萬(wàn)赟

（深圳市坪山區(qū)政府投資項(xiàng)目前期工作管理辦公室，廣東 深圳 518118）

關(guān)于瀝青路面裂縫防治的探討

萬(wàn)赟

（深圳市坪山區(qū)政府投資項(xiàng)目前期工作管理辦公室，廣東 深圳 518118）

裂縫是瀝青路面主要病害之一，對(duì)裂縫的防治成效，將影響道路使用性能和使用壽命，因此，分析其成因，提出有效防治措施，保證道路的使用功能，是非常有必要的。分析了瀝青路面裂縫產(chǎn)生原因，并從幾方面提出防治和減少路面裂縫的措施。

路面裂縫；成因分析；防治

0 引言

瀝青路面具有表面平整、堅(jiān)實(shí)、無(wú)接縫、施工工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)便以及良好的減振性等優(yōu)點(diǎn)，可使行車平穩(wěn)、舒適，噪聲低。但由于受到交通量增長(zhǎng)、重載超載車輛增多、溫度變化、濕度變化，冰凍作用，以及設(shè)計(jì)、施工、材料和養(yǎng)護(hù)管理等因素的影響，出現(xiàn)了多種瀝青路面病害，如瀝青路面的裂縫、車轍和水損害等，其中裂縫是最常見(jiàn)的病害。

1 裂縫產(chǎn)生的原因及類型

裂縫是瀝青路面主要的病害之一，其裂縫的形式有縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂與塊裂幾種。瀝青路面開(kāi)裂的原因是多種多樣的，影響裂縫輕重程度的主要因素有：瀝青和瀝青混合料的性質(zhì)，基層材料的性質(zhì)，氣候條件、交通量和車輛類型及施工因素等。但就導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生裂縫的主要原因而論，可以分為：非反射裂縫和反射裂縫。

1.1 非反射裂縫

瀝青面層上的裂縫主要是溫度裂縫，也有因施工不當(dāng)、材料選取不當(dāng)?shù)纫鸬牧芽p。裂縫主要形式是橫向裂縫，也有縱向裂縫和網(wǎng)狀裂縫。其產(chǎn)生原因有：

（1）冬季氣溫大幅度下降，瀝青路面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力一旦超過(guò)瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度或極限拉應(yīng)變，瀝青面層就會(huì)開(kāi)裂，這種裂縫一般是橫向的、貫通的、平均間距在5～6 m。

（2）瀝青品種和等級(jí)也是影響瀝青路面開(kāi)裂的最重要的因素。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選用高黏度、低稠度的瀝青，其溫度敏感性較低，可延遲溫度裂縫的產(chǎn)生。

（3）路基填土含水量偏大，在凍脹作用下使路面形成裂縫。

（4）路基碾壓不均勻，出現(xiàn)填土局部未壓實(shí)或兩側(cè)密度不夠，使路基產(chǎn)生不同程度的沉陷，形成裂縫[1]。

（5）在路基半填半挖地段、橋臺(tái)與填土路基接頭處，路基施工如未按規(guī)范要求施工，易造成自然沉降，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間行車作用易形成裂縫。

1.2 反射裂縫

道路反射裂縫是瀝青路面普遍存在的一種病害現(xiàn)象，由道路基層的裂縫所引起。路面基層先于面層產(chǎn)生裂縫,并將基層裂縫反射到面層。由于常用半剛性基層材料的熱脹特性、干燥特性和疲勞特性,當(dāng)基層鋪筑以后,由于未及時(shí)按規(guī)定養(yǎng)生或未及時(shí)鋪筑瀝青混凝土面層,使基層長(zhǎng)期暴露在大氣中,在氣溫較高和晝夜氣溫循環(huán)變化的作用下,以及車輛荷載重復(fù)作用下,產(chǎn)生溫度收縮裂縫、干燥裂縫和疲勞裂縫。基層裂縫和初始缺陷在溫濕循環(huán)應(yīng)力和荷載重復(fù)應(yīng)力的共同作用下,在面層底部產(chǎn)生應(yīng)力集中，首先導(dǎo)致面層底部開(kāi)裂,隨后逐漸由面層底部向上擴(kuò)展,最終使裂縫貫穿整個(gè)面層,形成反射裂縫。這種基層反射引起的裂縫以橫向或網(wǎng)狀居多。其產(chǎn)生的原因有：

（1）行車荷載應(yīng)力反射裂縫

由于超限車輛的荷載較大、行車速度較慢，當(dāng)超限車輛在交通量中占有的比重增大時(shí)，疲勞開(kāi)裂破壞就產(chǎn)生。由于基層開(kāi)裂，鋪筑在其上的瀝青面層在裂縫處產(chǎn)生應(yīng)力集中。汽車駛經(jīng)裂縫，反復(fù)作用，使裂縫處面層底部所受應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限，面層裂縫便隨之產(chǎn)生并逐漸向上擴(kuò)展，形成荷載型反射裂縫。

