城市沥青路面的裂缝成因及解决措施

黄木源

【摘要】沥青路面出现裂缝是各城市沥青路最常见的现象，近年来人们更加重视沥青道路的治理，但仍未取得彻底改善。沥青路面产生开裂的原因及类型多种多样。本文分析了城市沥青路面产生裂缝的原因，并提出相应的解决措施。

【关键词】沥青路面；裂缝；成因；解决措施

随着我国经济的飞速发展，人民的物质生活水平越来越高，对城市道路也有较高的要求。要想提高城市道路的工程质量，改善城市的交通服务设施，必须加强道路的防治工作。

1.城市沥青路面产生裂缝的原因

1.1反射型裂缝

目前，我国的沥青道路设计规范普遍提倡沥青路面应用半刚性基层，因此，各城市的沥青路面仍然出现，由于半刚性基层的干缩裂缝或者温缩裂缝而造成的半刚性路面的对应裂缝与反射裂缝。将半刚性材料应用于沥青道路的半刚性基层，可有效降低基层底部因车辆荷载产生的拉应力，甚至比半刚性底基层底部产生的拉应力还低，有助于半刚性基层应对车辆荷载的持续作用。

反射裂缝的成因是位于沥青面层底部的半刚性基层已产生开裂，而且存在水平位移与垂直位移[1]。水平位移是由于水分或者气温发生变化而导致的裂缝膨胀与收缩，垂直位移是由于与车辆荷载造成的路面下层构造在开裂部分的差动位移。良好的沥青路面层在气温较低的环境下，出现裂缝的半刚性基层的水平位移致使直接在开裂处的面层下形成较大的拉应力，因温度较低致使沥青面层变硬，它能承受的拉应变或拉应力较小，所以容易引起开裂，而且开裂的延伸范围是从下往上的。沥青面层的厚度越小，就越容易引起反射裂缝。对于刚铺的半刚性基层，随着混合材料中水分含量越来越少，其形成的干缩应力与干缩应变却随之快速上升。

1.2 非荷载型裂缝

沥青路面的非荷载裂缝主要是温度裂缝，温度裂缝包括温度疲劳裂缝与低温收缩裂缝。温度疲劳裂缝，是因为温度反复变化引起沥青路面温度应力出现疲惫状态，沥青混合材料的极限劲度模量减小，同时由于沥青的老化导致沥青劲度增加，应力松驰度下降，结果超出抗拉强度的极限而形成裂缝。沥青路表面出现开裂后，若温度降低，则裂缝尖端会形成较强的应力集中，致使裂缝逐渐向下扩展甚至穿透全部沥青面层，而沥青面层底部与基层表面的粘连作用，将使裂缝形成下窄上宽的现象。低温收缩裂缝通常是横向的，主要是因为沥青道路宽度有限，收缩受路面构造的相互作用较小[2]。沥青材料在高温下，应力松驰性能较好，温度增减造成的变形不会引起过强的温度应力，但是当温度急剧降低时，沥青材料会慢慢变硬且逐渐收缩。与此同时，半刚性基层的内部将形成拉应力，当拉应力混合料的应力松驰度不及温度应力增大时，混合料劲度将快速上升。

1.3荷载型裂缝

形成荷载裂缝的主要原因，是由于各城市的交通量快速上升及过重负荷车辆逐日增多。沥青道路的半刚性基层底部在车辆的荷载作用下产生较大拉应力，当该拉应力超过半刚性基层的抗拉强度时，其基层底部就会产生开裂[3]。在车辆不断的荷载作用下，裂缝渐渐延伸到沥青路表面，裂缝一般较为稠密，甚至形成网状裂缝，严重情况下会造成车辙或者下陷。

2.防治城市沥青路面开裂的措施

2.1 遵循防治裂缝“三步骤”

