沥青路面裂缝成因与防治措施-修改稿.doc

高路公路沥青路面裂缝分析与防治山东省交通工程监理咨询公司 徐志强 赵玉峰山东基建股份有限公司 刘 航摘要： 本文结合我国高速公路目前广泛采用的半刚性基层沥青路面，对沥青路面的裂缝类型、裂缝成因进行了论述，并就新建道路的裂缝预防、旧路维修时的裂缝处治提出了防治措施。主题词：半刚性基层沥青路面 裂缝 分析 防治措施一、前言路面开裂是沥青路面最主要的破坏形式之一，根据沥青路面开裂的主要原因，裂缝可以分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。荷载型裂缝是主要由交通荷载作用而产生的疲劳裂缝，其开裂方式主要为剪切型。非荷载型裂缝，即不是由交通荷载引起的裂缝，主要是温度裂缝。温度裂缝包括低温收缩裂缝与温度疲劳裂缝，均为张开型开裂方式。二、路面裂缝的成因1、荷载型裂缝的成因在车轮荷载作用下，半刚性基层的底部会产生拉应力，若该拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度，则半刚性基层的底部就很快开裂。在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展到上部，并使沥青面层也开裂破坏。2、低温收缩裂缝的成因随着温度逐步下降，沥青材料变得越来越硬，并开始收缩。由于沥青面层在路面中是受到约束的，当气温大幅度下降时，沥青面层中产生的收缩拉应力一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂。低温收缩裂缝主要是沿路线方向分布的横向裂缝。3、温度疲劳裂缝的成因在太阳照射强烈、日温差大的地区，沥青面层昼夜温差相当大，会产生较大的温度应力，并且日复一日地反复作用，使沥青面层产生疲劳开裂。温度疲劳裂缝在北方冰冻地区和南方非冰冻地区都可能发生。三、新建道路的裂缝预防（一）道路结构设计1、路面排水和防水措施（1）设置沥青面层防水层应至少将沥青面层中的一层按密级配（不透水层）要求来考虑，或专门设置一层隔水层来防水，以减少面层渗水。（2）设置沥青下封层为防止面层渗水滞留在基层表面，使基层表面软化，宜在干净的基层表面上设置一层沥青薄膜下封层。（3）硬路肩排水设计设置平路缘石，硬路肩横坡应较路面横坡大0.5%1%，以使路表横向流水排泄顺畅。在硬路肩下设置垫层或横向盲沟，将路面结构内的水通过路肩排水引出路基之外。（4）中央分隔带排水设计中央分隔带应设置纵向排水渗沟，并通过埋置在路基顶部的横向排水管将下渗水排出。2、确定路面各层厚度道路结构必须能适应所承受的交通荷载水平和温度条件。半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层（基层和底基层）来完成，主要承重层为半刚性基层，无需用增厚面层来提高承载力。615cm不同沥青面层厚度的弯沉值没有明显差别。（二）原材料选择和配合比设计1、基层（1）首先选用抗冲刷性能好、干缩系数小、温缩系数小和抗拉强度较高的半刚性材料作基层。为此应尽量采用水泥稳定粒料或密实式石灰粉煤灰稳定粒料作基层。（2）强度高、收缩性小的水泥粒料和二灰粒料基层上有较厚的沥青面层时，基层一般不会先于沥青面层产生低温收缩裂缝。（3）对水泥稳定粒料，应限制水泥用量不超过6%，以减少其收缩性。2、面层（1）选用松弛性能好、温度敏感性小并且符合重交通道路石油沥青技术要求的优质沥青作沥青面层。在条件许可的情况下，宜采用改性沥青（使用SBS、SBR、EVA或废橡胶粉等来改善沥青的性质），或向沥青混合料中添加石棉纤维，以提高其抗裂能力。（2）集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性好、与沥青粘附性好的材料。