论文部分内容阅读
【摘 要】沥青路面裂缝是诸多病害中的一种，从路基路面设计及施工过程对裂缝产生的原因进行分析，并提出预防措施和补救方法。
【关键词】沥青；路面；裂缝；预防；补救
Asphalt pavement cracks causes and prevention measures
Yin Chi
(Shijiazhuang Hebei 050000)
【Abstract】The cracks in the asphalt pavement is many a disease, the causes of cracks from the subgrade and pavement design and construction process to analyze and propose preventive measures and remedies.
【Key words】Asphalt;Pavement;Cracks;Prevention;Remedy
沥青路面病害多而复杂，各种各样的裂缝是沥青路面的常见、最易发生和易早期产生的病害之一。初期的细微裂缝对行车无重大影响。由于水分沿裂缝渗透，使基层及土基含水量增加，承载力降低。在车辆荷载作用下裂缝进一步发展，导致路面沉陷、唧浆等破坏。对沥青路面的使用寿命和使用性能产生极大的危害。增加行车不安全因素。本文围绕沥青路面裂缝产生的机理、及其维修处理方法进行探讨。
1、裂缝的分类及其产生的原因
按裂缝的形式可分为以下四类：纵向裂缝、横向裂缝、不规则裂缝和龟裂。
1.1 纵向裂缝。
与路中线大致平行的长直裂缝或有少量支缝。产生裂缝的主要原因有下述几种。
（1）路基不均匀沉降。特别是填挖结合部或填高沿横向变化较大处更易出现，其纵缝常是断续的。
（2）施工期间纵向接缝未按规范要求认真处理，出现的纵向裂缝相当长并且比较顺直。
（3）路肩加固处理或处理不当，导致路基湿软、承载力不足，进而引起路面边缘的纵向裂缝。
1.2 横向裂缝。
与路中线近乎垂直的裂缝间或伴有少量支缝。产生横向裂缝的主要原因如下：
（1）由温度应力引起的温度裂缝。其特征是表面先開裂，裂缝常是下窄上宽。该裂缝产生主要是由于沥青路面在气候反复变化产生的累积温度应力超过沥青路面的抗拉强度而引起。开裂首先在沥青混合料抗拉强度的薄弱面或某点开始，面层的表面开裂后，就会在裂缝尖端产生应力集中，使其继续向下发展并贯穿整个沥青面层。
（2）由路基裂缝或基层裂缝的反射引起的横向裂缝。反射裂缝产生的机理是受拉疲劳、受拉屈服与剪切屈服，在它们的联合或单独作用下导致产生反射裂缝。路基或基层由于开裂而形成板块，当车辆通过时，相邻板块端部之间的竖向位移差，在面层中引起面层的剪切疲劳而导致开裂，在相邻基层板块的嵌锁联结作用完全破坏后，这种剪切疲劳便是裂缝产生的主要原因。
（3）构造物横穿路基时，在构造物两侧产生的裂缝，以及桥台与路堤衔接处产生的裂缝，山谷高填方路段与挖方衔接处产生的裂缝等。这些横向裂缝都是由于路基土体的不均匀沉降引起的。
2. 防止裂缝产生的措施
2.1 修筑防裂路面。
反射裂缝明显的受沥青面层厚度的影响，厚度超过150mm的沥青面层可有效的防止受拉疲劳所产生的裂缝，还可以降低车辆荷载引起的剪应力。国外资料介绍，在贫混凝土上铺筑10cm的沥青面层时，在形成反射裂缝前可累计通过标准轴载（8.2t）10×106次，如沥青面层加厚到15cm，则可通过20×106次，如沥青面层加厚到17.5cm则可放心使用。加铺层厚为5cm时，使用4年后裂缝全部反射，厚10cm时有95%反射，厚15cm时只有24%的裂缝反射，但过分的增大沥青面层的厚度会在经济上造成浪费。
