沥青混凝土路面裂缝的成因及防治

PAGE1沥青混凝土路面裂缝的成因及防治[摘要]本文通过对沥青混凝土路面的主要病害之一的裂缝成因的分类分析，结合工作经验，针对各种成因，提出对裂缝防治的一些观点和看法，并对已出现的裂缝病害提出一些处治意见。供同行参考和讨论。[关键词]裂缝成因防治处治一、沥青混凝土路面裂缝的损坏特征裂缝是沥青混凝土路面的一种常见病害，也是造成沥青混凝土路面早期损坏的一个重要原因。裂缝一经出现，如不及时处治，随着车轮的挤压和气温的变化会造成裂缝边缘材料的不断松散和流失，裂缝处路面水的侵入会造成基层甚至路基的软化，导致路面承载能力下降，加速路面的破坏。从裂缝引起的原因来说，沥青混凝土路面裂缝大体分为三种类型：一种是荷载型裂缝，主要由行车荷载引起；另一种是非荷载型裂缝，即以温度裂缝为主的低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝；第三种是沉降裂缝，主要由不均匀沉降引起。从裂缝的表现形式来说，常见于沥青混凝土路面的裂缝为纵向裂缝、横向裂缝和网状裂缝。纵向裂缝的方向基本上平行于道路中心线，一般发生在距路边缘不远的车道内。裂缝大致以两种形状出现，一种为直线形，一种为纵向弧形且两端向路堤边缘延伸。横向裂缝是沥青混凝土路面最常见的一种裂缝形式，也是路面早期损坏现象之一。横向裂缝的方向基本垂直于道路中心线，裂缝间隔不等，数量会逐年增加。缝宽不一，缝长有的贯穿整个路幅，有时仅贯穿部分路幅。半刚性基层沥青路面的横向裂缝绝大部分是反射裂缝。网状裂缝即通常所称的“龟裂”，是在路面局部范围内，先沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝，随即在纵缝间出现横向或斜向连接缝，裂缝纵横交错而形成网状裂缝，缝宽一般为1mm以上，缝距40cm以下。网状裂缝一般会伴有沉陷和唧泥现象出现。二、沥青混凝土路面裂缝的产生原因1、从裂缝的性质来分荷载裂缝：半刚性路面的结构性破坏裂缝，主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下，半刚性基层的底部产生拉应力，当此拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下，出现于底部的裂缝会逐渐扩展到上部，并使位于路面最上端的沥青混凝土面层也产生裂缝。荷载裂缝出现的顺序为：底部上部表面。近年来日益严重的超载行为，对此类裂缝的影响呈明显上升趋势。非荷载裂缝：沥青面层上的非荷载裂缝主要是温度裂缝。在自然条件下的沥青面层，其表面和底部的温度相比，始终存在有温度差，而且沥青面层越厚，此温度差越大。当面层表面产生的温度收缩应力超过面层某一薄弱点处的沥青混合料的抗拉强度时，此处表面将首先开裂；同时，随着沥青表面温度的大幅度变化，白天与夜间温差较大，或者在炎热的夏季，经阳光暴晒后遇骤降瀑雨，路面的表面温度在短时间内会急剧下降，使沥青面层表面产生较大的温度收缩应力，在这种温度应力的反复作用下，会导致沥青混凝土面层的表面疲劳开裂。在温度应力的作用下，总是沥青面层表面首先出现开裂，反复作用下，表面裂缝开始逐渐向下延伸，直至面层底部。非荷载裂缝出现的顺序为：表面底部。沉降裂缝：主要表现为桥涵两端的横向裂缝和路段上出现的较长的纵向裂缝。其形成的主要原因是填土的固结沉陷和地基的沉陷。此类裂缝一般为从基层到面层几乎同时出现。2、从裂缝的形式来分一般说来，引起纵向裂缝的原因是：a、路面摊铺时的分幅，前后摊铺幅相接处的冷接缝未按相关规范要求作认真处理，相互间结合不紧密而产生脱开，形成沿纵向接缝而出现裂缝。b、道路拓宽改造时，新筑路基未作有效沉降处理，与原有老路基之间出现不均匀沉降，形成沿新老路基纵向交界面而出现裂缝。c、城市道路在分幅调整，原有绿化分隔带改造为车行道时，由于施工面狭窄，导致基层、面层压实度达不到设计要求，产生工后不均匀沉降，形成沿原分隔带纵向边缘而出现裂缝。对于横向裂缝，引起的主要原因是：a、路面摊铺时的施工缝未进行有效处理，导致横向接缝不紧密，结合不良而在沿横向施工缝方向出现裂缝。b、工程使用沥青未达到适合本地区气候条件和使用要求的质量标准，致使使用过程中沥青面层产生的温度收缩应力和温度疲劳应力超过沥青混合料的容许抗拉强度。基层顶面形成灰浆硬壳，不能用细料来进行压实后的找平。在雨后基层潮湿未干的情况下，不得进行沥青面层的摊铺作业，更不得冒雨进行摊铺。在冬季气温过低的情况下，应停止沥青面层的摊铺。以保证面层与基层的紧密衔接和沥青面层的有效压实。对于新铺的半刚性基层，随着混合料中水分的减少会产生干缩和干缩应力。在铺筑沥青面层前已存在干缩裂缝的半刚性基层，在面层摊铺后，会继续拉开和扩展，将沥青面层，特别是面层相对较薄处发展成为裂缝。因此，在半刚性基层的干缩接近完成，并对已出现裂缝进行封闭处理后，再进行沥青面层的摊铺，能大大减少使用期间出现的裂缝数量。