《沥青路面裂缝及预防.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沥青路面裂缝及预防.doc（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 沥青路面的裂缝及预防摘 要：沥青路面裂缝问题是公路工程质量通病之一，沥青路面在堤防道路使用期开裂是普遍存在的问题。沥青路面在铺筑使用后会产生各种各样裂缝，由于路表水的浸入，裂缝量迅速增加，路基、路面承受不了超载车辆荷载的作用，加快路面的裂缝产生，大大缩短沥青路面的使用寿命。关 键 词：沥青，路面，裂缝，预防措施随着城市道路的迅速发展，近年来，我国城市道路的建设大多采用半刚性基层沥青路面。与其他类型路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、振动小、噪音低、行车平稳舒适，养护维修简便等优点。因此沥青路面较水泥混凝土路面更适用于城市道路。但沥青路面也存在着抗弯拉强度低、面层的温度稳定性较差等缺点。一
2、、沥青路面裂缝的形式 沥青路面裂缝的形式按形状分：横向裂缝、纵向裂缝、龟状裂缝和网状裂缝：按有无荷载可分：荷载裂缝和非荷载裂缝；按路面有无沉陷分为：沉陷性、疲劳性裂缝和非沉陷性早期裂缝。二、沥青路面开裂原因 (1)沥青路面开裂的主要原因可分为两大类：一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。另一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝，一般称之为非荷载型裂缝。(2)由于我国现行沥青路面设计规范中规定或推荐沥青路面采用半刚性基层。所以还存在着因为半刚性基层的温缩裂缝或干缩裂缝引起沥青面层产生的反射裂缝或对应裂缝。此类裂缝主要是非荷载型的
3、，在某些情况下也可能是由温度和荷载共同完成的。(3)堤防自身直接影响沥青路面裂缝的产生，堤身发生不均匀沉降，进而产生裂缝、下蛰、错位等破坏现象。1.设计原因路面结构设计不合理或厚度不足，路面强度无法满足行车要求或者对路面设计年限内交通量年均增长率估计偏小，以至沥青路面产生裂缝。地下管道设计深度不够，导致基层压实不平引起沥青路面的横向裂缝。 2. 材料因素沥青混合材料过细，其结合料过少（即石油必过低）；炒制过火。沥青混合料中集料级配不佳，石料偏少。沥青材料配合比不正确。沥青原材料低温延性差或沥青混合料粘结力低，造成路面早期裂缝。 3. 气候因素路基或基层结构强度不足，路基局部下沉路面掰裂。半刚性
4、基层在铺建时随着混合料水分的减少产生干缩应力，形成干缩裂缝。基层混合料的离析或辗压不密实及机械组合不合理，造成基层上部细粒料上浮，形成强度较弱的薄层，在行车荷载作用下，易产生龟状裂缝。半刚性基层养生不当直接影响干缩裂缝的产生。半刚性基层养生结束后，如果不及时洒铺封层或透层油，随着暴晒时间的增长产生干缩裂缝。施工填土未压实，路基产生不均匀沉陷，接缝处压实未达到要求，在行车作用下形成纵向裂缝。沥青混合料摊铺时间过长，其表面温度低，内部较热，用重型压路机碾压易引起路面表面切断。施工接缝处理不当、碾压方式不正确易产生横向裂缝。 4. 超载因素由于超载车辆引起累计轴次的增大，从而引起设计弯沉值减小。由于
5、超载造成正常设计的路面基层或低基层抗拉强度不足，使其提前在层底产生拉裂。由于超载，加之车辆的振动冲击作用，可将路面压坏，即一次性破坏作用。由于超载，车辆在上下坡、刹车时将加速沥青路面层的剪切破坏。三、沥青路面裂缝应力分析 1.结构性破坏裂缝 (1)沥青路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下，大于半刚性基层材料的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展到上部，并使沥青面层也产生开裂破坏。影响拉应力主要因素有面层的厚度、基层本身的厚度、基层的回弹模量和下承层的回弹模量。选取不同的沥青面层厚度和半刚性基层厚度，通过试验得出半刚性基
