高速公路沥青路面裂缝的产生原因分析及防治措施

[摘要]目前高等级公路的修建，主要采用水泥稳定类半刚性基层和底基层，由于几何结构和材料特性的影响，沥青面层施工后易形成反射裂缝。目前基层和底基层的裂缝产生不可避免，产生的主要原因是干缩裂缝和温缩裂缝。路面裂缝的存在不仅使车辆行驶质量下降，而且也破坏了路面结构整体性和连续性，并在一定程度上导致结构强度的削弱（如裂缝处弯沉增大，回弹模量降低等）。而且随着雨水或雪水的浸入，基层变软，在大量行车荷载反复作用下导致路面强度大大降低，产生冲刷和唧泥现象，使裂缝加宽，裂缝两侧的路面破碎，加速了路面的破坏，从而影响公路使用质量和寿命。
　　[关键词]沥青路面，裂缝，原因，防治
　　Ⅰ沥青路面裂缝的形式、形成及危害
　　沥青路面裂缝是沥青路面使用中均会遇到的主要病害之一。沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的，但就沥青路面开裂的主要原因而论，裂缝可分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
　　荷载型裂缝，主要由交通荷载作用下产生的疲劳裂缝。在半刚性基层和沥青路面设计合理、施工质量良好的条件下，单纯由荷载作用引起面层开裂的可能性不大，除非出现长时间大量的或异常的车辆荷载通过。
　　非荷载型裂缝，主要为温度型裂缝，它包括低温收缩开裂与温度疲劳开裂。采用半刚性基层材料作基层的沥青路面往往在通车半年后出现近似等间距的横向反射裂缝，沥青路面初期产生的裂缝对路面性能影响不大，但半刚性基层随着路面使用时间的延长，已有的裂缝逐渐向上扩展到路面顶，横向裂缝不断增加，缝宽不断增大，横向裂缝将不断附生纵向裂缝，最终形成大小不等独立板块，这个时候在路表面水的作用下，其路面强度明显降低，路面出现坑洞、裂缝、沉陷、车辙、变形过大等结构性病害。所以应正确认识沥青路面开裂机理、阻止或延缓裂缝的发展，以延长沥青路面使用寿命。
　　2沥青路面裂缝的预防和处理措施
　　延缓和减轻半刚性基层沥青混凝土面层的荷载型裂缝和非荷载型裂缝，可采用两大类方法：一是在施工期间就采取相应的预防裂缝或处理措施，二是在维修养护时进行预养护手段。现就施工期间采取的相应措施进行分析，以确保施工质量，只有施工期间控制好了，才能减轻后期养护压力。
　　2.1提高路基工作区的强度和稳定性
　　路基是路面的基础，路基工作区又是路基经受行车荷载影响较大的深度区域，该深度区域具有足够的强度和整体稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要，否则将产生不均匀沉降使路面发生开裂。路基工作区的强度主要是在填筑过程中形成,因此必须严格控制路基的填筑工艺，确保路基强度填筑材料，首选材料为石、砾、砂类土，其次选用含砾、砂低液限粘土，再次选用低液限粘土。粉质土和有机土不能用于填筑路基。
　　另外由于超载的缘故路基工作区的实际深度大大的超出了预设深度，这样未经处理的超出部分的路基，其强度、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，因此建议在路基施工时对路基工作区的控制深度应是大于路基工作区的设计深度，以防患于未然。
　　基层应有合理厚度当基层厚度增加时，其承载能力也迅速增加，试验证明，半刚性基层厚度由10cm增加到25cm时，其承载力提高为原来的3倍。
　　2.2选择防裂性能好的材料
　　2.2.1选用抗冲刷能力好，干缩、温缩系数小,抗拉能力高的半刚性材料作基层，最好使用温度膨胀系数低的骨料半刚性基层材料层中掺入30％～50％的2～4CM粒径碎石，可减少收缩裂缝，并提高碾压中抗拥推能力。
　　2.2.2选用松弛性能好的优质沥青做面层，保证沥青的针入度、延度等指标；在缺少优质沥青的情况下应采用某些添加剂或聚合物以提高沥青的低温抗裂性能及高温稳定性能。
　　2.2.3采用密实型沥青混凝土面层,空隙率对面层的疲劳寿命有很大影响，密实型沥青混合料在使用中沥青硬化缓慢，同时也延缓了裂缝的扩展。
　　2.2.4沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性好的材料。如果集料呈酸性，则应填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，尽可能使用人工砂代替原形颗粒的天然砂。
　　2.2.5沥青混合料的级配也是一项重要因素。在合理选配混合料级配时，应兼顾其高温稳定性，疲劳性能和低温抗裂性能以及路表特性和耐久性等各方面的要求。
　　2.2.6在条件允许的情况，可以采用间断级配、大空隙、密实型的沥青玛蹄脂碎石(SMA)混合料和采用改性沥青SMA混合料，其具有良好的高温稳定性、低温抗裂性能、抗车辙性，使用寿命长。
　　2.2.7采用橡胶沥青或聚合物改性沥青在沥青混凝土表面作封层，可进一步提高表面层的抗温度裂缝能力（或可作为预养护手段）。
　　2.3从施工工艺方面控制裂缝的发生
　　2.3.1在施工方面，控制半刚性基层碾压时的含水量为最佳含水量的0.9倍，可降低其干缩系数碾压完成后要及时保湿养护，防止基层干晒，一般要5～14天，养护结束后，立即喷洒沥青乳液，做好透层或粘层，然后尽快铺沥青面层。
　　2.3.2对由于半刚性基层开裂反射上来的裂缝，缝宽在5mm以内的可直接粘贴专用防裂贴或铺设玻纤土工格栅（或聚酯玻纤布）；缝宽大于5mm的，应将裂缝内垃圾杂质清除干净后，用沥青砂或改性乳化沥青进行填充，最后粘贴专用防裂贴或铺设玻纤土工格栅，铺设宽度应不小于1m，铺设前先在基层表面喷洒改性乳化沥青，以保证粘结牢固，铺设后应用U型钉加以固定。
　　2.3.3严格控制沥青混合料的进场摊铺质量关，发现沥青混合料级配不佳、集料过细、油石比过低、炒制过火、油量大时必须作报废处理。因为料过细、温度过高，下雨或碾轮喷水过多造成温度过低都会产生横向微裂纹。
　　2.3.4严格按照碾压操作规程作业,不要因为过早使用重碾或过碾而产生横向推移裂纹,同时应控制压路机的碾压速度，行驶要匀速，加速或减速太猛,尤其在转向时过猛也会产生横向裂纹。
　　2.3.5双层式沥青混合料面层上下层铺筑宜在当天内完成，如间隔时间较长，应对下层进行清扫，并浇撒适量粘层沥青宜用全路宽多机全幅摊铺，以减少纵向分幅接茬。
　　3结语
　　公路铺设沥青面层前，采取裂缝预防措施和处理技术可以大大减少路面裂缝的出现这种思路和方法是强调于道路建设初期采取措施阻止裂缝的形成。通过正确的路基和基层处置，对材料的选择、施工工艺的严格把握，可以减少裂缝或根本不出现裂缝，或者使得原有的或不可避免的裂缝活性大大降低当然在通车后的后期养护维修，我们可以通过稀浆封层的预养护技术，或者对初期裂缝进行及时有效的灌缝处理（如开槽路宝技术、馗道封缝技术）都是可以延缓裂缝对道路的损害程度，当然做好道路施工期间的工作才是控制沥青路面裂缝产生的最有效途径。