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1、浅谈高速公路沥青路面裂缝的成因及防治中国矿业大学徐海学院 土木091班 戴永红摘要：为了达到在高速公路沥青路面裂缝的预防与产生之后的处理方法的目的，分别研究了疲劳裂缝、收缩裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、反射裂缝、滑移裂缝的破损特征，形成原因，及对路面造成的危害。高速公路的裂缝不仅对行车安全造成不利，而且会减少高速公路的使用寿命，在研究了各个裂缝的特性后，提出了针对不同路面裂缝的处理方法。关键词：高速公路；沥青路面；裂缝；成因；防治引言随着经济的迅速发展，为适应高速公路重交通对道路的要求，以无机结合料稳定粒料（土）类为基层。沥青混凝土为面层的半刚性路面具有三个明显的优点：一是具有较高的强度和承载能力
2、，不产生不允许的残余变形，不产生剪切破坏和弯拉破坏，半刚性基层材料具有较高的抗拉强度和抗压弹性模量，并具有一定的抗弯抗拉强度；二是沥青面层的抵抗疲劳破损的能力高；三是沥青路面具有足够的水稳性和抗冻性。除此之外沥青路面还具有路面平整度好、行车舒适、施工工艺容易控制等优点，因此在高速公路上被大量的使用。然而，随着这种结构的使用发现存在着一些严重的问题，主要有一下三种路面破坏形式：变形类破坏形式（包括沉陷、车辙、推移），裂缝类破坏形式，表面缺陷式破坏（松散、坑槽等）。其中，裂缝类病害是沥青混凝土路面常见的病害之一。本文通过对裂缝类病害对路面所造成的危害及所产生的原因进行分析得出处理沥青混凝土路面裂缝
3、的方法。1沥青混凝土路面裂缝对路面造成的危害裂缝对沥青路面主要有以下几种危害：（1）缩短路面的使用寿命。裂缝的初期（12年内）对路面的使用性能无明显的影响，但随着裂缝的增大，雨水或雪水逐渐入侵，导致裂缝两侧的路面结构或土基含水量增加，其结果是使得路面的承载能力明显的下降。若在大量的行车荷载作用下，就会产生冲刷唧泥现象，从而加速路面的破坏。（2）裂缝会对行车的安全性和舒适性造成影响（3）桥头跳车处的裂缝，在路面积水的作用下会加速现象的发展，同时对路基造成冲刷。（4）若裂缝不及时修补，将很快展成为网裂、松散甚至坑槽，导致路面的病害的发生，严重影响沥青路面的综合服务水平。2裂缝的类型及其产生的原因按
4、裂缝形成的形状可以分为：龟裂（疲劳裂缝）、块裂（收缩裂缝）、纵向裂缝、横向裂缝、反射裂缝、滑移裂缝等。2.1龟裂（疲劳裂缝）龟裂的特点是：形状呈一连串小多边形或小网格状，短边长度一般不大于4 cm,如乌龟背壳的花纹，因此成为龟裂。龟裂可能是全面性的也可能是局部性的，且大多数发生在行车道上。龟裂产生的原因：龟裂是由于路面受交通荷载作用后变形和挠度过大，而沥青路面的柔性不够同时又有重荷载车辆的反复碾压，从而导致路面材料疲劳而形成破坏，因此有时也称其为疲劳裂缝。除此之外，龟裂的产生还与路基地下水位偏高等因素有关。龟裂的危害：在龟裂形成的初期，裂缝轻微，对沥青路面的服务水平影响不大；但如果路面有龟裂会
5、使得路表面渗水，造成底面面层及路面基层强度的减弱，这样便会加速龟裂的面积，使其裂缝扩展，从而导致形成坑槽破损。2.2块裂（收缩裂缝）块裂的特点：形状呈不规则的大多边形或大网格状，其在形状上和尺寸上有别于龟裂，通常其短边长度大于40 cm，且棱角比较明显。通常发生在比较开阔的广场、停车场和城市道路上。块裂产生的原因：块裂通常是由于铺设沥青路面的沥青混合材料采用了大量的低针入度沥青和亲水性集料或沥青发生老化失去弹性，而在交通荷载作用下形成。同时由于低温作用下，沥青混凝土产生收缩，故也叫收缩裂缝。块裂的危害：块裂常会导致路表水渗入到路基，降低路面的强度，且会形成其他形式的破坏形式，如：龟裂，车辙等。
