的恶性循环。我国经过长期的实践、探索和研究，随着施工技术和机械化施工程度的提高，许多病害已逐年减少，开裂导致路面迅速损坏的现象虽有所改善，但沥青路面裂缝这一病害至今未能根除。降水可导致路基整体强度的降低，如果路面裂缝，降水容易沿着裂缝侵入基层甚至路基，从而导致路基软化，在行车荷载的反复循环作用下，将引起路面下陷，如果冻胀，路面会隆起，春融季节将发生翻浆。这既有地基的因素，也有设计、施工、材料、及环境等几方面因素。2 沥青混凝土路面裂缝产生的原因2.1 路基、基层施工不当造成路面裂缝路基、基层既为车辆在道路上行驶提供基础条件，也是道路的支撑结构物，对路面的使用性能有重要影响。路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承，即路基在环境和荷载作用下不产生不均匀变形。在路基填挖结合部、新路与老路拼接、软土地基与非软土地基交接处、地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处、路基、基层压实不均匀处，往往会产生不均匀沉降，这种不均匀沉降也容易反映沥青路面上，引起路面裂缝，这种裂缝大多为反射裂缝。2.2 沥青材料老化产生的裂缝。沥青材料老化后，变形能力减弱，路面被拉断，多呈现龟裂。龟裂是沥青路面的一种结构性损坏。影响裂缝轻重程度的主要因素有：沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交通量和车辆类型以及施工因素等。2.3 低温收缩引起的裂缝沥青路面在低温时强度虽增大，但其变形能力却因刚性增大而降低。但气温下降特别是急骤降温时，沥青面层受基层的约束而不能收缩，产生很大的温度应力，当累计温度应力超过沥青面层某一薄弱点（或面）的混合料的抗拉强度，路面便发生开裂。这种开裂一般为横向间隔性裂缝，严重时才发展为纵向裂缝。这些裂缝从表层开始向下逐渐延伸，并形成对应裂缝。2.4 疲劳裂缝路面在正常使用情况下，由行车荷载的多次反复作用引起的。沥青结构承受车轮荷载的反复弯曲作用，结构层底面产生拉应变（或拉应力）值超过疲劳强度时，底面便开裂，并逐渐向表面发展。经水硬性结合料稳定而形成的整体基层也会产生出疲劳开裂，甚至导致面层破坏。这种开裂开始大都是形成细而短的横向开裂，继而逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。2.5 基层反射裂缝由于路面基层结构设计不当、拌和不均、施工质量差、车辆严重超载等原因造成路面承载力下降，在车辆荷载反复作用下，使沥青以下的半刚性基层底部拉应力超过其疲劳强度而断裂，产生由下向上反射裂缝。随着周期性变化的环境温度影响，裂缝会迅速向四周扩展，大大地缩短了沥青面层的使用寿命。2.6 雨水侵渗破坏产生的裂缝降水次数多和降水量大，特别是降水延续时间长，自由水可能进入沥青面层的机会就多，自由水渗透进入沥青面层的可能大，在进入路面结构层的水不能及时排出的情况，车辆通过面层沥青混凝上的孔隙中或面层与基层交界面上滞留有自由水时，都会产生相当大的水压力和抽吸力，车轮下的压力将轮下结构层中的水压挤出，而同时车轮驶离时又产生相当大的抽吸力，这两种力瞬时先后作用能将滞留在基层顶面的浆水唧出表面，并促使先从较大颗粒上剥落，逐渐使沥青商品混凝土强度大幅度下降直至路面局部松散并形成坑洞、唧浆、深度不等的网状裂缝。2.7 沥青混凝土配合比设计存在的问题引起的裂缝沥青混凝土配合比设计按规范要求应经过四个阶段，即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段及验证阶段和试拌试铺阶段，各阶段对要达到的目的都有明确的要求，在施工时会压缩两至三个阶段，有时干脆凭经验进行施工。