2.2 设计方面。
（1）选用稠度较低、温度敏感性低的优质沥青。在缺乏优质沥青时，应在沥青混合料中掺加改性剂改善沥青的低温收缩性能。
（2）在沥青路面面层上用沥青——橡胶。（粘稠沥青75%+磨细硫化橡胶粉25%）混合料铺设厚约10mm的封层构成应力吸收薄膜。采用应力吸收薄膜对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果。可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少，可明显减弱裂缝尖端应力的奇异性。降低应力强度因子，而吸收薄膜的弹模越低，防裂效果越好。可见应力吸收薄膜应选取低模量、高韧性、大变形率的材料为最好。
（3）在沥青路面面层与基层之间加入土工织物层（土工布、土工格栅等）以改善抗裂性能。
（4）为防治反射裂缝，应选用水稳性好、涨缩系数小的基层材料。
（5）当地下水位较高时应提高路基或采取措施，如增设排水性垫层等改善路面结构层的工作条件。
（6）做好路面排水系统设计，保证路面结构排水构造物排水通畅。使路面结构层始终处于良好的工作状态。
（7）精心做好混合料的组成设计。主要包括：矿料配合比设计；沥青最佳用量计算；试验检验等三个方面的内容。
2.3 施工方面。
良好的设计意图必须通过精心施工来保障。从施工角度看，预防纵横向裂缝产生应从以下几个方面加以重视：
（1）对于桥涵两端的路堤应尽可能采用粗颗粒的材料来填筑。为保证填料压实度，除严格控制填料含水量外可考虑采用专门的小型压实机具碾压。
（2）对扩建公路的新旧路基结合部、山坡地段或路边有构造物穿越等一切有可能造成路基纵向不均匀沉降的地段，应特别注意做好压实工作，以保证基层强度的均匀。
（3）填石路堤的施工，应特别注意石料间的嵌挤。采用粒径小的颗粒填缝，用振动式压路机压实，以降低孔隙率，增强填石稳定性。
（4）填方用土应尽可能采用同一性质的土组，若不得已采用不同性质的土时，在两种土的填方衔接处应做好过渡段，以避免不均匀沉降过大。
（5）施工时沥青用量应准确，用油多了高温季节容易产生泛油、车辙等病害，用油少了冬天又容易开裂、松散。并应注意当天的油应该当天用完，剩下的油切勿保温过夜，以防沥青老化、变质。
（6）严格控制半刚性基层碾压时的含水量，并防止暴晒变干开裂，故养生达到规定强度后应及时铺筑面层。施工季节的选择应以有利于面层成型为原则。新铺面层原则上应在雨季来临之前成型，以防雨水大量渗入路面，使基层与面层之间大量积水，基层上不浸软冒浆，进而使面层变形产生裂缝。
3. 沥青路面裂缝的维修
沥青路面裂缝产生后，及时进行维修控制裂缝的进一步发展，可以防止路面早期破坏。选用适宜、经济可行的维修方法，严格工艺操作是维修裂缝的关键。
3.1 灌油修补法。
在深秋冬末季节，将纵横裂缝处清扫干净，直接用油壶灌入加热的沥青油，是一种使用多年的方法。但常出现浇灌的沥青油凉后进入不到缝纹深处，与冷的旧油面粘结前就轻易被车轮带走，因此开发出用乳化沥青进行灌缝处理比较理想。有的在灌油前用液化气将缝壁加热至粘性状态后，再把沥青油或沥青砂浆喷摸到缝中，最后在缝口表面撒布热沙或石屑加以保护。细小、成熟的裂缝则要用盘式铣刀进行扩宽，再做处理。
3.2 乳化沥青稀浆封层。
把沥青、水和化学物质（乳化剂分为阴、阳离子两大类）的混合物，在强机械剪力作用下，形成悬浮液即用胶体磨使其变成的黑色流体，形成乳化沥青，其中沥青的含量为50%~70%，用50%石屑、30%粗砂、20%细沙混合成符合级配要求的骨料，按油石比8%~12%掺入乳化沥青，2%普通水泥做填充料，形成稀浆由专用的封层机铺在旧油路上，厚度为0.5~1cm。在铺筑过程中，乳化沥青将渗入裂缝中，待其破乳水分蒸发，达到修补裂缝的目的，还可使路面平整。
