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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。从裂缝产生的原因入手，对沥青路面层间应力进行了较详细的分析，并有针对性地提出了预防裂缝出现的相应措施。对提高公路质量，保障车辆通行安全都有积极地意义。
关键词：沥青；裂缝；成因；预防
Abstract: the problem of cracks the asphalt pavement is one of the highway engineering quality problems, the asphalt pavement in the dyke road use cracking is common problem. From the cracking reason of the asphalt pavement between surface stress more detailed analysis, and put forward suggestion to prevent cracking of the corresponding measures. To improve the quality of highway, security vehicle traffic safety have positive significance.
Keywords: asphalt; Crack; Cause; prevention
中图分类号： U416.217 文献标识码：A文章编号：
1引言
我国公路数量多，分布地域广，里程长，其中沥青路面所占比重大，特别是对国民经济有着重大影响的高等级公路中尤以沥青路面为主要形式，而其中裂缝作为沥青路面常见病害之一，产生十分广泛。裂缝一旦产生，便会对路面产生一系列较大的危害，因此有必要对裂缝的类型划分、产生机理、预防措施及修复措施进行研究，对预防沥青路面的早期破坏具有十分重要的意义。
2沥青路面开裂原因
2.1 沥青及沥青混合料的性质
沥青路面所铺筑沥青混合料主要由沥青结合料，粗集料、细集料和矿粉等多种成分组成的复合材料在混合料组成中,由于材料质量的差异和数量的多少,可形成不同的组成结构,表现为不同的物理力学性能 。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。
2.2 基层材料的性质
基层材料的收缩性愈小 ,面层裂缝愈小。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 。
（1）干燥收缩开裂。主要是由于混合料失去水分引起的 ,混合料中游离水分的减少缩小了颗粒间的空隙。
（2） 低温收缩开裂。半刚性基层多在高温夏季和常温时施工成型 ,入冬后温度骤降 ,混合料遇冷收缩 ,在收缩过程中受到下层的约束产生收缩拉应力。如果收缩应力大于当时的极限抗拉强度时 ,就会产生温度收缩裂缝 ,温差越大 ,温度变化越快 ,则约束越大 ,混合料就容易开裂。
2.3 设计原因
我国沥青路面的真正开发、研究及大规模设计施工 ,还是近10 多年伴随着高速公路建设而发展起来的。因此 ,还有不少设计问题有待研究;也有待于结合工程实践不断完善。设计问题主要如下:
（1） 結构设计不合理。如基层厚度不够 ,面层分层及材料配合比设计不当 ,面层厚度不合理。
（2） 路面、基层、底基层排水设计考虑不周。路面所处段土质和水文情况与实际出入大 ,
使得路面设计参数不符合实际。
2.4施工原因
1）软土地基施工。在含水量较高、强度低、孔隙比大、压缩性高的软弱土层即软土上修筑路基,若处理不当,往往会发生路基失稳、过量沉陷和不均匀沉降,路面产生纵向裂缝,导致公路破坏或不能正常使用。
2）路基压实度不足。路基压实是路基施工过程中的重要工序,亦是提高路基路面强度与稳定性技术措施之一。压实的目的在于使土粒重新组合,彼此挤紧,孔隙缩小,土的密度提高,形成密实整体,最终导致强度增加,稳定性提高。由于路基局部路段压实度不足,会导致公路路面出现纵向裂缝和横向裂缝。
3）路面基层施工质量低劣。由于抢工期、赶进度,造成料源紧缺,原材料质量难以保证,不能按照施工规范的要求施工。半刚性基层没有合理的龄期,放松对工程质量的控制,使得基层和底基层质量低劣,造成基层网裂破坏,反射到面层,面层出现网裂。在龄期不足的情况下,由于摊铺机和重型运料车辆的碾压并转弯,底面层施工时用振动压路机碾压,这都会破坏水泥水化、硬化已形成的初期强度。
4）沥青面层集料离析。沥青面层集料大小颗粒离析局部粗集料偏多,细集料偏少;不易压实。矿料与沥青的粘结力小,抗剪强度低,容易出现龟裂和松散。
2.5其他原因
1）气候温度条件，极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。
2）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,而约为16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。
3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。
3.1设计方面
在进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。
3.2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。
结束语
实际上按照现行沥青路面设计规范要求，沥青路面厚度设计相对偏厚，目前采用的半刚性基层收缩性都比较小，施工工艺水平有很大提高，所以新建半刚性沥青路面上出现的裂缝绝大多数是沥青路面本身产生的温度裂缝。如何提高沥青面层的防裂性能、改善沥青及沥青混合料的使用品质应是我们今后研究的主要方向。
参考文献
[1]王玉.公路工程质量通病防治指南.人民交通出版社,2002年
[2]张登良.沥青路面工程手册.人民交通出版社,2003年.