6、层底部的拉应力与半刚性材料回弹模量间的关系曲线。 2.温度裂缝 沥青面层上的非荷载型裂缝主要是温度裂缝。温度裂缝有两种，一种是低温收缩裂缝或简称低温裂缝，另一种是温度疲劳裂缝。2.1低温裂缝 沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松驰性能，温度升降产生的变形不致于产生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力，当拉应力沥青混合料的应力松驰赶不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好、允许有一定
7、的自由收缩时，裂缝就更容易发生。由于沥青路面宽度有限，收缩受路面结构的相互约束小，所以低温裂缝主要是横向的。2.2温度疲劳裂缝 这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松驰性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。2.3光弹试验 在面层和基层均无裂缝的情况下，表面降温30，在沥青面层中产生的温度应力分布。在面层已有裂缝时，光弹试验得到的温度应力分布状况。一方面温度向沥青面层底部传递需要一定的时间，不是瞬时完成的，而且沥青面层内部和底部的温度不可能与其暴露表面的温度相同，始终有
8、温度差，即沥青面层中会产生较大的温度梯度。沥青面层愈厚，表面温度与底部温度差愈大，层间温度梯度也愈大。 另一方面沥青面层表面的温度应力随着面层的增厚而增加，面层内的应力随深度而很快减小，同时面层表面的温度应力随降温幅度变小而减小。沥青面层的表面一旦开裂，随着持续低温或另一次降温，在裂缝尖端会产生较大的应力集中，使裂缝向下延伸并逐渐穿透整个沥青面层；由于面层底部与基层表面的粘结作用，裂缝呈现上宽下窄现象。3. 半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝 3.1由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝 通常假设导致反射裂缝的机理是处于沥青面层下的半刚性基层已经开裂，并且允许有垂直位移和水平位移。垂直位移是由行车荷载
9、引起的下卧路面结构在裂缝处的差动位移，水平位移是由温度变化或水分变化引起的膨胀和收缩。 冬季或在寒冷地区，在结合得好的沥青面层下，开裂的半刚性基层的水平位移使得直接在裂缝上的面层内产生大的拉应力或拉应变，由于在较低温度下沥青面层通常较硬，它只能承受小的拉应力或拉应变，因此容易被拉裂，并且裂缝的扩展途径是由下至上的。沥青面层的厚度愈薄，反射裂缝形成的愈早和愈多。 3.2由半刚性基层干缩开裂引起的反射裂缝或对应裂缝 对于新铺的半刚性基层，随着混合料中水分的减少，要产生干缩和干缩应力；水分减少得愈多愈快，产生的干缩应力和干缩应变就愈大。在已经产生干缩裂缝的半刚性基层上铺筑沥青面层，在较薄沥青面层的情
10、况下，半刚性基层的裂缝会由于温度应力而使面层底部先开裂，并较快形成反射裂缝。一旦行车产生的拉应力与温度应力相结合，反射裂缝会形成得更快。在较厚沥青面层的情况下，由于温度应力在表面最大，基层的裂缝将促使面层先从表面开裂，然后逐渐向下传播形成对应裂缝。以上结论已被长沙交通学院光弹模型试验所证实，表面降温30时，不同厚度沥青面层内下层裂缝上方的温度应力分布规律。不同的应力分布规律不难推断，通过进一步的试验或计算，将会得到一个临界面层厚度。面层厚于此临界厚度时，裂缝将主要从表面开始；薄于此临界厚度时，裂缝可能主要从底部开始。此临界厚度与气候条件、面层混合料的劲度模量、温缩性以及基层混合料的温缩性有关。
11、4. 堤防自身裂缝 (1)由于机淤固堤工程措施是将泥浆放淤到堤身一侧，且目前大部分措施都是以堤身作为一道“天然”围堤，和外围三面新筑围堤形成一个封闭的施工单元，将泥浆放淤进去。而泥浆中的水分就直接和堤身接触，如果原堤身土质比较疏松干燥，则泥浆中的水分就会被原堤身的干燥土壤很快吸收进去，吸收了水分的干燥土壤就会很快改变其原有性状，而没吸收进水分的一侧则会保持其原来状态，这样，原来的堤身就会发生不均匀沉降，进而产生裂缝、下蛰、错位等渗透破坏现象。 (2)原有堤身再存在洞穴、裂缝等隐患，则发生这样变化的速度会更快，破坏程度也会更严重。 (3)堤防加固工程施工措施是临背河加高加宽原堤身，工程施工虽进行