因此，从理论和实践来讲存在较大的偏差，从而导致沥青混凝土内在质量存在先天不足。另一方面，由于碎石料场不规范，大多地材都由个体企业承担，料场分散，设备落后，材料的均质性、稳定性均有较大的差别。虽然在开工前都作了筛分分析符合要求，在施工过程中也检测并予以调整配合比，但由于差异性大，不可能做到十分准确，导致路面最终出现裂缝。2.8 施工裂缝施工裂缝也叫工作缝，是施工时引起的。要减少工作缝时应尽量采用大型拌合站和较为先进的摊铺机，能连续作业尽量连续作为。3 沥青混凝土路面裂缝防治措施3.1 正确处理好路基和基层路基既为车辆在道路上行驶提供基础条件，也是道路的支撑结构物，对路面的使用性能有重要影响。路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承，即路基在环境和荷载作用下不产生不均匀变形。基层是路面结构中的承重层，主要承受车辆荷载的竖向力，并把面层下传的应力扩散到土基；且为面层施工提供稳定而坚实的工作面，控制或减少路基不均匀冻胀或沉降变形对面层产生的不利影响。基层受自然因素的影响虽不如面层强烈，但面层下的基层应有足够的水稳定性，以防基层湿软后变形大，导致面层损坏。正确处理好路基和基层，就要严格控制好基层的材料、回填层的厚度、含水量、压实度、压实的均匀性，特别要处理好临桥、临旧路基、临建筑物、构筑物的路基处理；沟槽回填土应分层填筑、压实，压实度需达到要求，如符合质量要求的回填土来源或压实有困难时，须作特殊处理；养生要满足要求，切勿为赶工期而提早铺筑面层，以防基层损坏或收缩而导致沥青面层产生反射裂缝。3.2 沥青混凝土路面配合比设计根据实际调查显示：目前，我国普遍使用级配较粗的抗车辙、抗滑的混凝土，由于传荷能力有限、孔隙率偏大等因素影响，抵抗疲劳的能力下降因此，在道路沥青混凝土路面设计中，必须根据使用性能、施工要求、设计厚度，选用最佳的混合料。在沥青混凝土品质中，必须使用抗老化性能良好、含蜡量低以及温度性能良好的材料，在这过程中，SMA沥青碎石以及改性沥青都是很好的选择。特别是SMA密实性以及间断性级配混合料，具有良好的低温抗裂以及抗车辙性能，逐渐成为近年来应用较多的新技术。另外，在混合料级配中，还必须养控制级配成分，通过正确调整稳定度和孔隙率，让沥青用量始终在最佳用量的5左右。3.2 沥青混凝土路面的正确施工设计合理的路面结构组合，尤其是交通比较繁重时，确保沥青层满足一定的厚度；面层施工时，科学地选用混合料的最大粒径，增强材料的均匀性，以减少混合料从拌和到摊铺整个过程中的离析；保证在制备沥青混合料过程中不使沥青过分老化（控制沥青的加热温度和加热时间），加强运料车的保温工作，保证适宜的摊铺、碾压温度，及时摊铺，保证供料和摊铺的连续性，减少由于混合料表面温度降低影响温度均匀性而产生的离析和裂缝；科学选用高效配套的碾压设备、增加碾压遍数等提高压实度以减小空隙率；加强碾压使沥青混合料达到较高的密实度，做好施工接缝的联结处理，在可能出现不均匀沉降处可通过加铺土工合成材料或加厚面层等措施以防止反射裂缝的发生。在施工组织中，通过整体性摊铺的方法，对面层进行施工，当不具备相关条件时，再使用两台摊铺机进行跟摊，从而进一步促进混合料热接；当施工环境良好时，冷接缝必须根据施工标准，对热混合料、浮料进行清除，让已经摊铺压实的边缘符合施工要求。在这个过程中，必须注意的是：碾压必须符合2m/min的速度，面层摊铺质量控制温度必须在130、500，从而有效避免空隙太大造成不利影响。另外，当路基路面出现裂缝后，必须根据治理措施，对其及时进行整治，从而有效避免积水物质进入基层造成的不良影响。