浅谈高速公路路面裂缝产生原因及防治-交通运输论文

浅谈高速公路路面裂缝产生原因及防治
陈桂添
摘要：沥青路面具有无接缝、表面平整、耐磨、养护维修简便、行车舒适、施工期短、等优点，沥青路面也是目前高等级公路广泛采用的结构形式。在实际工作中，沥青路面裂缝是一个广泛存在的顽疾，始终很难彻底解决。本文从半刚性基层沥青混凝土路面裂缝产生的原因入手，提出了防治沥青路面裂缝的措施，对解决沥青路面裂缝顽疾具有一定的理论意义和现实意义。
关键词：沥青路面，裂缝，防治
前言：沥青路面在使用期开裂是世界各国普遍存在的问题，且不论其基层是柔性的还是半刚性的。路面裂缝的危害在于从裂缝中不断进入水分，使基层甚至路基软化，导致路面承载力下降，产生松散、沉陷、坑槽、翻浆等严重病害，从而加速路面的破坏。
一、　裂缝的种类与产生机理
1、反射裂缝
反射裂缝是由于半刚性基层和原有的旧水泥混凝土路面的裂缝在荷载和温度的作用下扩展到沥青面层后形成的一种裂缝,反射裂缝在许多寒冷国家或地区如北美、加拿大、俄罗斯、北欧以及我国北方地区非常普遍。
2　温缩裂缝
温缩裂缝在我国大部分地区相当普遍,主要形成为横向裂缝,也有纵向裂缝和网状裂缝。温缩裂缝的产生原因主要有两种:一是低温收缩裂缝,沥青混合料是一种对温度非常敏感的材料,在夏季温度较高时,具有良好的应力松弛性能,混合料内部不会产生过大的温度应力;在冬季,混合料的应力松弛不足以抵抗温度下降产生的应力增长,材料收缩产生的拉应力一旦超过材料的抗拉强度时,路面就会开裂,这种裂缝主要表现为横向裂缝。
3、荷载裂缝
荷载裂缝是由于车辆荷载作用产生的裂缝。当荷载作用下产生的拉应力大于路面材料的抗拉强度时,就会导致沥青面层或基层产生裂缝。随着荷载作用次数的增加,裂缝主逐渐扩展,最终产生网裂或龟裂等疲劳破坏。发生荷载裂缝的主要原因是路面结构设计不合理、路面材料不合格,或者存在施工质量缺陷等。
4、半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝
（1）、由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝
冬季或在寒冷地区，在沥青面层和半刚性基层结合得好的情况下，开裂的半刚性基层的水平位移使得直接在裂缝上的面层内产生大的拉应力或拉应变，由于在较低温度下沥青面层通常较硬。它只能承受小的拉应力或拉应变，因此容易被拉裂，并且裂缝的扩展途径是由下至上的。沥青面层的厚度愈薄，反射裂缝形成的愈早和愈多。
（2）由半刚性基层干缩开裂引起的反射裂缝或对应裂缝
对于新铺的半刚性基层，随着混合料中水分的减少，要产生干缩和干缩应力；水分减少得愈多愈快，产生的干缩应力和干缩应变就愈大。在已经产生干缩裂缝的半刚性基层上铺筑沥青面层，在较薄沥青面层的情况下，半刚性基层的裂缝会由于温度应力而使面层底部先开裂，并较快形成反射裂缝。一旦行车产生的拉应力与温度应力相结合，反射裂缝会形成得更快。在较厚沥青面层的情况下，由于温度应力在表面最大，基层的裂缝将促使面层先从表面开裂，然后逐渐向下传播形成对应裂缝。
二、沥青路面裂缝产生的原因
沥青路面裂缝可以分为温度影响裂缝、反射裂缝、水损害裂缝等几种。其中以半刚性基层上的反射裂缝最为常见，为此，我们对半刚性基层上的反射裂缝进行了重点分析，并发现造成半刚性基层上沥青路面裂缝的原因与半刚性材料本身强度、水分散失的快慢、环境的温差、组成级配等都密切相关。
一是基层施工暴露时间长，容易产生温度疲劳裂缝。如果基层施工和后续工序脱节，基层始终暴露在外，受到阳光、风、雨等自然条件的作用，尤其是在进行过透层沥青喷洒后，黑色面层吸热更加明显，在温度应力的作用下，基层很容易发生温度疲劳，并产生裂缝。此类裂缝宽度相对较小，间距也较稍密。实践证明，严格按照基层养护规范操作则裂缝产生较少，如果基层暴露时间增加，裂缝随之增加。