（2）收縮應(yīng)力反射裂縫

由于半剛性材料具有不同的熱脹冷縮性，瀝青面層在日變化溫度作用下，頂面溫度變化相對(duì)底面大，在夜間溫度下降變化的過(guò)程中，它們的熱學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生相互作用，就會(huì)在基層內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，從而使半剛性基層處于受拉狀態(tài)。水泥穩(wěn)定粒料線膨脹系數(shù)在（1.0～1.5）×10-5之間，當(dāng)半剛性基層混合料抗拉強(qiáng)度小于收縮應(yīng)力時(shí)，使基層開(kāi)裂，最終反射到面層形成反射裂縫。

2 裂縫對(duì)路面的危害

裂縫會(huì)對(duì)路面性能和耐久性產(chǎn)生不利影響。它包括：

（1）防水性降低。路表出現(xiàn)任何裂縫，都會(huì)使路表水有機(jī)會(huì)進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，甚至進(jìn)入對(duì)濕度敏感的路基土中。

（2）引起路基過(guò)大壓應(yīng)力。由于存在裂縫，造成路面板體不連續(xù)，在行車荷載作用下將加大板體邊緣的變化，從而在裂縫處傳遞過(guò)大壓力至路基頂面。

（3）增大了路面的壓力和變形。上述的路面結(jié)構(gòu)板體邊緣變形，會(huì)在路面結(jié)構(gòu)內(nèi) (尤其是基層 )產(chǎn)生很大的壓力和變形，在行車荷載的作用下將縮短這些結(jié)構(gòu)層的壽命。

（4）磨耗層沿裂縫的破壞。在車輛、水分、霜凍等因素的綜合作用下，磨耗層常會(huì)沿裂縫發(fā)生骨料或小塊瀝青的剝落。裂縫使路面使用性能老化，影響行車的舒適性，而且導(dǎo)致路表水下侵，影響路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，大大縮短了瀝青面層的使用壽命。

3 裂縫的防治措施

3.1 非反射裂縫的防治措施

（1）選用高黏度、低稠度的瀝青，其溫度敏感性較低，可延遲溫度裂縫的產(chǎn)生[2]。

（2）控制路基填土含水量，避免在凍脹作用下路面形成裂縫。

（3）路基碾壓均勻，保證填土壓實(shí)和兩側(cè)密度，避免路基產(chǎn)生不均勻沉降形成裂縫。

3.2 行車荷載應(yīng)力反射裂縫的防治措施

行車荷載型反射裂縫導(dǎo)致的路面結(jié)構(gòu)破壞屬于疲勞性破壞。超限車輛的荷載較大、行車速度較慢，當(dāng)超限車輛在交通量中占有的比重增大時(shí)，疲勞開(kāi)裂破壞就越嚴(yán)重。實(shí)踐證明，增加基層的厚度可使其底面的拉應(yīng)力迅速減小，可較大程度避免荷載型反射裂縫的產(chǎn)生。

3.3 收縮應(yīng)力反射裂縫的防治措施

目前國(guó)內(nèi)大部分的瀝青路面采用半剛性基層，基層產(chǎn)生收縮裂縫基本是難以避免的，本文主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行探討，以減少反射裂縫。

3.3.1 材料選擇

水是影響溫縮與干縮的重要因素，半剛性基層是用水硬性結(jié)合料穩(wěn)定的各種土,在拌和壓實(shí)之后，水分揮發(fā)和混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用,混合料的水分會(huì)不斷減少。由此而發(fā)生的毛細(xì)作用、吸附作用、分子間力的作用、材料礦物晶體或膠體間水的作用和碳化收縮作用等會(huì)引起基層體積收縮，從而產(chǎn)生干縮裂縫?；鶎娱_(kāi)裂后,會(huì)增加其上瀝青面層的裂縫數(shù)量。資料表明，半剛性基層施工中混合料的含水量愈大，基層的干縮變形愈大；粒料越細(xì)，混合料要達(dá)到最佳含水量所需水量越大,產(chǎn)生的干縮變形就越大,基層橫向裂縫就越多；粒料越粗,混合料要達(dá)到最佳含水量所需水量就越少，干縮變形就越小，基層橫向裂縫就越少。

