学士学位论文—-沥青路面裂缝产生的原因及防治办法

1、南京交通职业技术学院毕业论文南克交通織業技佑學院毕业论文题目:沥青路面裂缝产生的原因及防治办法系 部: 专业名称: 班 级: 姓 名: 指导教师: 完成时间:目录0引言 （1）1裂缝产生原因（1）1.1横向裂缝（1）1.2纵向裂缝（3）13网状裂缝（4）14不规则裂缝（5）2预防措施 （5）2.1设计期间的预防手段 （5）2.2施工期间的预防手段（7）2.3运营期间的预防手段（7）3治理措施 （8）3.1横向裂缝的治理措施（8）3.2纵向裂缝的治理措施 （8）3.3网状裂缝的处理措施 （9）3.4裂缝处理的常规办法 （9）4结束语 （10）感谢词 （10）参考文献 （11）沥青路面裂缝产生的原

2、因及防治办法摘要：近年来，随着国民经济的快速发展，我国公路建设也发展迅速。沥青路面 因为具有养护时间短、行车舒服、适应性强、养护维修方便等优点而被广泛采用。 但是，沥青路面也存在种种缺点，如抗弯拉强度低、层面的温度稳定性较差等， 这些缺点容易产生各种病害，如果不及时处理会影响道路的使用性能，甚至造成安全事故。裂缝是最常见的病害之一，并且形式多样，主要有横向裂缝、纵向裂 缝、网状裂缝以及其他各种不规则裂缝。这些裂缝往往会对沥青路面产生或大或 小的危害。沥青路面的裂缝成因复杂，不同形式的裂缝需要相应的防治措施。 因 此，本文对沥青路面裂缝常见形式和裂缝产生的原因进行了分析，同时也提出了相应的防治措

3、施。关键词：沥青路面；裂缝；裂缝原因；防治措施The causes of cracks formation in the asphalt pavement and the prevention and treatment measures Abstract: In recent years, with the development of national economy, highway con struct ion is also develop ing rapidly in our coun try. Asphalt paveme nt is widely adopted owing t

4、o its advantagesof short curing time, driving comfortable, strong adaptability, convenient maintenance and so on. However, it has also some disadvantages,such as the low bending tensile strength, the poor level of surface temperature stability, etc, which easily give rise to various kinds of disease

5、s. Without treatment in time, they will affect the usability of pavement, and even lead to accide nts. Crack is one of the most com mon diseases,a nd it has various forms, main ly in cludi ng tran sverse cracks, l on gitud inal cracks, n et-shaped cracks as well as other various irregular cracks. Th

6、ese cracks tend to do harm to asphalt paveme nt. The cause of cracks is complex, and differe nt form n eeds corresp onding preve nti on and treatme nt measures. Therefore, in this paper, the com mon forms of cracks in the asphalt pavement and the causes of them are analyzed, and put forward the corr

7、esp onding preve nti on and treatme nt measures.Key words: Asphalt paveme nt; Crack; Causes; preve nti on and treatme nt measures南京交通职业技术学院毕业论文0 引言随着我国公路建设的发展，沥青路面在高等级公路建设当中成为了首选路面 类型。但不容忽视的一个问题是，由于汽车数量的增多，再加上超载现象频繁， 沥青路面的早期破坏越来越严重。我们知道，高速公路沥青路面的设计基准期是 15年，然而很多沥青路面在早期就不得不进行修理。通过调查发现，沥青路面 早期损害中，有很大一部

8、分病害属于沥青路面的裂缝或者由于裂缝没有及时修补 而产生的次生病害。由于沥青路面裂缝对行车安全、行车舒适度性以及沥青路面 的使用寿命息息相关，因此，研究沥青路面的裂缝具有很重大的意义。1 裂缝产生原因沥青路面出现裂缝的主要形式为：横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝以及其他 不规则裂缝。1.1 横向裂缝横向裂缝是沥青路面的常见病害之一， 它是与路面中线近于垂直的裂缝，裂 缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩， 而后逐渐发展，最后贯穿全部路面。如下 图所示：一般情况下，横向裂缝成因主要由三个：1.1.1 基层材料收缩引起的裂缝一方面在基层成型过程中，因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝，对 于新铺的基层，

