公路路面裂缝成因及对策

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，产生的唧浆、台阶、网裂等病害，从而降低路面服务水平，减少路面使用寿命，加速路面破坏。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。

1 公路路面裂缝原因

分析公路沥青路面裂缝产生的原因，大致有以下几个方面：

1.1 基层的干缩和温缩

半刚性基层的干燥收缩开裂是由于混合料失去水分引起的。干缩与材料的性质和用水量有关，无机料稳定细粒土比稳定粗粒土干缩变形大，易于开裂。当失水 25%时，石灰土的干缩系数达到(1200～1500)×10-6并产生(3000～3750)×10-6的干缩应变，水泥稳定碎石在失去 50%水分时的干缩系数为(5.3～8)×10-6，干缩应变为(13～18)×10-6。

低温收缩开裂是由于半刚性基层施工时多在高温季节和常温时进行，入冬后温度骤降，混合料遇冷收缩，在收缩过程中受到下层的约束产生收缩应力，如果收缩应力大于当时混合料的极限抗拉强度时，就会产生温度收缩裂缝，宽度约为2～16 mm，温差越大，温度变化越快，则约束越大，混合料就越容易开裂。路面开裂发展的过程及应力分布规律是：当混合料由于温度下降产生的拉应力超过其材料抗拉强度时，就开始出现第一批裂缝，路面开裂后应力重新分布，如果此时温度应力仍超过混合料的抗拉强度，则又产生第二批裂缝，应力再重新分布，直至温度应力小于或等于混合料极限抗拉强度时，裂缝数量即停止发展，当温度升高时，裂缝逐渐缩小。

1.2 路基压实度不够或不均匀沉陷

在路基路面设计时，车辆荷载是按标准额定轴(BZZ─100)考虑的，公路建成后，路基工作区的深度就固定成型了。公路交付使用后，当公路上车辆超载运行时，路基工作区的深度必然会随之加大。由于超载的缘故，路基工作区的实际深度超出了预设深度，这样未经处理的超出部分的路基深度、稳定性、刚度明显不足，在实际使用中，路基路面就会产生裂缝、沉陷、车辙、变形过大等病害。

1.3 沥青面层的弯拉疲劳和老化

沥青是粘弹性材料，温度敏感性强。沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不至于产生过大的温度应力，但当气温大幅下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩，其低温性能往往不能满足工程项目地区温度变化所产生的温度应力的要求，由于半刚性基层底部将产生拉应力，当沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大，沥青面层在路面中受到约束，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂。

1.4 反射裂缝

反射裂缝是由于基层开裂反射带动面层开裂或者面层带动基层开裂。温度裂缝往往是上大下小，有的裂缝是面层和基层通裂，有的则是面层单独开裂。从温度膨胀系数分析，沥青面层大于无机结合料稳定土，因而在同一地段同一时间，沥青面层温缩应力大于基层，这也是造成温度裂缝的很重要的原因。对于新铺的半刚性基层，随着混合料中水分的减少，要产生干缩应力，水分减少的越多越快，产生的干缩应力和干缩应变就越大。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。

2 预防沥青路面裂缝的对策措施

针对以上病因，提出下列几点预防措施：

2.1 选择抗裂性好的材料做基层并适当增加基层的厚度

基层材料的性质由于受水分和温度的影响比较大，因此，在进行半刚性路面设计时首先选用抗冲刷性能好，干缩系数和温缩系数小，抗拉强度高的半刚性材料做基层。选择水泥代替石灰做水泥稳定碎石比二灰碎石具有更好的抗裂性能。在施工中，严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许范围内，碾压完成后要及时养生或者立即用乳化沥青做透层或封层。试验证明，基层厚度由 10 cm 增加到 25 cm后，其承载能力提高为原来的 3 倍。因此应在投资允许的情况下，尽量增加基层的厚度。

2.2 提高路基强度和稳定性

路基是路面的基础，也是承受行车荷载的重要部分，路基的强度和稳定性严重影响着整个路面结构的强度和稳定性，因此必须采取有效措施控制路基施工质量。

面对当前公路超载现象十分普遍的情况，建议在路基施工时，路基工作区的控制深度最好大于路基工作区的设计深度，以防患于未然。严格控制路基的填筑工艺，精心选择填筑材料，粉质土和有机土等一律不得用于路基填料。在新建公路中，常常由于碾压不均匀，出现路基局部未压实或两侧压实度不够，使路基承载力不足，产生不同程度的沉陷，形成裂缝。因此，在施工中必须严格检测控制压实度，使其达到规定值。路床以下 80 cm 是路基的关键部位，直接承受和吸收路面的扩散应力，要确保其强度和稳定性。

2.3 选择具有良好的高温稳定性、低温抗裂性、抗车辙性、使用寿命长的沥青混合料

在施工中选择性能优良的沥青，控制好沥青的三大指标，在稳定度满足要求的前提下，选用针入度较大的沥青做面层可以阻止低温收缩和高温疲劳两种作用引起的路面裂缝。在缺少优质沥青的情况下，应添加一些添加剂或聚合物，以提高沥青的低温抗裂性能和高温稳定性能。沥青混合料的集料应选用表面粗糙，石质坚硬，耐磨性强，嵌挤性好，与沥青黏附性好的材料。如果集料呈酸性，则应增加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能。同时应尽量降低集料的含水量，尽可能使用机制砂。空隙率对面层的疲劳寿命影响很大，密实型沥青混凝土在使用中沥青硬化缓慢，同时也延缓了裂缝的扩展。在选用沥青混合料级配时，尽量采用密级配沥青混凝土，兼顾其高温稳定性、疲劳性和低温抗裂性能。

合理组织施工，摊铺作业连续进行，减少冷接缝。冷接缝的处理：应先将已摊铺压实的摊铺带边缘切割整齐，清理碎料，然后用热混合料敷贴接缝处，使其预热软化;铲除敷贴料，对缝涂刷 0.3～0.6 kg/㎡粘层沥青，再铺筑新混合料。

2.4 设置应力吸收层

通过对反射裂缝形成的原因和试验机理分析，可在基层和面层之间铺设橡胶沥青中间层、砂、石屑等弹性模量小的材料。这些中间层可以均匀吸收由基层反射上来的应力，对减缓反射裂缝的产生和扩散有明显效果。

3 结束语

随着我国公路建设的发展，沥青混凝土路面得到了广泛的应用。但是随着使用时间的延长，由于受路面结构、气候、地形、地质条件、行车等多种因素的影响，沥青路面会产生不同程度的裂缝。裂缝逐步扩展，会发展成翻浆、沉陷、松散、坑槽等病害，道路结构出现整体性破坏，逐渐丧失承载能力。因此，客观地认识裂缝，分析裂缝产生的原因，并采取相应的养护对策，是当前公路养护管理的重要工作。

参考文献：

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[3]邓学钧，黄晓明.路面设计原理与方法[M].北京：人民交通出版社，2001