6、2.3纵向裂缝纵向裂缝的特点：纵向裂缝是沿路面行车方向分布的单根裂缝。成熟的纵向裂缝一般都较长，达到2050 cm。在路表水渗入路堤下地基范围较小的情况下，可能仅在中央分隔带两侧行车道上或接近硬路肩的一侧产生一条纵向裂缝；在路表水渗入路地下地基范围较大的情况下，可能在中央分隔带两侧行车道和超车道上产生2条纵向裂缝，少数路段甚至有3条纵向裂缝。纵向裂缝产生的原因：路面修建时，前后摊铺相接处的冷缝未按有关规范要求认真处理，结合不紧密而脱开；改建公路中新老路衔接处理不当，造成不均匀沉陷或滑坡，形成裂缝；半填半挖路段的填方路基压实度不够；新建公路由于碾压不均匀，出现路基、基层局部压实度不够，使路基、基
7、层承载能力不足产生不同程度的沉陷，形成裂缝；纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷。纵向裂缝的危害：沥青路面产生纵向裂缝过多和过早，裂缝过大和过长，将会严重的影响路面的使用性能和使用寿命。2.4横向裂缝横向裂缝的特征：裂缝与路中心线基本垂直，缝宽不一，最初多见于路面的两侧，逐渐发展形成贯通整个路面宽度。裂缝一般比较规则，每隔一定的距离产生一道裂缝，裂缝间距的大小取决于当地的气温和沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能。横向裂缝的产生原因：道路基层为半刚性结构，由于基层为高强度、高压实度、高密实度的半刚性结构，虽然整体性好、强度高、变形小，但对温度变化的影响十分敏感，一旦温差较大，刚性基层和沥青混凝土面
8、层受热胀冷缩的影响，就会产生裂缝；沥青未达到使用要求的质量标准，导致沥青面层温度收缩或温度疲劳应力大于沥青混合料的抗拉强度；交通量超载，造成裂缝。横向裂缝的危害：道路出现横向裂缝及时，若灌进雨雪水，在冬天冰冻和春季融化后,对道路的破坏将非常严重。进水之后的初期，表现为裂缝部位鼓胀，沿裂缝逐渐形成微量冻融松散灰土粉化，材料密度降低，将面层材料拱起，出现驴脊背现象；随后由于沿裂缝灌入雨雪水，存于水泥碎石与沥青路面的结合层之间，在行车碾压推挤摩擦作用及行车压力的作用下，水泥和微粒材料同雨雪水唧出。如遇连阴雨天气水泥稳定层以上灌入的雨雪水使路面出现严重推挤,将沥青粒料和水泥稳定粒料磨成浆状物唧出,及通
9、常所说的,唧浆病害。形成病害后由于一年四季在雨雪水作用下长期出现唧浆，而不及时处理，路面将会出现坑凹甚至出现搓板路，随时间的推移，将导致龟裂病害的发生。严重时路面粒料被行车推挤带走，出现路表面开裂性坑槽。这些病害，如得不到及时治理，对社会车辆形成一种潜在的危害，也极大地缩短道路的服务寿命。2.5反射裂缝反射裂缝的特征：路面呈裂缝呈不规则形状，块的最长边小于100 cm。反射裂缝产生的原因：基层产生裂缝之后，在温度及行车荷载的作用下，裂缝将逐渐反射到沥青面层，路面裂缝的形状基本可以反映基层裂缝的情况；在旧路面上加罩沥青面层后原路面上已有裂缝的反射。反射裂缝的危害：防水性降低，路表水渗入路面结构内
10、部，甚至进入对湿度敏感的路基土中；引起路基过大压应力，裂缝在行车荷载的作用下将加大板体边缘的变形，从而在裂缝处传递过大压力至路基顶面；增大路面应力和变形，在路面结构板体边缘变形，在路面结构层产生很大的应力及变形，缩短了结构层的寿命；使路面性能老化；影响行车舒适度。2.6滑移裂缝滑移裂缝的特点：滑移裂缝是在车辆利车、转弯或加速时产生的突然增大的水平力作用下.在路表面上沿行车方向形成的一种新月形状的裂缝，成称为U形裂纽。路面面层的滑移裂缝出现在诸如交叉口、急弯道处和经常刹车处。滑移裂缝的产生原因：移裂缝通常是由于沥胃路面农面层与底面层或面层与基层拈接性不好。同时面层受到较大的水平外力时无法有效地传
11、递给底层，致使表面层单独承受力的作用而造成路表面被撕裂破坏。如果沥青混凝土本身的高温稳定性不足,或水侵入沥青混凝土面层后,使其下部沥青剥落,强度显著下降,在行车作用下会产生剪切形变并导致严重辙槽和向外侧推挤现象。3裂缝的处理方法针对一般沥青公路出现的裂缝，处理的方法多种多样：有如石屑分层、微表面处理、灌缝法、乳化沥青稀浆封层改性沥青薄层罩面、单层沥青表处等。3.1龟裂的处理方法1.龟裂的预防措施（1）控制好基层材料的含水量，保持沥青面层与基层的粘结性，使面层在外部荷载的作用下更好的传递给基层；（2）在基层施工时，合理选择粒料搭配，按照规范程序进行碾压；（3）沥青路面面层混合料拌合均匀。2.龟裂