对于大于5mm的裂缝，则通过沥青改性，对灌缝进行最佳处理。当整个处理环节结束后，为了保障施工质量，必须及时清除碎料以及杂物，保障缝内干燥。3.3 加强养护管理，提高养护管理水平对城市道路维修管护，加强预防性，防患于未燃。及时维修完善路基路面的排水设施，确保路面排水顺畅；沥青路面的早期损坏应及时处理，避免基层破坏进而加剧面层的破坏，延长路面大修时间，从而延长道路的使用寿命。对沥青混凝土路面进行病害分析，可以预防早期路面破坏，提高路面的正常使用年限。根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工，有针对性采取一系列预防和改善措施。同时，必须建立健全的质量保证体系，从管理部门、设计部门到施工部门，层层重视、层层控制、层层落实。只有这样，才能从根本上减少沥青路面的破损现象的发生，使道路建设质量全面提高，更上新台阶。4 沥青混凝土路面裂缝维修方法沥青路面裂缝产生后，及时进行维修，控制裂缝的进一步恶化，防止路面其他病害的产生，并选用适宜、经济可行的维修方法，严格操作工艺是维修裂缝的关键。4.1 灌缝修补法裂缝的修补具有很强的时限性，安排修补时间不当将大大影响灌缝质量和效果。要想使灌缝的质量和寿命提高就必须满足以下三个条件：（1）灌缝材料应具备持久的抗老化和抗疲劳能力；（2）低温状态下，灌缝材料应具有优良的延伸性和弹性；（3）灌缝材料应具有良好的粘结力，能与沥青混合料相融合。 灌缝处理采用灌缝机进行灌缝作业。用手持喷枪把压缩空气吹向裂缝，将缝里杂物吹干净，再将沥青喷至裂缝处，然后用喷枪将细粒径的沥青混凝土灌入裂缝，再把多余或误洒的缝外沥青清除干净即可。凡有纵向裂缝一旦产生，不论大小，应立即进行封缝处理，并防止雨水渗入路基，同时还要加强观察，做好有关原始数据记录。灌缝前，应将纵向裂缝清扫干净，用高压气体吹出裂缝中松动的石料和杂物、浮料。对于超车道、停靠带的纵向裂缝，一般采用裂缝灌缝胶封缝，要求裂缝灌缝胶应具有良好的流动性、弹性和粘结力。对于过细的裂缝，可让胶体自然下渗，也可用刮刀沿纵裂方向刮出45cm宽的灌缝胶带。一般表干2h后，即可开放交通，这样效果比较理想。对于行车道，一般不采用此种处理方法，因为在开放交通后，溢出纵向裂缝外的胶体，在行车荷载反复作用和自然条件的影响下，在短时间内，就会发生橡胶体老化，不能和沥青层完全结合，甚至产生剥离脱落，在车轮荷载作用下，将缝中的固化胶体带起。由于纵缝贯透基层，并反射到面层，在行车道灌缝中，选用普通热沥青。对于宽度大于5mm的裂缝，在灌缝前，去除松动的沥青混凝土，在缝隙用细粒式沥青混凝土适当填充。对于过细小的裂缝，则要适当开凿，进行扩宽，然后再灌缝。在灌缝过程中，应注意尽量减少热沥青污染，以免造成路面泛油。原则上，灌缝后，沥青面应低于路面12mm，为防止沥青粘轮，必要时，可撒上一薄层适量的粗粒砂。4.2 切割修补法缝宽远大于5mm，纵向裂缝周边还伴随着唧浆、局部沉陷、错台等严重病害，裂缝发展未稳定，短时间内又无法进行铣刨加铺的路段，常选择此法。沿纵向裂缝两侧各25cm进行切割，然后凿除沥青上面层，清理干净路床及裂缝中的浮粒、松动的沥青混凝土，先用细粒式沥青混凝土填充，并初步敲实，再用热沥青灌缝，但热沥青不能溢出缝体，撒上一层石屑，最终用沥青混凝土回填修补，碾压成型。此种方法劳动强度大，效率低，速度慢，而且沿纵向裂缝方向易产生泛油现象。4.3 热再生维修法沥青路面再生利用技术，目前已普遍应用。就现场再利用来讲，针对裂缝处的再生，首先是再生系列设备，将旧油面加热至混凝土融化松散，加入再生剂、一定数量的沥青骨料，就地拌和成新的沥青混合料，经摊铺碾压成性能较好的路面。