4、重视路面排水防水设计由于道路设计人员与排水设计人员大多非同一人完成，设计周期往往得不到落实，排水工程要依据道路设计成果，而施工顺序却在道路工程前面，实际操作中，排水设计引用的资料常常为道路的中间设计成果，如果缺乏及时有效的沟通，容易造成雨水收集口与道路纵断面设计不匹配，导致道路运行时，路面水得不到迅速排放，而加速裂缝的发展。在沥青面层的中间或底部，使用合适的防水层，既能有效的防止水毁和减少反射裂缝的产生。目前市场上以非织造玻纤/聚酯纤维制造的路用防裂聚酯玻纤布，通过施工时洒布的粘层油和混合料中的沥青在玻纤布两侧的渗透，给路面提供一个连续、柔性的防水层，防止路面水对基层的破坏，同时能隔离由于基层裂缝对面层的影响，从而提高沥青路面的使用性能和服务年限。稀浆封层作为一种新技术已经在交通部门得到广泛应用，相对常用的沥青混合料封层而言，它的强度和韧性都比较好，同样适用于道路的上封层和下封层。采用稀浆封层作为沥青混凝土路面的下封层时，即使在施工期间由于临时交通荷载有所损坏，在道路营运期间仍能较好地发挥防水和防止反射裂缝的功效。5、合理设计路面结构路面结构设计前，应做好交通量的调查和预测工作，使路面结构组合与整体强度能够满足设计使用期限内的交通荷载要求。上基层应选用水稳定性良好的有粗粒料的水泥、石灰稳定类材料。有条件的可以采用沥青碎石柔性基层。半刚性基层沥青路面结构的承载能力主要由半刚性材料层（基层和底基层）承担，一味地增加沥青面层的厚度对解决裂缝问题是无益的，只会徒劳地增加沥青面层的温度差而引起早期非荷载裂缝的出现，而且，较厚的沥青面层反而容易导致车辙的产生。按照现代道路“强基薄面”的设计理念，一般道路的沥青路面厚度应控制在12~15cm之间。沥青面层各层应尽量使用空隙率低的密实型沥青混凝土，如目前普遍采用的密实型连续级配的AC沥青混合料。为提高沥青路面的使用性能，可以考虑选用密实型断级配的沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA），既具有良好的不透水性，又有明显的高温抗永久变形能力和抗滑性能；同时改善沥青结合料，采用改性沥青，对提高沥青路面的抗裂缝性能将会有很大的帮助。6、强调特殊地段的处理当道路经过软土地基和高填土路段时，应进行必要的沉降计算，并采取针对性措施，如：排水固结法、强夯法、换填法、复合地基法和轻质填料法等，将工后沉降控制在规范容许范围内，减少由于不均匀沉降引起的路面裂缝。在桥头台后或搭板端部，采用碎砾石回填可以有效降低桥头路基的工后沉降，使桥台刚性与路段柔性间出现一个缓和过渡段，缓和沉降变化率，推迟路面裂缝的开展。在软土地基和高填土路段，及拓宽改造路段，在进行台阶处理的同时，适当应用“四新”产品，如：土工格栅、土工布等土工合成材料，对控制不均匀沉降将会起到十分明显的作用。特别是在原有水泥混凝土路面上罩铺沥青混凝土路面时，更应重视。城市道路管线沟槽回填时，可参照拓宽改造或绿化带改造的处理方法，尽可能采用石灰土回填，当基层完成后实施反开挖沟槽时，回填时宜采用素混凝土，并在沟侧铺设土工合成材料，使前后实施的基层之间取得变形的协调。7、加强打击超载超限车辆的力度随着我国经济的迅速发展，道路上行驶的货车数量直线上升。缺乏统一的车辆模式，加之某些部门的自身利益，车辆超载现象日益严重，远远大于道路设计预期的交通量，过度的超载运行，路面荷载裂缝过早出现，使道路实际服务年限大打折扣。严厉打击此类违法现象，回归道路的正常使用，是当前刻不容缓的任务之一。四、沥青混凝土路面裂缝的处治方法众所周知，在目前的施工条件下，沥青混凝土路面出现裂缝是不可避免的，只是数量的多少、发展的程度以及出现的时间等等。要延长道路的使用年限，提高道路的服务效率，除了加强日常的养护维修之外，对已经出现的裂缝，应及时予以处理，防止水分等有害物质的侵入，限制裂缝的开展。维修处理沥青路面裂缝，应根据裂缝的宽度和深度，选择合适的材料，确定具体的施工工艺。1、纵向裂缝一般出现在高填方路段，如不及时彻底处治将严重危及路基的稳定，给道路行车带来安全隐患。可采用水泥压浆方法处理，用325号普通硅酸盐水泥，用量350kg/立方米，加压1.5Mpa。实施前用环氧砂浆封堵裂缝表面，沿缝15m左右插入注浆管，单方向依次注浆到相邻管口溢浆结束。2、对于横向微细裂缝（2~5mm）可用乳化沥青进行灌缝处理；对于大于5mm的粗裂缝，可用改性沥青（如SBS改性沥青）进行灌缝处理。灌缝前，必须清除缝内、缝边的碎料和垃圾等杂物，并保证缝内干燥，灌缝完成后，表面洒布粗砂或石屑。3、条件许可时，可采用目前还依赖进口的专用于路面裂缝密封胶进行裂缝处治。其在高温状态下，具有良好的流动性和粘结力，能够同沥青混合料融合为一体；在常温和低温状态下，仍具有较好的弹性，在使用时可随着裂缝的缩胀而变形，对原有裂缝有稳定的封闭作用，对路面的进一步损坏有积极的限制效果。4、对于比较严重的网状裂缝，当采用灌缝方法已难以进行有效处理时，应作局部范围的翻修，当损坏已影响到基层时，必须连同基层一并实施。可在翻修范围内的基层顶面加铺防裂玻纤布，并做好与周围面层的搭接处理，以在新老结构交