如果集料呈酸性，则应添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，同时应尽可能使用人工砂代替圆形颗粒的天然砂。（3）在马歇尔稳定度满足要求的前提下，应优先选用针入度较大的沥青。路面各层应该采用密实式沥青混凝土，其室内设计空隙率为3.04.5%，现场压实后的空隙率不应大于6%。（4）最好采用SMA或SAC（多碎石沥青砼）作表面层，在提高抗滑性能的同时，又不降低其抗温度裂缝的性能。（三）路面各层施工结构层之间粘结不良和施工不良的纵缝与施工缝，会产生本可轻易避免的裂缝。要保证在铺筑沥青面层之前，半刚性基层不产生收缩裂缝。1、基层（1）半刚性基层施工应严格控制其碾压时的含水量不超过最佳含水量，或控制在施工规范容许的范围内。碾压完成后及时保湿养生；养生结束后，立即作透层或下封层，不能让基层曝晒变干开裂。（2）新铺基层在施工初期可以使用预开裂技术，预先制造顺直、规则的裂缝。目前常用的预开裂技术有结构层顶部切槽、沥青乳液接缝、嵌入硬质波浪形夹片、嵌入柔性塑料带和结构层底部预开裂。2、面层（1）沥青面层的施工气温不宜低于10。如果施工时环境温度较低，摊铺后的沥青混合料表面温度就会迅速下降，而其中下部温度降低较慢，在碾压时，表面就会出现裂缝。（2）沥青面层的碾压温度也不能太高。碾压温度过高，混合料就压不密实，就会出现推移，发生微裂。应根据沥青的粘度-温度曲线，以沥青运动粘度为（280 + 30）mm2/s时的温度作为压实温度，使压实后的空隙率不大于，因为现场压实后的空隙率过大（），则路面透水性增大，沥青易老化，从而容易导致沥青面层产生裂缝。但是沥青路面的空隙率也不是越小越好，开放交通后的最终空隙率应不小于3%，因为如果空隙率过小（3%），则沥青路面又易出现泛油现象。四、旧路维修时裂缝处治众所周知，简单地加铺薄层沥青材料修复开裂路面不是长久之计。如果没有采取特别的预防措施，旧路中的裂缝将会迅速扩展贯穿新的加铺层。因此，在维修养护时就应采取相应的裂缝处理措施，并选用合适的加铺层体系。（一）原有裂缝的处理措施用沥青或改性沥青注入裂缝或接缝，以阻止水渗入下部结构层；或用一层12mm厚、1020cm宽的弹性沥青层覆盖裂缝，以改善路表防水性能。（二）采用加铺层体系加铺层体系由铺设在旧路面层上的整平层、夹层和沥青加铺层组成。在旧路结构层和新铺沥青层之间使用夹层的目的，就是通过降低加铺层内应力和应变来延缓加铺层中裂缝的形成和扩展。1、整平层整平层是铺筑在旧路表面上的沥青材料层，主要为夹层提供一个平整的表面。整平层通常采用最大粒径约7mm的密实式沥青混合料。2、夹层夹层由夹层材料组成。通常使用的夹层材料有沥青碎石、沥青砂、应力吸收薄膜、无纺土工布、土工格栅和钢筋网。应根据夹层材料的不同类型，采用特殊的锚固或铺筑方法使其与下层完全粘结。3、沥青加铺层（1）加铺层厚度增加沥青加铺层厚度可以有效地延迟路表出现裂缝的时间，加铺层越厚，起始裂缝扩展到路表的路线距离就越长。但是其厚度也不能过大，因为对厚加铺层来说，裂缝通常会从沥青面层的顶部开始，然后向下扩展并与下层裂缝相连通，形成对应裂缝。（2）加铺层配比设计沥青混合料抗裂能力主要取决于骨料特性、沥青剂量和粘结剂特性。骨料特性主要表现在膨胀系数（温度敏感性）及其与粘结剂的粘附性上。粘结剂直接影响到沥青混合料的回弹变形能力、自我愈合能力和抗老化能力。为此，应选择具有一定粘性的粘结剂。聚合物改性沥青 使用的聚合物主要有SBS和EVA。聚合物改性沥青比纯沥青温度敏感性更小，粘性更高。使用废橡胶粉改性沥青 在沥青中掺入回收的废橡胶粉末，会形成更高的粘度。纤维改性沥青 添加纤维改性，可以使混合料富含沥青，因而具有更好的抵抗老化、疲劳和开裂的能力。五、结语总而言之，沥青路面的裂缝预防离不开精心施工，旧路裂缝的处治也离不开精心维修，只有提高施工管理水平