二是基层施工不规范，而产生的裂缝。主要影响因素包括：1、水泥含量随意变化；2、集料质量波动；3、粗细集料比例的波动。这类裂缝多为密且不规则、不贯通。
三是昼夜温差大，容易产生温度收缩裂缝。因为昼夜温差的变化，可能导致基层收缩，使半刚性基层处于受拉状态。当收缩应力大于基层抗拉强度时，就形成永久变形，从而产生贯通裂缝。此种裂缝的特点包括：层间上下贯穿，全幅贯通，裂缝明显，宽度较大。
四是养生方法不当造成的裂缝。采取错误的养生方法不仅起不到保湿养生的作用，反而使基层始终暴露在干燥的环境中，导致基层干燥收缩产生裂缝。
三、防治沥青路面裂缝的几种方法
1、土工织物使用法
土工织物作用非常广泛，具有以下性能：一是能起到隔离功能。作为中间夹层，能防止材料相互渗混，保证结构功能的稳定。二是防渗功能。能够用于封闭膨胀，可减缓路面结构水害。三是具有加筋补强功能。能够将外荷载传递到毗邻的结构层，防止结构产生过大的位移，改善和增强结构稳定性。四是过滤排水功能。可应用于湿软地基排水，能够降低地下水位，起到加速软基固结的效果。五是防护功能。在各类防护工程中，可防止水流等的冲蚀，减缓低温引起的沥青面层开裂等。由于土工织物有优良的力学特性和很好的防渗功能，目前已经被广泛应用在沥青路面工程中，并且起到了改善面层性能，提高路面的使用寿命的作用。
2、灌油修补法
在秋冬季节，把纵横裂缝处清扫干净，用油壶直接灌入加热的沥青油，这是一种使用多年的常规性方法。但经常出现浇灌的沥青油不能进入缝纹深处，和冷的旧油面粘结前就被车轮刮走的情况。为此，目前开发出了用乳化沥青来进行灌缝处理，取得了比较理想的效果。也有在灌油前，先使用液化气把壁加热后，再把沥青油喷抹到缝中，并在缝口撒热砂和石屑加以保护。通过在实践中应用，其性能指标基本能够满足修补技术的要求。
3、乳化沥青稀浆封层法
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，其中沥青的含量为50%一70%，(乳化沥青可直接用来灌油缝、刷油边等)用50%石屑、30%粗砂、20%细砂混合成符合级配要求的骨料，按油石比8%一12%掺入乳化沥青，2%普通水泥作填充料，形成稀浆，由专用的封层机铺设在旧油路上，厚度约为0.5一 1.0cm。在铺筑过程中，乳化沥青将渗入裂缝中，待其破乳水分蒸发，达到修补裂缝的目的，还可使路面平整。使用沥青混合料进行封层时，一般厚度在 1.5cm以内，可采用层铺法或拌和法施工。通过施工证明采用乳化沥青稀浆封层处理路面裂缝及各种缺陷，是一种可行的成熟的方法。
4、沥青混合料罩面法
这是一种根据路面裂缝严重情况，结合路段使用间隔年限，交通量较大，才选用的一种方法。常用标准的中粒式、细粒式沥青混凝土做罩面材料，一般厚度在1.5~4.ocm，施工前原路喷洒粘层沥青。目前己开始应用土工布、土工格栅和喷洒橡胶沥青做为应力吸收层，以提高防裂效果。部分路段采用了稀浆封层，加铺土工格栅及铺筑细粒式沥青混凝土的方法，取得了良好的效果，杜绝了裂缝的快速发生。

四、结束语
综上所述，只有合理设计，优质选材，精心施工，加强养护，杜绝以上各种不利因素的发生，才能解决沥青混凝土路面的裂缝问题，提高沥青混凝土路面的工程质量。同时沥青路面裂缝又是一个十分复杂的问题，我们只有在工作中不断探索、学习、实践，才能逐渐找出其中的原因，进而制定出切实可行的解决措施，为今后的施工提供有益的帮助。

参考文献：
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