12、开蹬、碾压、检验等工序。但该工程旧堤身部与新堤身部经历的时间不同，沉降系数也不同，这样堤身就会发生不均匀沉降，进而产生纵向裂缝破坏现象四、影响裂缝产生的主要因素 1. 沥青及沥青混合料的性质 沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因，沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性能指标中，影响更大的是温度敏感性，温度敏感性大的沥青更容易开裂。 2. 基层材料的性质 基层材料的收缩性愈小，面层裂缝愈少。基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的，基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。3. 气候条件 极端最低温度、
13、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。4. 交通量和车辆类型 半刚性基层中的最大拉应力，通常是由最重的车轮荷载产生的；并且对于半刚性路面，不同轴载对路面的破坏作用远不是4次方的关系，而1113次方的关系，即使是通过次数较少的重荷载也对路面破坏起着决定性的作用。5.施工因素 主要指半刚性基层材料的碾压含水量，半刚性基层完成后的暴晒时间等因素。五、减轻沥青路面裂缝的措施 根据规范，通过路面结构设计和厚度计算可以满足沥青路面强度和承载能力要求，基本解决荷载型裂缝产生的问题。对于如何避免或减轻非荷载型裂缝的产生，应从设计与施工两个方面来进行考虑。设计方面在进
14、行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下，应采取改善沥青性质的措施。 在稳定度满足要求的前提下，优先选用针入度较大的沥青做沥青面层。沥青面层采用密实型沥青混凝土。采用合适的沥青面层厚度，确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。为进一步提高表面层抗温度裂缝性能，可采用橡胶沥青或聚合物沥青在沥青混凝土表面做一封层。 设置应力消减(应力吸收)中间层。路基方面在项目规划时，尽可能先实施放淤固堤项目，使堤防隐患充分暴露，有针对性处理后，再实施堤顶道路硬化工程项目。如果机淤固堤
15、项目还没有批复，不妨在堤顶路面硬化前先处理堤身隐患，再硬化路面。对于堤顶道路已经硬化的堤段，机淤固堤时，放淤前先在靠堤身侧修筑一道隔堤(需层层压实)，以截断因放淤产生的渗水，从而消除或减小对原有堤身及堤顶道路产生的渗透破坏。堤防加高地段要经一段时间沉降期后，进行路面硬化工程实施，以避免堤身发生不均匀沉降产生纵向裂缝破坏现象。使用锥探灌浆措施处理堤防存在的虚土层、洞穴、堤身裂缝等隐患。该办法在处理堤身虚土层、洞穴及裂缝隐患时，不需要大断面开挖，对堤防道路交通和日常管理影响较小，效果也较为理想，造价也相对较低。施工方面 严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，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。半刚性基层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封层。透层或粘层完成后，应尽快铺筑沥青面层。1.设计措施在设计中，充分估计和预测远景交通量，适当考虑吧超载车辆的比列，适当提高路面结构层的标准。在设计半刚性路面结构时，优先选用抗压性能好，干缩系数和温缩系数小及抗拉强度高的半刚性材料做基层。设计地下管线的埋深不能高于路面以下30cm。 2.材料措施选择适合的道路材料和面层材料，进行合理的结构组织设计，确定沥青路面厚度。在沥青混合料中添加石棉或木质纤维
