高寒地区沥青路面裂缝的原因及防治措施

高寒地区沥青路面裂缝的原因及防治措施
朱林忠
摘要：沥青路面的裂缝是公路工程质量的通病之一，本文从沥青路面的裂缝产生的原因、影响因素进行了分析，并且提出了沥青路面裂缝的预防措施。
关键词：高寒地区；沥青路面；裂缝;原因分析；预防措施；
近年来，在国家大力支持和西部地区干部群众共同努力下，西部大开发取得巨大成就。我省的公路交通事业蓬勃发展，交通车辆迅猛增加，公路运输负荷越来越大，这给我省沥青路面公路病害防治及路面的修复提出了更高的要求。沥青路面是目前公路中最常用的柔性路面，它和半刚性基层（水泥稳定碎石、二灰稳定碎石）一起，组成了我国公路最常用的路面结构形式。它具有强度高、承载力大、良好的抗疲劳性能等优点。但是随着社会经济发展，客流、物流迅猛增长，公路受重载、超载及高寒地区低温气候等因素的影响，公路建成并投入运营后，随之出现的路面病害也是不容忽视的，由于沥青路面抗变形能力差、脆性大、在温度和湿度变化时易产生开裂，沥青路面裂缝现象越来越严重，并引起业内人士的高度重视。裂缝是公路工程质量的通病，对公路的正常使用提出了严峻的考验。
1.裂缝的种类及形成原因
沥青路面裂缝的主要原因可分为两大类：一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。另一种主要是由于温度变化而产生的温度裂缝，包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝，一般称之为温度型裂缝。但不管是由那种原因引起的裂缝，其形式主要有纵向裂缝、横向裂缝、网裂三种。
1.1荷载性裂缝。
荷载性裂缝主要是由于近年来交通量迅速增长和重载、超载车辆日益增多造成的。有些地段处于软基处，地基土天然含水率较高，有些是旧路拓宽地段或半填半挖路段，在施工时没有严格按照施工规范和设计要求进行施工，在车轮荷载作用下，由于地基承载力的差别，半刚性基层底部产生拉应力，该拉应力大于半刚性基层的抗拉强度时，则基层底部就很快开裂，在车轮荷载反复作用下，裂缝逐渐扩展到沥青面层形成纵向裂缝、横向裂缝，甚至是网裂。
1.2温度性裂缝。
由于沥青面层本身产生的温度裂缝，温度裂缝主要是横向裂缝，横向裂缝会贯通全幅路面，当有中央分隔带时，会贯通单幅，这种裂缝的特点是从路基边缘向路中心过渡，且边缘裂缝宽，路中裂缝窄。温度性裂缝有两种情况：一种是温度收缩裂缝，另一种是温度疲劳裂缝。
1.2.1温度收缩裂缝是高寒地区沥青路面横向裂缝形成的主要原因之一。沥青面层材料在较高温度的条件下，具有较好的应力松弛性能，温度升降变化不太大时，产生的变形不至于产生过大的温度应力，高寒地区气候最大的特点就是湿度大、温差大，当温度大幅下降时，沥青材料逐渐发硬、发脆并开始收缩，这种拉应力不断增大，这时半刚性基层的底部也会产生拉应力，随着温度的不断下降，这种拉应力不断增大，会超出路面基层所能承受的限度时，基层产生裂缝，同时将面层拉裂，形成横向裂缝。
1.2.2另一种是温度疲劳裂缝。由于温度反复升降导致沥青面层应力反复变化，形成应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变变小，再加上高寒地区太阳光的紫外线强，推进了沥青老化的进程，使沥青面层应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。
2. 影响路面裂缝的主要因素及预防措施
2.1 影响沥青路面裂缝的主要因素
2.1.1材料因素：基层材料矿物成分和集配，沥青的各项性能指标，面层碎石的集配。
2.1.2施工因素：路基施工时的质量，基层铺筑时拌合料的含水量、水泥剂量、压实度、面层的厚度控制。
2.1.3气候因素：高寒地区冬季气候早、中、晚温差大的，紫外线强，降雨量大。
2.1.4社会因素：交通流量大，重型车辆多。
2.2防止沥青路面裂缝的措施
2.2.1设计方面。做好设计前大量的相关信息及数据的调查工作，为设计提供准确、可靠的相关参数。另外作为一名设计工作者，具备丰富的工程施工经验和社会各方面工作经验是必不可少的，为做出优秀的设计打下坚实的基础，不要留下表面上的或者隐形的设计缺陷。所以，提高工程设计质量，合理确定路面结构形式及结构层的厚度、材料等问题，从源头上最大限度的减少由于设计的不合理或缺陷造成的路面裂缝。
2.2.2施工方面。路基、路面工程严格按照《公路工程路基路面工程施工规范》及设计要求进行施工，严把工程质量关，严格控制好施工工艺关。控制好基层水泥剂量、面层拌合料的质量，基层的厚度、压实度、平整度。基层的铺筑质量的好坏，直接影响水泥稳定基层的干缩性和耐冻性。所以，在施工时把好每个环节的施工工艺关，最大限度的降低由于施工原因造成的路面裂缝。
2.2.3材料方面。第一严格控制基层、面层材料的质量关，从源头上消灭质量隐患。(1)对基层而言，采用干缩、温缩系数小、抗拉能力强的材料做基层。 (2)选用松弛性能好的沥青做面层，保证沥青的针入度，可以添加一些外加剂，以改善和优化沥青的性能，温度敏感性是影响裂缝的重要原因，针入度指数PI愈大，沥青的温度敏感性就愈低。第二加强试验室对拌和站的油石比及混合料级配的控制。沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、与沥青粘附性好的材料。（3）合理选取混合料的集配，使沥青面层尽可能的达到最理想的密实度，从而降低因温度变化引起的路面裂缝。
2.2.4社会因素。交通管理部门要加强对超限车辆的管理，避免超限荷载对公路路面的破坏。
3. 结束语
沥青路面裂缝影响路容美观、消弱整体稳定性和平整度，并且由于水分的渗透，降低基层与土基的承载力，从而加剧路面破坏，缩短使用寿命。要根据具体情况，采用不同的措施防治路面裂缝。从结构设计、材料设计、厚度计算和工艺设计多方面综合考虑。但关键的因素还是目前施工的管理技术水平参差不齐，虽然近年来施工工艺水平有很大提高，还是有许多因基层质量不过关而产生了的各种病害出现。所以，设计是根本，材料是基础，施工是关键，只有从设计、材料及施工都严格把关，才能确保工程质量，打造精品工程。
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