9、随着混合料中水分的减少，会产生干缩应力，并且水分减少的越多越快，产生的干缩应力就越大。在已经产生干缩裂缝的基层上铺筑沥青面层，如果沥青层面较薄，基层的裂缝会由温度应力而使面层底部先开裂， 并很快形成反射裂缝。另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂（下文将做详述）。这两种收缩变形都会使层面承受拉力，当拉力超过沥青层面的抗拉强度时就会使 沥青路面底部拉裂，并随着温湿的循环变化及行车荷载的反复作用而导致沥青层 面底部开裂。1.1.2 沥青及混凝土的温缩引起的裂缝（1）低温收缩裂缝。因沥青是一种对温度比较敏感的粘弹性材料，热胀冷缩是沥青混凝土自身材料的一种性质：一方面，沥青混合材料在温度较高时具

10、有良好 的应力松弛能力，当沥青路面温度下降幅度较大时，沥青路面的拉应力来不及松 弛，从而导致路面的温度应力超过沥青混合料的极限拉应力，最终导致沥青路面的横向裂缝；另一方面，由于沥青混合料的热胀冷缩性能，在低温条件下，沥青路面具有收缩的趋势，但由于沥青路面与基层是一个整体， 这样沥青路面的这种 趋势就受到了约束，从而同样会产生路面的拉应力，如果这种拉应力超过了沥青 混合材料极限拉应力，就会形成上宽下窄的横向裂缝，这种温缩裂缝在北方温差 较大地区初冬一般宽度为35mm到严冬可加宽到10mm最宽达到20mm而到 春季则又缩回。（2）温度疲劳裂缝。这种裂缝主要发生在昼夜温差大的地区。由于温度反复升 降

11、导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应力变小， 加之沥青的 老化使沥青劲度增高，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。1.1.3 差异沉降引起的裂缝由路基不均匀沉降在路面上引起的开裂， 特别是在那些半填半挖段、高填方 路段，碾压比较困难，而且不容易做到均匀碾压，路基各部分在通车以后由于汽 车荷载和雨水的作用，造成不均匀沉降，在软土地基与非软土地基交界处、软土 地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处， 因地基或路基与构造物差异沉 降导致基层开裂，并反射到沥青层面，由此产生横向裂缝。此外，施工过程中出现的一些状况，也会导致沥青路面的横向裂缝。 沥青路 面要求连续施

12、工，并且正常条件下不得停工，但是由于天气、机械以及人员的休 整等各方面的原因，横向的路面接缝不可避免，如果冷热接缝处理不好，道路通 车后运营后，很容易发展成路面的横向施工裂缝，从而进一步引发次生病害。1.2 纵向裂缝纵向裂缝一般有两种：一种主要发生在紧急停车带或路肩部位， 其形状是沿 路肩边缘向内逐步扩大，呈月牙形，这种裂缝容易使路基发生滑移，危险性很大; 另一种是发生在行车道部位，多为纵向条带状，裂缝两端没有延伸到路堤边缘。 如下图所示：通常，纵向裂缝形成的主要原因有以下三个方面：1.2.1 地基原因有些路段处于丘陵低洼及河谷地段， 地基天然含水量较高，在设计及施工时 未做处理，在高填土后，

13、由于地基承载能力的差别出现不均匀沉降， 造成路面纵 向开裂。1.2.2 路基施工原因一方面，沥青路面全幅摊铺容易发生离析，并且沥青混合料随着布料器往两 侧送料时，温度下降过快，从而导致两侧的沥青混合料不易压实。 如果土基施工 时天气干燥，局部路堤填料土块粉粹程度不够，或者混合料摊铺时纵向施工搭接 质量不好，都会造成纵向裂缝；另一方面，沥青路面摊铺时，采用半幅摊铺或者 由于其他不可避免的原因形成纵向冷接缝，如果处理方式不当，也容易形成纵向裂缝。1.2.3 水的渗透破坏中央分隔外带、路表、边坡等处渗水，使局部路基受浸泡后承载力值降低， 在行车荷载的作用下，路基滑动产生裂缝。另外，如果填料若为弱膨胀

14、土，如施 工中未作处理，渗水后含水量变化，也会导致裂缝的产生。此外，边坡值小于设计值，边坡压实度不够和边沟过深使实际填土高度加大 而滑坡等也容易引起沥青路面纵向开裂。 同时，一些重型车辆经常沿一个车道行 驶也是造成纵向裂缝的重要原因。1.3 网状裂缝网裂是相互交错的疲劳裂缝，呈一系列多边形小块的网状开裂。它的初始形 态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵缝，而后在纵缝间出现横向和斜向连接 缝，即网缝其成因大概有以下几点：首先，施工前的设计问题关键原因之一。 如果路面结构设计不合理，路面材 料配合不当或搅拌均匀比例失衡等容易使沥青与石料黏结性差。沥青层厚度的计算设计要合理，假若厚度不足，会导致层间黏

