城市加铺沥青路面裂缝调查及原因分析

上一个世纪，很多城市道路路面基本是清一色的水泥混凝土路面，进入新世纪后，出于城市发展的需要，多数使用了加铺的沥青混凝土路面,大大改善了城市的交通环境和居民的出行条件。但随之而来的沥青混凝土路面早期破损现象也成为经常困扰公路管理部门的难题。其中裂缝类破坏是城市沥青路面的主要病害类型。下文我们将介绍裂缝类病害的成因并总结相应的预防和维修措施。

1 裂缝类病害的特征及成因

裂缝是路面早期破坏最常见的病害之一，裂缝类病害包括纵向裂缝、横向裂缝、网裂和龟裂，它的危害在于从裂缝中不断进入的水份使基层甚至路基软化，导致路面承载力下降，加速路面破坏。以下将分别介绍：

1.1 纵向裂缝

纵向裂缝往往集中在原水泥混凝土路面板交接处，一方面由于老路基的不协调变形引起较大的弯拉应力从而造成纵向开裂;另一方面由于旧路面板的纵缝或初始缺陷处治不合理，在交通荷载和温度应力的作用下逐渐形成反射裂缝。

1.2 横向裂缝

横向裂缝是指由于路面结构的收缩或不均匀沉降或其他原因所形成的与路面中线近于垂直的裂缝。其成因主要有三个：

(1)基层材料收缩和温缩引起横向裂缝。一方面在基层成型过程中，因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝，另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。

(2)沥青混凝土面层材料的温缩引起的裂缝。横向裂缝有贯通全幅路面的，有从路面边缘开始的不贯通裂缝，这类裂缝通常是靠边缘处缝的宽度大，向路面中心延伸逐渐变窄，直至裂缝尖灭。低温开裂具体是指由于气温的下降，沥青材料变得越来越硬，沥青混合料的粘滞流动性减小，并开始收缩，当体积收缩率超过粘滞流动所允许的范围时，就在沥青路面中产生温度应力，当沥青面层产生的收缩拉应力或拉应变将会超过沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变，就会在其表面开裂，随着持续的低温或下一次降温的到来，在裂缝的尖端会产生较大的应力集中，致使裂缝向下延伸并逐渐穿透整个沥青面层，形成沥青面层的低温开裂。

③差异沉降引起的横向裂缝。在性质差异较大的路基衔接处或构造物与路段相接处，因相邻路基或路基与构造物差异沉降导致基层开裂，并反射到沥青面层，形成横向裂缝。

④基层的缺陷引起的反射裂缝。对于半刚性基层，沥青面层的反射裂缝，表现形式为横向裂缝，裂缝发展的规则性较差，裂缝分叉，常伴有支缝出现，裂缝间距比较均匀。一般情况下，反射裂缝多出现在行车道轮迹处，因为温度对反射裂缝的影响在整个路面宽度内是相同的，而行车荷载则是以一定的频率分布在行车道上，尤其是在渠化交通的道路上。这类裂缝发生的初期，在行车轮迹处其宽度较大，两侧较细，且发展到后期，裂缝会贯穿全幅或半幅路面，裂缝出现的位置与基层裂缝的位置是对应的;对于刚性基层(一般为旧混凝土路面)，在混凝土板接缝处最容易发生反射裂缝，而且是垂直的。因为旧板接缝或者裂缝有横向也由纵向的，所以这种反射裂缝既可能是纵缝，也可能是横缝，且裂缝宽度较大，扩展迅速，危害严重。

1.3 网裂和龟裂

网裂和龟裂是横裂和纵裂出现后未经处理进一步发展的结果。其中，网裂呈鱼网状，一般指面积较大、缝较小、缝距较大的轻微型病害。龟裂呈龟壳状，指面积较小、缝较宽较深、缝距较小的较严重病害。

网裂和龟裂主要是由于路面的整体强度不足，沥青面层老化等而引起的。一个原因可能是路面结构设计不合理，路基路面压实度不足使路面整体强度不足，或路面材料配合不当、拌和不均等使沥青与石料粘结性差，由于路面整体强度不足，在荷载重复作用下，使面层疲劳开裂;另一个原因可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填，致使水分渗入下层，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，泥浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生卿浆，基层表面被逐步淘空，由横缝或纵缝逐步发展成的。另外，沥青老化和汽车严重超载，使基层产生疲劳破坏也是导致沥青面层形成网裂和龟裂的重要原因。

2 裂缝类病害的预防以及处治

预防横、纵向裂缝产生的主要措施有：作好地基的处理;路基填筑达到要求压实度，并尽可能保证均匀;作好路基防、排水。为预防网裂和龟裂要保证合理的路面结构设计，加强货车的载重管理，在路面出现裂缝时要及时修补处理。对于裂缝类病害的修补方法主要有以下几种：

(1 ) 沥青混和料罩面法：根据交通量的大小，选取细粒式或中粒式沥青混合拌和料，进行封层。厚度一般控制在1.5一4.0cm之间。在乳化沥青稀浆封层和罩面法中引入土工布或土工格栅作为应力吸收层，对抑制裂缝发展可以起到良好的效果。

(2) 乳化沥青稀浆封层法：当气温在零上5度时，可以将级配骨料与乳化沥青混合成稀浆，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。此法适应于大面积裂缝处治。用稀浆也可直接灌缝处理单缝。

(3) 灌油修补法：在秋末深冬季节多产生裂缝类病害，可用此法。处治时，将纵横裂缝处清扫干净，用液化气或喷灯将裂缝壁加热至粘性状态，然后用油壶或专门灌缝设备直接向裂缝内灌入加热的沥青，最后在接口表面撒布热砂或石屑进行养护。对于较宽的裂缝，可用铣刀扩宽，再按上述程序处理。

3 小结

裂缝是城市加铺沥青路面中发生率最高的病害类型，且具有极强的普遍性。线裂在车载以及温度的影响下应力集中会更加明显，且易扩展成为更具破坏力的病害。反射裂缝是沥青加铺罩面层的主要问题，是设计当中要解决的最关键问题。也可通过设置裂缝缓解层和应力吸收层来防止反射裂缝。

参考文献：

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