3.3 现场再生维修法。
沥青路面再生利用技术，目前已普遍应用。就现场再生利用来讲，首先是用再生系列设备，将旧油面加热至混凝土融化松散，加入再生剂、一定数量的沥青和骨料就地拌合成新的沥青混合料，经摊铺碾压成性能较好的路面。裂缝的再生维修是先用已研制成的轻便型路面加热器，在裂缝处宽5~10cm范围内，加热数分钟后，约1m长的裂缝处混凝土便可变软，缝深则加热时间长。此时用油壶倒入适量热沥青，掺入少量沙子或石屑，人工就地热拌，使裂缝处自上到下左右两边形成含油量较大的新混合料，找平撒砂养护，这样处理后的裂缝含油量大而且柔软，可吸收各种因素引起的应力，试验证明这种方法可消除裂缝，人工操作，无需大型设备，是代替传统灌油缝的好方法。
4. 结语
导致沥青路面产生裂缝的因素，总体可任务外部因素有温度应力、车辆荷载、水分及阳光、空气的老化作用，其中以温度应力为主导作用。内部因素为材料自身的受拉疲劳、受拉屈服、剪力屈服以及施工不当留下的缺陷。沥青路面裂缝采取综合防治是消除这一病害的有效途径，设计防裂厚度、防裂混合料配合比和增设应力吸收层以及应用改性沥青，以消除裂缝的产生。裂缝一旦出现应及早治理以防发展，维修的方法有灌油法、封层罩面法、及现场再生法，而以现场再生维修法效果最佳。
参考文献
［1］ 严•杜赛克 柔性沥青路面的施工、养护和改造 英国公路学会代表团访华学术报告中国公路学会.
［2］ 吴赣昌，张淦江 沥青路面温缩裂缝的应力强度分析中国公路学报 .
［3］ 沙庆林 高等级道路半刚性路面中国建筑工业出版社.
［4］ 杨家淇，黄学渊 国产沥青路面人民交通出版社.
［文章编号］1006-7619（2011）01-08-007
【关键词】沥青；路面；裂缝；预防；补救
Asphalt pavement cracks causes and prevention measures
Yin Chi
(Shijiazhuang Hebei 050000)
【Abstract】The cracks in the asphalt pavement is many a disease, the causes of cracks from the subgrade and pavement design and construction process to analyze and propose preventive measures and remedies.
【Key words】Asphalt;Pavement;Cracks;Prevention;Remedy
沥青路面病害多而复杂，各种各样的裂缝是沥青路面的常见、最易发生和易早期产生的病害之一。初期的细微裂缝对行车无重大影响。由于水分沿裂缝渗透，使基层及土基含水量增加，承载力降低。在车辆荷载作用下裂缝进一步发展，导致路面沉陷、唧浆等破坏。对沥青路面的使用寿命和使用性能产生极大的危害。增加行车不安全因素。本文围绕沥青路面裂缝产生的机理、及其维修处理方法进行探讨。
1、裂缝的分类及其产生的原因
按裂缝的形式可分为以下四类：纵向裂缝、横向裂缝、不规则裂缝和龟裂。
1.1 纵向裂缝。
与路中线大致平行的长直裂缝或有少量支缝。产生裂缝的主要原因有下述几种。
（1）路基不均匀沉降。特别是填挖结合部或填高沿横向变化较大处更易出现，其纵缝常是断续的。
（2）施工期间纵向接缝未按规范要求认真处理，出现的纵向裂缝相当长并且比较顺直。