15、结性差，在完工运营后水分容易渗 入形成裂缝。其次，原材料的选用不当也是导致裂缝的重要原因。 如果选用的沥青与沥青 混合料质量低，沥青延度差、抗裂性弱，会直接导致路面的开裂。同时，沥青混 合料拌和时间过长，搅拌温度过高或在储料仓储存时间过长， 会使沥青变硬，从 而对拉应力变敏感而产生裂缝。当然，沥青的老化使基层产生疲劳破坏， 也是导 致沥青面层形成网裂的重要原因，这跟原材料也是有关的。除此之外，在施工过程中路基局部压实度不足或者基层材料局部松散不成板 体，也会使路面的承载能力下降而形成裂缝 。在沥青公路运营过程中，由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填， 容易 导致水分渗入下层，使基层表面被泡软

16、，在行车荷载重复作用下，粉浆通过层面 裂缝及空隙被压到表面产生喷浆，基层表面被逐步淘空，产生网裂。其中，荷载型裂缝是沥青混凝土路面裂缝的一种，即主要由于行车荷载作用下产生的裂缝。例如，宁徐公路北段是江苏省连接南京与苏北的二级通道，路面宽9米，路面结构为“20cm二灰碎石+4cmAC1沥青砼+3cmAC1沥青砼”，从1999年开始，历经 几次翻修，可往往不久就出现大面积裂缝，表现形式为面呈龟裂状，裂缝纵横交 错，缝宽1mm缝间距离w 10cm裂缝面积1卅。通过调查，裂缝主要是体 现在沥青上面层，沥青下面层及基层(二灰碎石)基本完好，是典型的荷载型裂 缝。1.4 不规则裂缝不规则裂缝的块的最长边长

17、一般不超过 100cm并且裂缝形态没有规律。有 的裂缝在压力的持续作用下甚至接近粉碎状态，最终形成路坑。产生不规则裂缝的主要原因有：(1) 材料层之间或层下有夹层土。素土夹层遇水潮湿后，使路面承载能力下 降，载重车辆通过时容易被小幅度地弹起，表面容易产生不规则裂缝；(2) 基层厚度不足，而特别是在路基压实度不够或承载能力降低的情况下， 也会产生不规则裂缝；(3) 在沥青公路面层混凝土施工中，沥青混合料的油石比、搅拌温度掌握不 好，沥青混凝土路面在行车荷载的作用下也会产生不规则裂缝。2 预防措施2.1 设计期间的预防手段首先，选择基层材料时优先考虑用干缩系数和温缩系数小、抗冲刷能力强、 抗压性能

18、好以及抗拉强度高的材料，最好使用温度膨胀系数低的骨料以减少低温 收缩裂缝的发生，同时，基质沥青的含蜡量一定要控制在规定的极限范围内，含 蜡量是导致沥青混合料低温抗裂性差的一大因素。再者，要确定路面厚度，因为沥青路面作为柔性路面，必须根据其道路等 级、交通量、工程地质情况、道路基层情况和施工季节等综合因素计算确定设计 厚度。对于全新沥青道路的铺设而言，可以对各环节进行系统的设计；然而若作 为旧水泥路的改造，在确定沥青混凝土罩面层厚度时，则主要考虑结构强度因素， 另外，也要考虑沿线工程的控制、沥青混凝土最小摊铺厚度要求、罩面层与下层 的结合问题以及工程费用控制等，通过增加沥青面层厚度以防止基层反射

19、裂缝。 增加加铺层厚度，一方面可以减少旧面层的温差变化，并降低加铺层的拉应力； 另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切应力；同时也可以延长其疲劳断裂寿命。但单纯依靠增加加铺层厚度的方法有 其弊端，一方面增加加铺层厚度可能会受到路面标高的限制；另一方面必将大幅度增加路面造价；而且在夏季高温时沥青混合料高温蠕变容易产生车辙；同时会削弱由于旧水泥混凝土板作基层而产生的强基薄面的优势。国际上通用的结论是需要将沥青罩面层厚度增加至 1525cm此外也有实验证明，基层厚度由10cm增加到25cm时，其承载力提高为原来的3倍。除此之外，沥青混合料级配设计 也很有讲究，为了提