防治城市沥青路面开裂主要包括三个步骤：第一，确定产生裂缝的类型，掌握裂缝形成的具体原因；第二，寻找各种可有效控制裂缝形成及发展的因素；第三，制定出合理的解决措施。例如，对于温度裂缝的防治，可先确定裂缝的类型是温度疲劳裂缝或者是低温收缩裂缝，若为温度变化引起的收缩裂缝，则可进一步分析造成温度裂缝的原因，沥青混合材料因为温度的突然降低而引起收缩开裂。再寻找造成沥青混合材料出现低温开裂性能的各种因素。针入度是反映沥青粘稠度的主要指标，它能够有效反映出沥青在低温环境下的变形情况，随着针入度的不断增高，沥青逐渐变软，而低温抗开裂性能却逐渐增强[4]，所以针入度是引起沥青混合材料低温抗开裂的主要因素之一。另外，集料的颗粒直径大小、集料与沥青的粘连作用、基层的影响、沥青路面的面层厚度等，均对沥青混合材料低温抗开裂具有一定的影响。分析多种影响因素之后，再确定造成此裂缝的主要原因，进而制定出防治裂缝的具体措施。

2.2 加强材料选择及施工质量

首先，应选取低温延伸功能较好、温度敏感性较小、应力松弛功能较好的沥青混合材料。选取吸水率较小的集料，使用多棱角的机制进行碎石，在沥青混合材料中加入纤维、使用天然沥青改性沥青及聚合物改性沥青。其次，采用合理的沥青混合材料及沥青路面结构，适当增大沥青面层的厚度，进而有效防治沥青路面产生低温裂缝。选用柔性基层或者在沥青面层与半刚性基层之间铺设一层碎石加以过度，降低半刚性基层裂缝和温缩裂缝的相互作用。选择摩擦系数大，表面粗糙的基层有助于防治沥青路面开裂。最后，加强道路施工质量控制。对新铺的道路进行充分的碾压，确保其压实度，加强对道路空隙率的控制。严格避免道路施工过程中多种工序的相互干扰，严禁施工污染。尽量避免沥青混合材料的离析，强化混合材料的铺设质量，尽量避免冷接缝，完成排水井等人工建造物的接头。

2.3 重视反射裂缝及疲劳裂缝的防治

由于我国大多数沥青路面的基层均选用半刚性材料，所以反射型裂缝的防治倍受人们关注。总体而言，有效防治半刚性基层沥青路面产生裂缝主要包括下列三种措施：一是减低半刚性基层材料的收缩能力，增强其抗开裂能力，最大程度减少基层出现开裂。二是合理采用沥青层与隔离基层收缩裂缝，尽量减少基层的收缩开裂对沥青面层的影响。三是合理增大沥青面层的厚度，尽量降低发生反射裂缝的可能性。

疲劳裂缝主要包括从上往下的表面裂缝和从下往上的疲劳裂缝，针对沥青路的疲劳裂缝，人们普遍采用的防治措施有：（1）设计时详细验算层底的拉应力，保证沥青面层的适宜厚度。（2）选取良好的沥青混合材料，应用性能较高的沥青混合材料面层，加强对沥青混合材料空隙率的控制，重视喷射粘层油，强化各层间的粘结作用[5]。（3）采用耐老化性能较好的沥青混合材料，必要时使用抗老化性能的改性沥青，在沥青层层底铺设应力扩散层与应力吸收层。（4）严格加强道路施工的压实度，以及道路成型后的剩余空隙率，对沥青混合料的离析进行最大化改善。（5）加强对道路的密切监护，及时对裂缝进行处理改进，防止裂缝的进一步扩大。

3.结束语

综上所述，道路铺设沥青面层前，应针对形成裂缝的多种因素，实行有效的裂缝防治措施，最大限度减少沥青道路开裂的现象，提高道路的使用性能及使用寿命，进而促进国家经济效益与社会效益的提高。

【参考文献】

[1]朱振宇.沥青路面的裂缝及预防[J].黑龙江科技信息.2010(08).

[2]赵周文.浅谈公路沥青路面的预防性养护[J].甘肃科技.2011(05).

[3]于莉.论沥青路面裂缝产生类型与治理措施[J].黑龙江科技信息.2011(16).

[4]杨松.浅谈公路沥青路面裂缝的预防和处理[J].青春岁月.2011(04).

[5]董正阳，刘蓬.季冻区沥青路面裂缝、坑槽成因分析及维修对策[J].中国新技术新产品. 2011(08).

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。