[3]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能.人民交通出版社,2003年.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：沥青；裂缝；成因；预防
Abstract: the problem of cracks the asphalt pavement is one of the highway engineering quality problems, the asphalt pavement in the dyke road use cracking is common problem. From the cracking reason of the asphalt pavement between surface stress more detailed analysis, and put forward suggestion to prevent cracking of the corresponding measures. To improve the quality of highway, security vehicle traffic safety have positive significance.
Keywords: asphalt; Crack; Cause; prevention
中图分类号： U416.217 文献标识码：A文章编号：
1引言
我国公路数量多，分布地域广，里程长，其中沥青路面所占比重大，特别是对国民经济有着重大影响的高等级公路中尤以沥青路面为主要形式，而其中裂缝作为沥青路面常见病害之一，产生十分广泛。裂缝一旦产生，便会对路面产生一系列较大的危害，因此有必要对裂缝的类型划分、产生机理、预防措施及修复措施进行研究，对预防沥青路面的早期破坏具有十分重要的意义。
2沥青路面开裂原因
2.1 沥青及沥青混合料的性质
沥青路面所铺筑沥青混合料主要由沥青结合料，粗集料、细集料和矿粉等多种成分组成的复合材料在混合料组成中,由于材料质量的差异和数量的多少,可形成不同的组成结构,表现为不同的物理力学性能 。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。
2.2 基层材料的性质
基层材料的收缩性愈小 ,面层裂缝愈小。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 。
（1）干燥收缩开裂。主要是由于混合料失去水分引起的 ,混合料中游离水分的减少缩小了颗粒间的空隙。
（2） 低温收缩开裂。半刚性基层多在高温夏季和常温时施工成型 ,入冬后温度骤降 ,混合料遇冷收缩 ,在收缩过程中受到下层的约束产生收缩拉应力。如果收缩应力大于当时的极限抗拉强度时 ,就会产生温度收缩裂缝 ,温差越大 ,温度变化越快 ,则约束越大 ,混合料就容易开裂。
2.3 设计原因
我国沥青路面的真正开发、研究及大规模设计施工 ,还是近10 多年伴随着高速公路建设而发展起来的。因此 ,还有不少设计问题有待研究;也有待于结合工程实践不断完善。设计问题主要如下:
（1） 結构设计不合理。如基层厚度不够 ,面层分层及材料配合比设计不当 ,面层厚度不合理。
（2） 路面、基层、底基层排水设计考虑不周。路面所处段土质和水文情况与实际出入大 ,
使得路面设计参数不符合实际。
2.4施工原因
1）软土地基施工。在含水量较高、强度低、孔隙比大、压缩性高的软弱土层即软土上修筑路基,若处理不当,往往会发生路基失稳、过量沉陷和不均匀沉降,路面产生纵向裂缝,导致公路破坏或不能正常使用。
2）路基压实度不足。路基压实是路基施工过程中的重要工序,亦是提高路基路面强度与稳定性技术措施之一。压实的目的在于使土粒重新组合,彼此挤紧,孔隙缩小,土的密度提高,形成密实整体,最终导致强度增加,稳定性提高。由于路基局部路段压实度不足,会导致公路路面出现纵向裂缝和横向裂缝。
3）路面基层施工质量低劣。由于抢工期、赶进度,造成料源紧缺,原材料质量难以保证,不能按照施工规范的要求施工。半刚性基层没有合理的龄期,放松对工程质量的控制,使得基层和底基层质量低劣,造成基层网裂破坏,反射到面层,面层出现网裂。在龄期不足的情况下,由于摊铺机和重型运料车辆的碾压并转弯,底面层施工时用振动压路机碾压,这都会破坏水泥水化、硬化已形成的初期强度。
4）沥青面层集料离析。沥青面层集料大小颗粒离析局部粗集料偏多,细集料偏少;不易压实。矿料与沥青的粘结力小,抗剪强度低,容易出现龟裂和松散。
2.5其他原因
1）气候温度条件，极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。
2）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,而约为16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。
3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。
3.1设计方面
在进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。
3.2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。
结束语
实际上按照现行沥青路面设计规范要求，沥青路面厚度设计相对偏厚，目前采用的半刚性基层收缩性都比较小，施工工艺水平有很大提高，所以新建半刚性沥青路面上出现的裂缝绝大多数是沥青路面本身产生的温度裂缝。如何提高沥青面层的防裂性能、改善沥青及沥青混合料的使用品质应是我们今后研究的主要方向。
参考文献
[1]王玉.公路工程质量通病防治指南.人民交通出版社,2002年
[2]张登良.沥青路面工程手册.人民交通出版社,2003年.
[3]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能.人民交通出版社,2003年.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。