建筑设计论文：高速公路沥青路面裂缝的原因及防治

高速公路沥青路面裂缝的原因及防治
　　徐东平1李云霞2
　　1、驻马店市公路管理局2、驻马店市衡达公路测试科研咨询有限公司河南.驻马店463000
　　摘要：我国沥青路面的常见病害多复杂，但经过长期的实践、探索和研究等多方努力，随着施工技术和机械化程度的提高，许多病害正在逐年减少，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。探讨沥青路面发生裂缝的机理，提出综合治理的新思路及其维修方法。
　　关键词：高速公路；沥青混凝土路面；裂缝；原因及防治
　　我国高速公路的沥青路面是在路面弹性体系理论基础上，依据耐久设计方法进行设计的，路面使用寿命一般较长，但在实际中，由于受外界环境、行车荷载以及设计、施工中存在的不足等因素影响，高速公路往往在建成通车早期就出现不同类型的病害，并逐渐开始降低道路的使用性能，进而影响了行车的安全、舒适和快捷。沥青路面裂缝通常认为是造成路面使用质量降低的主要缺陷之一，使路面强度明显降低，路面产生龟裂、坑槽、推移等病害，加速沥青路面的破坏，影响沥青路面的使用性能。
　　1沥青路面发生裂缝的原因和机理
　　沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的。影响裂缝的主要原因有：沥青和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交通量和车载类型以及施工因素等。作为高速公路沥青路面面层开裂的原因大致可分为三种：
　　1.1疲劳裂缝
　　如车辙一样，沥青路面的疲劳开裂同样是由于重复荷载的作用在行车道出现的一种破坏。疲劳开裂的早期现象是路面在纵向出现不间断的裂缝，之后，路面出现更多的变形。这种疲劳开裂有时被称为“龟裂”，因为路面的破坏形状类似于龟的背部形状。在许多情况下，重复荷载作用下的路面结构出现疲劳开裂没有很多初期迹象，因此，必须加强路面的评价与养护。
　　1.2温度裂缝
　　路面的温度裂缝主要与恶劣的环境因素有关。其主要特征是路面每隔一定距离出现横向开裂。沥青路面的温度裂缝主要有二种形式：一种是由于气温骤降造成面层温度收缩，另一种是经过长时间的温度循环，使沥青混凝土的极限拉伸应变变小，应力松驰性能下降，将在温度应力小于抗拉强度时产生开裂。
　　当沥青层较厚时，基层受到的温差作用较小，基层对面层的摩阻力，不足以抵消由于基层温缩增大对沥青面层裂缝尖端邻近产生的拉应力的增大部分，从而使裂缝尖端的应力强度继续增加。
　　1.3反射裂缝
　　这种裂缝是由于高速公路半刚性基层的干燥收缩或温度收缩开裂，在裂缝部位应力集中使得沥青面层产生反射裂缝。大量研究表明，反射裂缝产生的基本机理是受拉疲劳、受拉屈服与剪切屈服，在它们的联合或单独作用下导致产生反射裂缝。
　　在面层上，由于沥青混合料导热性能差，其上、中、下层的温度变化幅度不同，加之寒冷的气候及表层与基层的收缩、翘曲联合作用，造成温度变化大的表层产生大的表层产生拉应变超过所用材料的极限屈服应变，在拉力作用下产生裂缝，逐渐向下扩展，形成“上宽、下窄”的裂缝，称为受拉屈服。
　　2沥青路面裂缝的预防
　　沥青路面裂缝产生的原因是由多种因素造成的，它的防治自然就成为一个综合治理的问题。仅依靠维修的常规法，进行表层处理，薄层封面等，依旧利用原材料和技术工艺，只能治标不治本，采取大面积重新翻修，又是力量不足和不经济的，因此，需要对沥青路面裂缝进行综合性防治，修筑防裂路面，进行裂缝病害的预防，在设计施工、选用材料中，充分考虑防裂问题，对根除沥青路面裂缝的发生有着重要意义。由于高速公路沥青路面裂缝产生主要原因是反射裂缝，下面阐述国外的预防措施。
　　2.1国外在减轻半刚性基层沥青路面反射裂缝方面的措施，概括起来大致如下：
　　（1）半刚性基层预切缝：德国1986年设计规范规定，当沥青罩面的厚度小于或等于14㎝时，不管基层厚度多大，只要基层抗压强度超过12MPa，基层必须预先切纵缝和横缝。
　　（2）预制微裂纹：在基层中制造微裂的纹的目的是降低其收缩性，同时水硬性结合料稳定基层内的均匀细裂缝网有好的传荷能力，对该层的永久承载力有利。
　　（3）中间层：俄罗斯在14～10㎝厚的沥青混凝土下设置乳化沥青处理集料防裂中间层或集料中间层。
　　（4）设置应力消解层：如英国采用高抗拉强度的聚合物网作为半刚性基层与沥青层的中间层以延缓裂缝向上传播。有些国家使用土工织物或橡胶沥青中间层以减少路面裂缝。
　　（5）提高沥青路面厚度，选择模量低的沥青混凝土和提高沥青混凝土抗剪疲劳强度等措施以减少半刚性路面裂缝。
　　（6）提高基层材料强度。
　　虽然以上各种措施都在实践中得到了应用，但目前各类措施的防治效果在定性、定量上很不一致。一方面表明应对各种措施进行系统评价，另一方面也表明目前各种措施的防治效果都十分有限。沥青混凝土是温度敏感性材料，其模量、强度与温度密切相关，同时每一防治措施自身性能也受温度影响，因此，今后若对各种措施进行不同温度下防裂效果的系统评价是非常重要的。
　　3结语
　　（1）导致沥青路面产生裂缝的因素，总体可以认为外部因素有温度应力、车辆荷载、突发的震灾、水分及阳光、空气的老化作用，其中以半刚性基层开裂为主导作用。内部因素为材料自身的受拉疲劳、受拉屈服、剪切屈服以及施工不当留下的缺陷。
　　（2）沥青路面裂缝采取综合防治，是消除这一病害的有效途径，设计防裂厚度、防裂混合料配合比和增设应力吸收层以及应用改性沥青，以消除裂缝的产生。
　　（3）裂缝一旦出现应及早治理以防发展，维修的方法有灌缝法、封层罩面法及现场再生法，而以现场再生维修效果为佳。
　　参考文献：
　　[1]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面.北京：人民交通出版社
　　[2]公路沥青路面养护技术规范
　　[3]公路排水设计规范
　　[4]沈金安.改性沥青与SMA路面.北京：人民交通出版社
　　[5]郭贵平.高等级公路养护技术与养护机械.北京：人民交通出版社