20、高路面抗滑能力和抗车辙能力，国内高等级道路普遍采用较 粗级配，但是因其用油量少、空隙率偏大、传荷能力消弱，所以容易产生裂缝， 导致耐疲劳能力降低。设计中应考虑其综合作用，并根据设计厚度选择适当的混 合料类型。同时还要根据当地的气候条件和交通情况做具体分析， 尽量相互兼顾。 当然，为提高沥青路面使用性能，还可以考虑以下两个途径：一是改善矿料级配， 采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SAM,二是改善沥青结合料，采用改性沥青。在前期路面设计时也有一些有效的措施可以采用，例如设计应力吸收层及 加筋层。它包括聚丙烯或聚醋织物和聚乙烯、聚丙烯或聚醋无纺织物。无纺织物 厚度为0.44mm模量为10Mpr 160Mp

21、a临界应力为5Mpa-20Mpa临界应变 40% 140%织物的厚度较薄，为 0.4mn0.7mm，而模量则较高，为 400Mp 150Mpa临界应变也为40%140%无纺织物夹层的主要作用与橡胶沥青应力吸 附夹层相似，而织物由于模量稍高，可对加铺层起少量加筋作用。通过国内外大 量实践经验证明，在沥青混凝土面层中加设应力吸收层及加筋层能有效防治反射 裂缝。应力吸收层是在罩面层与原路面之间设置隔离层， 主要采用弹性模量较小的材料，如土工布、砂、石屑等，目的是消除应力集中。例如，20世纪80年代初，英国诺丁汉大学布朗教授经过多年的试验和研究将塑料格棚应用于沥青路 面。他通过对比加铺和未加铺土工格棚

22、的沥青路面， 认为前者比后者可以推迟疲 劳裂缝出现达19倍，可以减少车辙50%力卩筋是采用强度和弹性模量较大的材料，如钢筋网、玻璃纤维格栅、纤维沥 青混凝土等，主要是提高罩面层的抗拉强度。此外，还可以使用嵌缝料，由于在 旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土罩面层时，常常在胀缝处出现反射裂缝，原因是嵌缝料不饱满或日久老化，因此建议采用耐水、耐油、耐大气老化等优良的 耐腐蚀性能和防水密封性的嵌缝料。2.2 施工期间的预防手段首先，沥青的选用十分关键，要挑选符合规范要求的沥青，特别是沥青针入 度、延展度、软化点指标必须严格把关。其次，在施工方面，基层混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工

23、规范容许的范围内，严格控制基层碾压时的含水量为最佳含水量的 0.9倍，压实度达到规范要求，碾压完成后 要及时保湿养护，防止基层干晒。养护结束后，立即喷洒沥青乳液，做成透层或 粘层，然后尽快铺沥青层面。值得注意的是，要合理组织施工，摊铺作业要连续 进行以减少冷接缝。当半幅施工或因特殊原因而产生冷接缝时，可以加设挡板或 切刀切齐，也可以在混合料尚未完全冷却前用镐刨除边缘留下毛茬的方式，但不适合在冷却后采用切割机做切缝。加铺另半幅或者接着上一段沥青路面施工前应 涂洒少量沥青。同时，在路基填挖结合部、新路与老路拼接处、软土地基与非软土地基交界 处、地基处理方法变化处以及三背填土的地方， 压实度一定要控

24、制好，变化处压 实度要均匀，切不可出现压实度较大的突变。此外，沥青混合料搅拌时间、出厂 温度、摊铺温度、碾压成型等温度控制必须严格规范要求进行，合理安排工期， 避免不利天气施工。制备沥青混合料时控制好加热时间和加热温度，不使沥青老化，加强碾压，使沥青混合料达到规定的压实度，也可以减少反射裂缝。除了上述的技术性措施之外，在施工过程中应选用熟练的摊铺机操作手， 并 选择两台前后错开同时施工，减少采用伞断面摊铺机。在摊铺过程中，应尽量避 免停机，注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。2.3 运营期间的预防手段加强养护，及时维修完善路基路面的排水设施， 确保路面排水顺畅，基层与 面层之间不得形成水槽。排水

25、系统要绝对保证排水功能的正常发挥，拦水带、急 流槽、边沟、截水沟一定要完整无损。若发现破坏要尽早修复，及时阻止雨水渗 漏挡墙的泄水孔一定要能顺畅泄水。在雨季之前，对排水系统一定要做全面的检 查和维护。此外，要注意保持路基路面的干燥，对路面上的杂物（石子等）及时 处理，保持路面清洁。同时，沥青路面的早期损坏应及时处理，避免基层破坏进 而加剧层面的破坏，延长路面大修时间，从而延长道路的使用寿命。负责道路管理与维护的相关部门要认真负责， 严格管理道路的运营，坚决打 击和惩治破坏道路的行为。3 治理措施3.1 横向裂缝的治理措施对于基层开裂引起的反射裂缝及沥青混凝土温缩等引起的横向裂缝，如缝宽较小可不