（3）路肩加固处理或处理不当，导致路基湿软、承载力不足，进而引起路面边缘的纵向裂缝。
1.2 横向裂缝。
与路中线近乎垂直的裂缝间或伴有少量支缝。产生横向裂缝的主要原因如下：
（1）由温度应力引起的温度裂缝。其特征是表面先開裂，裂缝常是下窄上宽。该裂缝产生主要是由于沥青路面在气候反复变化产生的累积温度应力超过沥青路面的抗拉强度而引起。开裂首先在沥青混合料抗拉强度的薄弱面或某点开始，面层的表面开裂后，就会在裂缝尖端产生应力集中，使其继续向下发展并贯穿整个沥青面层。
（2）由路基裂缝或基层裂缝的反射引起的横向裂缝。反射裂缝产生的机理是受拉疲劳、受拉屈服与剪切屈服，在它们的联合或单独作用下导致产生反射裂缝。路基或基层由于开裂而形成板块，当车辆通过时，相邻板块端部之间的竖向位移差，在面层中引起面层的剪切疲劳而导致开裂，在相邻基层板块的嵌锁联结作用完全破坏后，这种剪切疲劳便是裂缝产生的主要原因。
（3）构造物横穿路基时，在构造物两侧产生的裂缝，以及桥台与路堤衔接处产生的裂缝，山谷高填方路段与挖方衔接处产生的裂缝等。这些横向裂缝都是由于路基土体的不均匀沉降引起的。
2. 防止裂缝产生的措施
2.1 修筑防裂路面。
反射裂缝明显的受沥青面层厚度的影响，厚度超过150mm的沥青面层可有效的防止受拉疲劳所产生的裂缝，还可以降低车辆荷载引起的剪应力。国外资料介绍，在贫混凝土上铺筑10cm的沥青面层时，在形成反射裂缝前可累计通过标准轴载（8.2t）10×106次，如沥青面层加厚到15cm，则可通过20×106次，如沥青面层加厚到17.5cm则可放心使用。加铺层厚为5cm时，使用4年后裂缝全部反射，厚10cm时有95%反射，厚15cm时只有24%的裂缝反射，但过分的增大沥青面层的厚度会在经济上造成浪费。
2.2 设计方面。
（1）选用稠度较低、温度敏感性低的优质沥青。在缺乏优质沥青时，应在沥青混合料中掺加改性剂改善沥青的低温收缩性能。
（2）在沥青路面面层上用沥青——橡胶。（粘稠沥青75%+磨细硫化橡胶粉25%）混合料铺设厚约10mm的封层构成应力吸收薄膜。采用应力吸收薄膜对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果。可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少，可明显减弱裂缝尖端应力的奇异性。降低应力强度因子，而吸收薄膜的弹模越低，防裂效果越好。可见应力吸收薄膜应选取低模量、高韧性、大变形率的材料为最好。
（3）在沥青路面面层与基层之间加入土工织物层（土工布、土工格栅等）以改善抗裂性能。
（4）为防治反射裂缝，应选用水稳性好、涨缩系数小的基层材料。
（5）当地下水位较高时应提高路基或采取措施，如增设排水性垫层等改善路面结构层的工作条件。
（6）做好路面排水系统设计，保证路面结构排水构造物排水通畅。使路面结构层始终处于良好的工作状态。
（7）精心做好混合料的组成设计。主要包括：矿料配合比设计；沥青最佳用量计算；试验检验等三个方面的内容。
2.3 施工方面。
良好的设计意图必须通过精心施工来保障。从施工角度看，预防纵横向裂缝产生应从以下几个方面加以重视：
（1）对于桥涵两端的路堤应尽可能采用粗颗粒的材料来填筑。为保证填料压实度，除严格控制填料含水量外可考虑采用专门的小型压实机具碾压。
（2）对扩建公路的新旧路基结合部、山坡地段或路边有构造物穿越等一切有可能造成路基纵向不均匀沉降的地段，应特别注意做好压实工作，以保证基层强度的均匀。
（3）填石路堤的施工，应特别注意石料间的嵌挤。采用粒径小的颗粒填缝，用振动式压路机压实，以降低孔隙率，增强填石稳定性。
