高速公路路面裂纹问题探析

1、高速公路路面裂纹问题探析【摘要】裂缝是高速公路各种病害的先期表现，所 以对于裂缝的处理显得尤为重要。本文介绍了裂缝形成机 理，分析了沥青路面裂缝形成的原因，探讨了高等级公路裂 纹治理对策。【关键词】高速路面裂纹中图分类号：u412. 36+6文献标识码：a文章编号：前言高质量的沥青路面，对于延长其使用寿命具有重要的经 济意义，研究表明，水稳基层不产生裂缝是不可能的，沥青 路面不产生裂缝也是不可能的，但采取有效可行的预防和 处治措施，使收缩裂缝尽可能减少，从而延长路面使用寿命 是可以做到的。结合商周高速公路施工实践，本文阐述了沥 青路面裂缝产生机理、控制措施及施工工艺，以提高沥青路 面的施工质量

2、。一、裂缝形成机理沥青路面收缩裂缝产生的原因主要有两类：一类是由 于半刚性基层材料所固有的温缩和干缩特性。随着半刚性基 层深度的增加，其内部温差逐渐减小，在内部存在一定温度 梯度。由于表层失水量大，深层失水量较小，这样就存在失水 梯度，因而产生温缩应力和干缩应力，在两者共同作用下，产 生收缩应力。当半刚性基层收缩应力超过其抗拉强度时就有 可能在养生阶段发生裂缝，裂缝再通过面层与基层接触面应 力传递，使基层裂缝反射传播至面层，就是反射裂缝；另一 类是厚度在8-10 cm以上的沥青路面面层在气温急剧下降情 况下，易产生温缩裂缝。可见沥青面层的温缩同样也存在上 述模式，即温度梯度。当沥青路面面层材料

3、的应力松弛性赶 不上温缩应力时，就有可能产生温缩裂缝。二、沥青路面裂缝形成的原因1、无机结合料干缩特性的机理当无机结合稳定材料经拌和压实后，由于水分的挥发和 混合料内部的水化作用，混合料的水分不断地减少。由此发 生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿物晶 体或凝胶体间层间水的作用和炭化收缩作用等引起无机结 合料稳定材料体积收缩。2、无机结合料温缩特性的机理半刚性材料是由固相（组成其空间骨架的原材料的颗 粒和其间的胶结物）、液相（存在于固相表面与空隙中的水和 水溶液）和气相（存在于空隙中的气体）组成，所以，半刚性材 料的外观胀缩性是三相的不同温度收缩性的综合效应的结 果。一般气相大部分

4、与大气贯通，在综合效应中影响较小，可 以忽略。原材料中砂粒的温度收缩系数较小，粉粒以下的颗 粒温度收缩性较大。半刚性材料的温度收缩的大小与结合料 类型和剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、龄期等有关。3、半刚性基层一般在高温季节施工成型初期基层内部含水量大，且尚未被沥青面层封闭， 基层内部的水分必然要蒸发，从而发生由表及里的干燥收 缩。同时，环境温度也存在昼夜温度差，因此，修建初期的半 刚性基层同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用，所以必 须注意养生保护。4、干缩裂缝和温缩裂缝引起的纵向裂缝在实际施工中 较为少见产生纵向裂缝的大部分原因是由于路基的不均匀沉降 引起的。我国的高速公路路基与国外相比

5、普遍较高，施工后 的沉降是难免的，尤其是在软土地区。目前我国路基设计规 范对软土地区路基变形的控制是采用施工后总沉降量(对 高度公路则是通车后15年内的总沉降量)，即对一般路段的 施工后总沉降量为不大于30 cm。三、高等级公路裂纹治理对策1、提高路基工作区的强度和稳定性(1) 路基工作区的强度主要是在填筑过程中形成的，必 须严格控制路基的填筑工艺，确保路基强度，填筑材料首选 石、砾、砂类土，其次选用含砾、砂低液限粘土，再次选用低 液限粘土，粉质土和有机土不能用于填筑路基。(2) 压实度是反映路基强度的重要指标，也是提高路基 强度和稳定性的最经济、最有效的技术措施，施工中必须严 格检测控制，使