26、予处理。如宽度3mm可将缝隙刷扫干净，并用压缩空气吹净尘土后， 采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。如缝宽 5mm可将封口杂物清除，或 沿裂缝开槽后用压缩空气吹净，采用砂料式或细粒式热拌沥青混合料填充捣实， 并用烙铁封口。此外，对于由土基沉降引起的横向裂缝，如出现错台、啃边和裂 缝宽度大于5mm以上的，则需沿横缝两侧各50cm- 100cm范围开槽，挖出上面层， 按照第一种方法先将裂缝填实，然后沿横缝加铺玻璃格栅，重新摊铺上面层。为防止雨水沿裂缝渗透至路面结构，对于 2mnr 5mm的细裂缝，可用改性乳 化沥青灌缝。对于大于5mm的粗裂缝，可用改性沥青（如 BBS改性裂缝）灌缝。 灌缝前，必须

27、清除缝内及缝边碎粒、垃圾，并使缝内干燥。灌缝后，表面撒上粗 砂或3mmr 5mm石屑。3.2 纵向裂缝的治理措施首先，对于缝宽w 3mm的裂缝可不作处理；3mmr5mm之间的纵向裂缝，可将 缝隙刷扫干净，并用压缩空气吹净后，采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。 如纵缝进一步发展，出现啃边、错台且裂缝宽 5mm则需铣刨上面层和中面层（铣刨宽度为裂缝两侧各1m），并对裂缝按第一种方法先行填实，沿纵缝铺设玻 璃格栅，摊铺中面层，然后在中面层上沿纵向每隔5m加设1.2m的玻璃格栅，最 后再摊铺上面层。再者，对于尚未稳定的纵向裂缝，除了按第一种方法处理外，还应根据裂缝 成因，采取排水、边坡加固等措施，以

28、使裂缝稳定从而不继续发展。当然，对于 同横向裂缝相似的病症，治理方法可通用。3.3 网状裂缝的治理措施对于网状裂缝而言，如夹有软弱层或不稳定结构时，应将其铲除。如因结构 层积水引起网裂时，铲除面层后，需加设将路面渗透水排出至路外的排水设施， 然后再铺筑新混合料。此外，如强度满足需求，网状裂缝出自沥青面层厚度不足 时，可采用铣削网裂的面层后加铺新料来处理。 加铺厚度按现行设计规范计算确 定；如在路面上加罩，为减轻反射裂缝，可采取各种“防反”措施进行处理。由于路基不稳定导致路面网裂时，可采用石灰或水泥处理路基，也可注浆加 固处理，深度可根据具体情况确定，一般为 2040cm。消石灰用量5%-10%

29、或 者水泥用量4%6%待土路基处理稳定后，再重新做基层、面层。3.4 裂缝处理的常规办法笔者认为，无论沥青路面裂缝以怎样的病症形式存在， 都有相应的方法处理 和补救。下面简要介绍几种常规的治理措施：3.4.1 灌缝灌缝是最常用的裂缝处理措施之一。对于缝宽w 2mm的裂缝，可沿裂缝涂刷 少量稠度较低的沥青；对于缝宽在 2mm5mnm勺裂缝，可将稠度较低的热沥青灌 入缝内，灌入深度需大于缝深的2/3，填入干净石屑或粗砂，捣实并清除缝外的 沥青与石屑；对于缝宽5mm的裂缝，应清除已松动的裂缝边缘，然后用热拌沥 青混合料填入缝中，捣实，缝内潮湿时应采用乳化沥青混合料。3.4.2 铺筑封层对于较细较密的裂缝，可使用上封层进行处治，铺设上封层之前，必须彻底 清除打扫干净下卧层，对裂缝进行处理。下卧层处理好后，对二级及二级以下公 路的旧沥青路面可采用普通的乳化沥青稀浆封层， 也可在喷洒道路石油沥青后撒 布石屑或砂后碾压作封层；对高速公路、一级公路裂缝处可铺筑微表处。但是这 种方法对于裂缝的初发阶段可以延缓裂缝的发展，不能很有效地解决沥青路面裂 缝的问题。343 加铺罩面只有当旧沥青路面出现大面积网裂、 龟裂及车辙等病害时，影响路面