天津市公路沥青路面面层裂缝成因分析及防治对策研究.doc

天津市公路沥青路面面层裂缝成因分析及防治对策研究摘要：从产生机理和现场调查两方面，对天津市公路沥青路面的裂缝病害成因进行了分析，并据此从材料、设计、施工等角度列举了若干适用的裂缝防治措施。关键词：沥青路面；裂缝；防治对策abstract: the mechanism and field survey produced from two aspects of the asphalt pavement of tianjin road diseases.it cracks are analyzed, and accordingly from material, design and construction, introduces some examples of applicable angle crack prevention and control measures.keywords: the asphalt pavement; crack; countermeasures to prevent and control0研究背景自我市80年代开始修筑高等级公路以来，沥青路面的病害也一直是困扰着道路工作者的难题。近年来，随着交通量、车辆荷载的日益增大以及新建高速公路的大量修筑，路面病害体现出了时间早、发展迅速、治理难度大等发展趋势；且在以往常见、多发病害类型的基础上，又出现了一些新的变化，其突出特点是损坏期提前。对此，很多道路工作者凭经验对路面病害的起因和发展提出了很多看法和推测，但是目前路面病害的研究焦点大都集中在半刚性基层本身的缺陷及其对其上结构层的影响方面，单纯深入分析面层本身病害尤其是裂缝这种最常见的路面病害的研究并不多见。故而本文期抛开路基及基层原因对面层的影响，而是从面层本身出现裂缝病害的成因分析出发，结合现场调查，探寻一些对其有效诊断和处治的措施，打开路面裂缝病害防治研究新的思路和视野。1沥青路面面层裂缝病害成因分析沥青路面结构面层的裂缝按其方向和成因可分为纵裂、横裂、龟裂、网裂和块裂等。限于本文的研究范围，仅讨论温缩裂缝、自上而下的表面裂缝、自下而上的疲劳裂缝（龟裂、网裂）等。温缩裂缝：一般认为，沥青路面面层的低温开裂有两种形式，一种是由于气温骤降造成面层温度收缩，在有约束的沥青层内产生的温度应力超过沥青混合料的抗拉强度时造成的开裂。另一种是温度疲劳裂缝，由于气温的反复升降导致沥青混合料温度应力疲劳，以及混合料的极限拉伸应变减小，应力松弛性能降低，最后导致在并不太大的温度应力下即可开裂。温度裂缝大多为横向裂缝，间距变化在数米至100米之间。当路面宽度大于裂缝间距时，还可能产生纵向裂缝，从而形成块状裂缝。温度裂缝破坏了沥青路面的整体性及连续性，而且为水分渗入使基层甚至路基软化，导致路面承载力下降，还为冻融提供了条件。此外，温度裂缝对沥青加铺层的影响（反射裂缝）也不容忽视。自上而下的表面裂缝：以往传统的认识都认为路面一旦出现纵裂和网裂，都是因为承载力不足引起的结构性破坏，这种裂缝是从下面层弯拉破坏开始向上发展并达到路表的。然而在对我市出现裂缝病害的路面钻芯调查可知，有相当部分的路面裂缝属于表面裂缝，有的孤立，有的成网裂，但是此种表面裂缝是从路表开始，逐渐向下发展的，性质完全不同的裂缝。有的芯样裂缝仅限于表面层；有的发展到中面层，由于中下面层联结良好，尚未贯通；有的表面层与中面层联结良好，但中下面层之间已经脱开，裂缝贯通上面两层。分析其原因也很单纯，是由于沥青路面的表面层或中面层与下面的沥青层脱开所致，之所以脱开其原因是由于施工时的层间污染。因此，解决好层间污染问题是我市沥青路面施工过程中必须重视的当务之急。自下而上的疲劳裂缝（龟裂、网裂）：自下而上的疲劳裂缝是传统的柔性路面力学模式最典型的结构破坏，当路面结构在重复荷载作用下，沥青层的层底拉应变大于极限拉伸应变时，路面将发生疲劳损坏。其初期阶段表现为相互交错的裂缝，继而发展为锐角多边形裂块，形成龟裂、网裂，并时常伴有沉陷和唧浆现象2。根据弹性层状体系理论下半刚性基层沥青路面计算表明，假定沥青层几层都是连续的一个完整的整体，无论沥青层与基层是处于连续还是滑动状态，基层都是在沥青层之前先发生疲劳损坏，逐渐由整块变成大块、小块，直至碎块，当初按整体设计的沥青层肯定会显得承载能力不足，从而疲劳损坏。在这种情况下，裂缝将从底部开始，向上扩展，最后导致沥青面层网裂而彻底破坏1。2裂缝病害的防治对策以上分析了我市公路沥青路面面层常见的裂缝病害及其成因，总的来说，造成此类病害或早期损坏的外因不外乎交通量和超载车的问题，而内因则基本可以归结为管理、设计、施工及养护等各环节的问题。我们必须进行深入的调查研究，探求其发展的客观规律，并结合已有的使用经验，才能制定合理适宜的裂缝病害防治对策。2.1温缩裂缝温缩裂缝从某种意义上说，是属于一种正常的力学行为，要从根本上解决其是不现实的。下面仅从材料、设计、施工等角度列举一些适用于我市防治温缩裂缝的措施。2.1.1认真选择材料(1)注意沥青的油源，选用针入度较大、温度敏感性小（pi大）、低温延度大的沥青，使用掺加纤维的聚合物改性沥青，从改性沥青性能来说，改善感温性是最根本的措施。(2)采用吸水率小、100%轧制碎石的集料拌制沥青混合料，采用低温延伸及应力松弛性能好的沥青混合料。2.1.2精心设计、选择合理的沥青路面结构(1)适当增加沥青面层厚度，可有效的防治沥青路面低温开裂。(2)采用柔性基层，或在半刚性基层和沥青层之间设置级配碎石过渡层，减少半刚性基层开裂与温缩裂缝的综合作用。(3)选择空隙率小、不透水的密级配沥青混凝土作为路面结构层，设计空隙率宜降低采用2%4%。尽可能采用间断级配抗滑表层或沥青马蹄脂碎石混合料（sma）作表面层。2.1.3认真施工(1)充分碾压，压实度最好提高到98%以上，有效的降低施工结束时的残余空隙率至小于6%。(2)严防施工过程中的工序交叉干扰，杜绝施工污染。尽可能在同一年内完成基层和沥青面层的施工，并确保沥青面层成为一个整体。(3)改善沥青路面压实度检验方法，尽量减少取样钻孔的频度，钻孔处必须仔细回填，不留缺陷。钻孔处经常是温缩裂缝的发源地。2.2疲劳裂缝两种疲劳裂缝，一种是自上而下的表面裂缝，一种是自下而上的疲劳裂缝，如何防治目前尚缺乏系统的研究。这里仅从机理角度出发作一些很简单的探索。1.实施有效的路政管理，严格限制超限、超载车的通行。2.设计路面结构容许弯沉时适量留有余地，考虑部分超限车的轴载作用。3.确保沥青层有足够的厚度，进行层底拉应力（应变）验算。4.将沥青层的最下层做成高抗疲劳层，采用耐老化的改性沥青，在确保抗车辙能力的基础上增加沥青用量，采用较稀的沥青。5.强化喷洒粘层油，使各沥青层粘结良好，