6、其达到规定值。(3) 降低地下水位是提高路基强度的重要措施。路面底以下80cm路床是路基的关键部位，它直接承受和吸收路面的 扩散应力，要有足够的强度和稳定性。当开挖后发现底下渗 水，不论流量大小都要处理。填方地段要采用较好的材料填 筑，土质差的地段要进行换填处理，确保其强度和稳定性。2、选择防裂性能好的材料(1) 选用抗冲刷能力好，干缩、温缩系数小、抗拉能力高的半刚性材料作基层，最好使用温度膨胀系数低的骨料半刚 性基层材料层中掺入30%50%的24cm粒径碎石， 可减少收缩裂纹,并提高碾压中抗拥推能力。(2) 选用松弛性能好的优质沥青做面层，保证沥青的针 入度、延度等指标;在缺少优质沥青的情况

7、下,应采用某些添 加剂或聚合物以提高沥青的低温抗裂性能及高温稳定性能。(3) 采用密实型沥青混凝土面层。空隙率对面层的疲劳 寿命有很大影响，密实型沥青混合料在使用中沥青硬化缓慢, 同时也延缓了裂纹的扩展。(4) 沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐 磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性好的材料如果集料呈酸 性，则应填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，同时应尽量降低集料的含水量，尽可能使用人 工砂代替原形颗粒的天然砂。(5) 沥青混合料的级配也是一项重要因素，在合理选配 混合料级配时，应兼顾其高温稳定性，疲劳性能和低温抗裂 性能以及路表特性和耐久性等各方面的要求。(6)

8、 在条件允许的情况,可以采用间断级配、大空隙、密 实型的沥青玛蹄脂碎石(sma)混合料或改性沥青sma混合料, 其具有良好的高温稳定性、低温抗裂性能，抗车辙性能好、 使用寿命长，是防裂路面设计中选用的一项新技术。(7) 采用橡胶沥青或聚合物改性沥青在沥青混凝土表面 作封层，可进一步提高表面层的抗温度裂纹能力(或可作为 预养护手段)。3、基层的合理厚度基层是主要承受竖直应力的承重层。大量试验证明，当 增加基层厚度时，承载能力也会迅速增加。4、适宜增加面层厚度由于基层材料的干缩或低温收缩而开裂，会导致面层也 相应发生反射裂纹，这时宜加厚面层。可以有效的防止受拉 疲劳裂纹，还可以降低车辆荷载引起的剪

9、应力。5、设置应力吸收层(1) 在基层与面层之间铺橡胶沥青中间层、预制织物膜 带条、土工织物或土工格栅中间层、低黏度沥青混凝土层等 均匀应力吸收层。(2) 采用应力吸收薄膜，对减缓反射裂纹的产生与扩展有明显的效果。可使裂纹处相对位移产生的应力传到面层时 大为减少，明显降低应力强度因子。而吸收薄膜的弹性模薰 越低，防裂效果越好，可见应力薄膜应选用低模量高韧性、大 变形率的材料为好。就目前常用的材料而言，土工织物与沥 青橡胶薄膜的弹性模量都较低，变形率较大。不存在低温脆 裂问题，效果更佳。(3) 用土工格栅加筋沥青路面的主要功能，是控制车辙、反射裂纹和疲劳裂纹，不同类型格栅性能显著不同。(4) 橡

10、胶沥青吸收膜，是使用废橡胶磨细的粉与热沥青搅拌后，施于面层中间，形成一薄膜或与砂石成一薄层。有试 验结果表明，此应力吸收层在面层中间效果最佳。6、施工过程中控制裂纹(1) 严格半刚性基层碾压时的含水量，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规范容许的 范围内。半刚性基层碾压完成后，要及时养生。碾压完成后 或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或粘层，然后 应尽快铺筑沥青面层。(2) 控制好制备沥青混合料时加热时间和温度，加强碾 压，可减少反射裂纹。为减少路面裂纹的出现。应在铺设沥 青面层前，就采取裂纹预防措施和处理技术。特别是在道路 建设初期采取措施阻止裂纹的形成，这将大大减少裂纹的产 生。结论由于沥青路面裂缝的存在，加速了路面使用功能的降 低，缩减了路面使用寿命，提前了路面大中修或局部维修, 加大了高速公路的营运成本。因此对沥青路面裂缝这一早期 破