因此考慮到干縮特性，在選擇基層材料時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮干縮系數(shù)小的半剛性材料,如水泥穩(wěn)定粒料、二灰穩(wěn)定粒料。另外,水泥劑量也是影響干縮的重要因素。在滿足強(qiáng)度要求的前提下，不宜采用過(guò)大劑量水泥，一般不超過(guò)6%。一方面是為了減小其收縮性，另一方面是考慮到經(jīng)濟(jì)因素。有的道路過(guò)于強(qiáng)調(diào)早期強(qiáng)度而增加了水泥用量，導(dǎo)致后期出現(xiàn)更多的干縮裂縫。在施工中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在碾壓過(guò)程中，嚴(yán)格控制含水量，使其不能超過(guò)壓實(shí)需要的最佳含水量或規(guī)范容許的范圍。

（2）基層碾壓成型后，要及時(shí)養(yǎng)生，保持基層表面含水量不受損失，更不能使其曝曬干裂。養(yǎng)生方法可視具體情況采用灑水、覆蓋砂或采用瀝青乳液等。對(duì)水泥穩(wěn)定類基層盡可能采用草袋覆蓋養(yǎng)生 7～14 d。

（3）養(yǎng)生結(jié)束后，應(yīng)立即噴灑瀝青下封層，并盡早鋪筑瀝青路面。

3.3.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）增加瀝青面層的厚度

通過(guò)增加瀝青面層厚度以防止基層反射裂縫。國(guó)際上通用的結(jié)論是需要將瀝青面層增加至15～25 cm。增加加鋪層厚度，一方面可以減少舊面層的溫度變化，并降低加鋪層的拉應(yīng)力，另一方面可以增加路面結(jié)構(gòu)的彎曲剛度，降低接縫處的彎沉差，減少加鋪層的剪切應(yīng)力。但單純依靠增加加鋪層厚度的方法有其弊端，一方面增加加鋪層厚度可能會(huì)受到路面標(biāo)高的限制，另一方面增加加鋪厚度，必將大幅度增加路面造價(jià)，而且在夏季高溫時(shí)瀝青混合料高溫蠕變易產(chǎn)生車轍。

（2）設(shè)計(jì)應(yīng)力吸收層

采用應(yīng)力吸收薄膜對(duì)緩慢反射裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展有明顯的效果，可使裂縫處相對(duì)位移產(chǎn)生的應(yīng)力傳到面層時(shí)大為減少，可明顯減弱裂縫尖端應(yīng)力的奇異性，降低應(yīng)力強(qiáng)度[3]。吸收薄膜的彈性模量越低，防裂效果越好。目前常用的應(yīng)力吸收薄膜采用土工織物、瀝青橡膠薄膜等。它們彈性模量較低、變形率大，且沒(méi)有低溫脆化問(wèn)題，效果比較理想。

（3）加鋪級(jí)配碎石層

結(jié)合國(guó)內(nèi)外類似工程經(jīng)驗(yàn)，采用具有一定厚度的優(yōu)質(zhì)級(jí)配碎石作為上基層，用半剛性材料作為下臥層，這種上柔下剛式的“組合基層”在很大程度上能夠防止和減少半剛性基層反射裂縫，同時(shí)級(jí)配碎石基層還能充當(dāng)具有排水功能的基層。級(jí)配碎石層是由特粗式級(jí)配瀝青碎石混合料組成，具有20%～35%的空隙率，它提供了一種散逸運(yùn)動(dòng)的方式，能夠把交通荷載與環(huán)境溫度作用下所引起的原水泥混凝土路面板產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)消散掉。目前，國(guó)內(nèi)將級(jí)配碎石作為半剛性基層與瀝青面層之間的中間層的設(shè)計(jì)尚不多見(jiàn)，但在美國(guó)、澳大利亞以及南非這些地方都有了較多應(yīng)用，且效果較好[4]。但與其他方法相比，增加級(jí)配碎石層的經(jīng)濟(jì)性較差。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，瀝青路面的常見(jiàn)病害危害性日益得到人們的重視，為了減少瀝青路面裂縫，要切實(shí)做好預(yù)防措施。從選材、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)各個(gè)階段嚴(yán)格控制，按國(guó)家現(xiàn)有規(guī)范規(guī)程做好設(shè)計(jì)工作，加強(qiáng)道路交通管理，就可以最大限度地減少路面裂縫。

[1]JTG D50—2006，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTG D30—2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]張曉飛.防止半剛性基層瀝青路面開(kāi)裂現(xiàn)象的技術(shù)研究[J].交通世界,2012,(13):267-268.

[4]詹海玲.半剛性基層瀝青路面反射裂縫綜合防治[J].公路工程, 2008,(1):122-123.

U416.217

B

1009-7716（2017）08-0071-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.022

2017-04-19

萬(wàn)赟（1985-），男，江西南昌人，工程師，從事道路建設(shè)管理工作。