12、产生后的处理对无变形不严重裂缝可在路面干燥条件下,对发裂、轻微龟裂可用刷油法处治,或进行小面积的喷油封面,防止渗水使裂缝扩大；当龟裂面积较大时,先将松动部分清除,用沥青混凝土找平后,再进行罩面处理。3.2块裂的处理方法（1）合理地安排作业时间，尽量避免在中午气温高峰时间进行施工，尽可能地把施工时间安排在早上或傍晚。这样水泥进行消解固化反应时，不会因为周围环境的气温聚变而产生较大的影响。（2）水箱加盖、水管掩埋，保证施工用水温度。必要时还要对碎石适当洒水降温，以降低拌和物与周围环境的温度差。（3）缩小施工现场温度差、湿度差，抑止收缩3.3纵向裂缝的处理方法1.纵向裂缝的预防措施：（1）采用全路幅
13、一次摊铺,如分幅摊铺时,前后幅应紧跟,避免前摊铺幅混合料冷却后才摊铺后半幅,确保热接缝。（2）如无条件全路幅摊铺时,上、下层的施工纵缝应错开15cm以上。前后幅相接处为冷接缝时,应先将已施工压实完的边缘坍斜部分切除,切线须顺直,侧壁要垂直,清除碎料后,宜用热混合料敷贴接缝处,使其预热软化,然后铲除敷贴料,并对侧壁涂刷0.3kg/m20.6kg/m2粘层沥青,再摊铺相临路幅。摊铺时控制好松铺系数,使压实后的接缝结合紧密、平整。（3）沟槽回填土应分层填筑、压实,压实度需达到要求。如符合质量要求的回填土来源或压实有困难时,须作特殊处理,如采用黄砂、砾石砂等。2.纵向裂缝产生后的处理对于路面的纵向或横
14、向的裂缝,应按裂缝的宽度按以下步骤分别予以处治:缝宽在5 mm以内清除缝中杂物及尘土;将稠度较低的热沥青(缝内潮湿是时应采用乳化沥青)灌入缝内,灌入深度约为缝深的2/3;填入干净石屑或粗砂,并捣实;将溢出缝外的沥青及石屑、砂清除。缝宽在5 mm以上。除去已松动的裂缝边缘;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。因沥青性能不好、或路面设计使用年限较长、油层老化等原因出现大面积裂缝(包括网裂),此时如基层强度尚好时,通过技术经济比较,可选用下列维修方法:乳化沥青稀浆封层,封层厚度宜为36 mm;加铺沥青混合料上封层,或先铺设土工合成材料后,再在其上加铺沥青混合料上封层;改性
15、沥青薄层罩面;单层沥青表处。由于土基、基层强度不足或路基翻浆等引起的严重龟裂,应先处治好基层后再重新作面层。3.4横向裂缝的处理方法1.横向裂缝的预防措施（1）合理组织施工,摊铺作业连续进行,减少冷接缝。冷接缝的处理,应先将已摊铺压实的摊铺带边缘切割整齐、清除碎料,然后用热混合料敷贴接缝处,使其预热软化;铲除敷贴料,对缝壁涂刷0.3kg/m20.6kg/m2粘层沥青,再铺筑新混合料。（2）充分压实横向接缝。碾压时,压路机在已压实的横幅上,钢轮伸入新铺层15cm左右,每压一遍向新铺层移动15cm20cm,直到压路机全部在新铺层为止,再改为纵向碾压。（3）根据沥青路面施工及验收规范 (GB5009
16、2)要求,按本地区气候条件和道路等级选取适用的沥青类型。以减少或消除沥青面层温度收缩裂缝。采用优质沥青更有效。（4）桥涵两侧填土充分压实或进行加固处理;沉降严重地段,事前应进行软土地基处理和合理的路基施工组织。2.横向裂缝产生后的处理横向裂缝的处理方法与纵向裂缝处理方法相同。3.5反射裂缝的处理方法1.反射裂缝的预防措施（1）合理限制基层含灰量及碎石中细料含量,在满足设计强度的基础上,施工过程中要严格控制水泥剂量和混合料配合比。（2）严格控制施工含水量,严禁随意浇水,提浆,控制在最佳含水量的0. 5% 1%范围内,压实度要求达到95% (重型压实标准)条件下分层摊铺碾压成型,将基层的干缩和温缩开裂现象减小到最低限度,同时要加强基层的洒水养生。（3）合理安排施工季节,在允许的情况