裂缝的再生维修是先用研制成的轻便型路面加热器，在裂缝处宽510cm范围内，加热数分钟后，约1m长的裂缝处混凝土便可变软，缝深则加热时间长。此时，用油壶倒入适量热沥青，掺入少量砂或石屑，人工就地热拌，使裂缝处自上到下左右两边形成含油量较大的新混合料，找平撒砂养护，这样处理过后的裂缝含油量大而且柔，可吸收各种因素引起的应力。这样的做法，可消除裂缝，人工操作，无需大型设备，是代替传统灌油缝的好方法。对于裂缝多的路段，用加热车对旧油面实施两次加热，使表面裂缝深处全部融化变软，喷洒一定数量的再生剂和稀沥青后与掺入的适量骨料实施就地拌和或用再生机或用铣刨机或用人工，然后再进行碾压成型。有的是将松散裂缝的旧油面，趁夏季高温刨出，堆成小堆或加热融化或人工破碎或利用融化剂粉碎，重新加沥青、骨料拌和后，就近摊铺碾压。由于改变了裂缝处的沥青混凝土性能，从而达到消除裂缝的目的。4.4 乳化沥青稀浆封层法乳化沥青稀浆封层法适应于大面积、5mm以上裂缝处治。把沥青、水和化学物质（乳化剂，分为阴、阳离子两大类）的混合物，在强力机械剪力作用下，形成悬浮液，即用胶体磨使其变成的黑色流体，形成乳化沥青。当气温零上5度时，可以配制沥青含量为5070（乳化沥青可直接用来灌油缝，刷油边等），用50石屑、30粗砂、20细砂混合成符级配要求的骨料，按油石比812掺入乳化沥青，形成稀浆，用专门设备进行封层。由于气候原因破乳慢时，可加入2%水泥缩短破乳时间或直接采用慢裂快凝性沥青乳化。稀浆封层由于厚度薄，一般层厚0.50.6cm，主要起防水防滑、耐磨和改善路表外面的作用，只能作为表面保护层和磨耗层，而不起承重性的结构作用。在稀浆封层和铺筑过程中，待乳化沥青破乳后，沥青和水泥将缝隙填充，达到修补裂缝的目的。4.5 单一的纵横裂缝维修法沥青路面一旦产生单一的纵横裂缝，应及时对其进行封闭，减少雨水下渗到基层，从而延长路面的使用寿命。处理裂缝时，应根据裂缝的宽窄采取不同的处治措施。在对单一的纵横裂缝处理时，一般采取以下几种方法：1、对缝宽小于lmm的裂缝。先将其裂缝周转的杂物清除干净，用特制的刷子，将乳化沥青均匀地顺着裂缝涂抹，反复操作，直到将裂缝完全封闭，然后将预先准备好的细砂均匀地撒上，待破乳后便可开放交通。2、对缝宽小于6mm的裂缝。首先，顺着裂缝从一端开始慢慢至另一端清除裂缝中的杂物、尘土，重复数次，直到将缝中的杂物清除干净，然后用乳化沥青灌注裂缝，将整个裂缝灌满后，均匀地将预先准备好的细砂或石屑洒到裂缝中，完成后即可开放交通。3、对缝宽大于6mm的裂缝。先用将裂缝中及裂缝四周的杂物清除干净，然后用一定比例的高含量乳化沥青与细砂拌制的混合料分层填入缝中，并用特制的工具对其进行夯实，填筑的混合料要与路面齐平。裂缝填注完成后，再用特制的刷子顺裂缝方向刷一层乳化沥青，然后再洒上干净的石屑，待破乳后，即可开放交通。4.6 网状的和不规则的裂缝维修法1、对于比较严重的网状裂缝并伴有严重沉陷的，或基层完好面层已成块状的网状裂缝，应尽快采取挖补措施，防止雨水沿着裂缝下渗，产生新的病害。2、对于比较轻微的裂缝，应尽快采取封缝措施。首先清洁表面。将准备处治的裂缝部位所有杂物利用人工清扫、机械清扫、空气吹扫等方法清除干净。其次，用特制的刷子将乳化沥青均匀地抹在病害处，待破乳后，再在其上面均匀地铺上土工布，土工布搭接处要有一定重叠宽度，重叠处要涂刷乳化沥青使其粘结良好，然后在土工布上再抹一层乳化沥青，将筛制好的石屑或细碎石均匀地洒上，用养护碾压机碾压2遍-3遍，待破乳后即可开放交通。处理完裂缝后，要加强早期养护，对跑丢的石料要及时进行处理，确保修复后质量达到预期目的。5 结束语总之，造成公路路面产生裂缝的原因是多方面的，但是只要我们积极