（4）填方用土应尽可能采用同一性质的土组，若不得已采用不同性质的土时，在两种土的填方衔接处应做好过渡段，以避免不均匀沉降过大。
（5）施工时沥青用量应准确，用油多了高温季节容易产生泛油、车辙等病害，用油少了冬天又容易开裂、松散。并应注意当天的油应该当天用完，剩下的油切勿保温过夜，以防沥青老化、变质。
（6）严格控制半刚性基层碾压时的含水量，并防止暴晒变干开裂，故养生达到规定强度后应及时铺筑面层。施工季节的选择应以有利于面层成型为原则。新铺面层原则上应在雨季来临之前成型，以防雨水大量渗入路面，使基层与面层之间大量积水，基层上不浸软冒浆，进而使面层变形产生裂缝。
3. 沥青路面裂缝的维修
沥青路面裂缝产生后，及时进行维修控制裂缝的进一步发展，可以防止路面早期破坏。选用适宜、经济可行的维修方法，严格工艺操作是维修裂缝的关键。
3.1 灌油修补法。
在深秋冬末季节，将纵横裂缝处清扫干净，直接用油壶灌入加热的沥青油，是一种使用多年的方法。但常出现浇灌的沥青油凉后进入不到缝纹深处，与冷的旧油面粘结前就轻易被车轮带走，因此开发出用乳化沥青进行灌缝处理比较理想。有的在灌油前用液化气将缝壁加热至粘性状态后，再把沥青油或沥青砂浆喷摸到缝中，最后在缝口表面撒布热沙或石屑加以保护。细小、成熟的裂缝则要用盘式铣刀进行扩宽，再做处理。
3.2 乳化沥青稀浆封层。
把沥青、水和化学物质（乳化剂分为阴、阳离子两大类）的混合物，在强机械剪力作用下，形成悬浮液即用胶体磨使其变成的黑色流体，形成乳化沥青，其中沥青的含量为50%~70%，用50%石屑、30%粗砂、20%细沙混合成符合级配要求的骨料，按油石比8%~12%掺入乳化沥青，2%普通水泥做填充料，形成稀浆由专用的封层机铺在旧油路上，厚度为0.5~1cm。在铺筑过程中，乳化沥青将渗入裂缝中，待其破乳水分蒸发，达到修补裂缝的目的，还可使路面平整。
3.3 现场再生维修法。
沥青路面再生利用技术，目前已普遍应用。就现场再生利用来讲，首先是用再生系列设备，将旧油面加热至混凝土融化松散，加入再生剂、一定数量的沥青和骨料就地拌合成新的沥青混合料，经摊铺碾压成性能较好的路面。裂缝的再生维修是先用已研制成的轻便型路面加热器，在裂缝处宽5~10cm范围内，加热数分钟后，约1m长的裂缝处混凝土便可变软，缝深则加热时间长。此时用油壶倒入适量热沥青，掺入少量沙子或石屑，人工就地热拌，使裂缝处自上到下左右两边形成含油量较大的新混合料，找平撒砂养护，这样处理后的裂缝含油量大而且柔软，可吸收各种因素引起的应力，试验证明这种方法可消除裂缝，人工操作，无需大型设备，是代替传统灌油缝的好方法。
4. 结语
导致沥青路面产生裂缝的因素，总体可任务外部因素有温度应力、车辆荷载、水分及阳光、空气的老化作用，其中以温度应力为主导作用。内部因素为材料自身的受拉疲劳、受拉屈服、剪力屈服以及施工不当留下的缺陷。沥青路面裂缝采取综合防治是消除这一病害的有效途径，设计防裂厚度、防裂混合料配合比和增设应力吸收层以及应用改性沥青，以消除裂缝的产生。裂缝一旦出现应及早治理以防发展，维修的方法有灌油法、封层罩面法、及现场再生法，而以现场再生维修法效果最佳。
参考文献
［1］ 严•杜赛克 柔性沥青路面的施工、养护和改造 英国公路学会代表团访华学术报告中国公路学会.
［2］ 吴赣昌，张淦江 沥青路面温缩裂缝的应力强度分析中国公路学报 .
［3］ 沙庆林 高等级道路半刚性路面中国建筑工业出版社.
［4］ 杨家淇，黄学渊 国产沥青路面人民交通出版社.
［文章编号］1006-7619（2011）01-08-007