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摘要：高速公路沥青路面裂缝不能及时得到处理，裂缝就会向纵深发展，致使路面承载能力下降，加速路面破坏，造成严重的后果。本文介绍了高速公路沥青路面裂缝病害的影响因素，对高速公路沥青路面裂缝的病害成因进行了分析，并提出了高速公路沥青路面裂缝病害处治技术建议。
关键词：高速公路沥青路面裂缝病害成因处治技术
Abstract: Expressway asphalt cracks can't to be processed, the crack to the further development of the pavement carrying ability to drop, accelerate the pavement damage, cause serious consequence. This paper introduces the highway asphalt pavement crack defect influence factor, on highway asphalt pavement of crack disease causes are discussed, and some highway asphalt pavement crack disease treatment technical advice.
Key Words: highway, asphalt pavement, crack, disease causes, treatment technology
中圖分类号：U416.217 文献标识码：A文章编号：
随着高速公路使用年限的延长和动载作用次数的增加，沥青路面会不同程度地出现一系列的破坏现象，其中最典型的是各类裂缝。如果裂缝不能及时得到处理，裂缝就会向纵深发展，不仅会过早地引起沥青路面结构的早期强度破坏，而且会造成路面使用品质的下降，降低路面的服务性能，甚至引发交通事故。
一、高速公路沥青路面裂缝病害的影响因素
1、材料因素
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、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。设计问题主要如下：
（1）结构设计不合理。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。
（3）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。
3、施工原因
路基施工时天气干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足，致使路基压实不均匀；暗埋式构造物因构造物长度限制，使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够。有些加减速车道与行车道衔接段不同步施工；还有的半填半控处，因衔接处理不好，致使路基沉降不均匀，引起纵向裂缝；另外沥青面层分幅摊铺时两幅衔接未处理好，在行车荷载作用下形成纵缝；有时车辙边缘也会产生纵缝。
4、其他因素
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；交通量和车辆类型。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。
二、高速公路沥青路面裂缝的病害成因分析
1、高速公路沥青路面载荷过重
目前，很多高速公路车流量较大，而且重载车辆数量也越来越多，很多载重车辆严重超载，造成了高速公路沥青路面的荷载裂缝。由于车轮荷载的压力促使半刚性基层底部产生拉应力，这种力量超出基层的抗拉强度时，就导致了基层底部出现开裂。在长期的荷载作用力下，裂缝逐渐扩展到沥青面层，裂缝表现为稠密的网状裂缝。
2、沥青路面上的温度裂缝
高速公路沥青路面上的温度裂缝主要是横向裂缝，它从路基边缘到路中心产生裂缝。这种温度裂缝包括温度收缩裂缝，也就是由于温度下降而导致沥青面层收缩，因公路沥青面层面的抗拉强度不同，因而相对薄弱的断面就会断裂；其次是温度疲劳裂缝，就是由于昼夜温差大使沥青面层产生疲劳裂缝，这种疲劳裂缝引起反射裂缝，尤其出现在基层上较薄的高速公路的沥青面，相反，如果高速公路的沥青面层较厚时，就能起到隔温保护作用，降低了面层的反射裂缝。而产生的对应裂缝由于干缩和干缩应力使基层表面产生很大的拉应力，很容易产生干缩裂缝。因此，铺筑高速公路沥青面层应较厚使基层的水分减少缓慢，达到含水量平衡，减少对沥青路面的影响。
3、高速公路的路基破坏导致的裂缝
高速公路的路基由于压实不均匀、路基稳定性差，并且在重载车的作用力下，使地基产生不均匀沉降，导致了路基发生滑动，将路面拉裂，出现纵向裂缝，以及由于高速公路施工缝压实度不足，甚至出现了翻浆。高速公路路面也会出现龟裂现象。这种龟裂是由于水泥稳定砂砾基层的破坏，严重时出现高速公路路面的形变和挤浆现象。其原因主要包括路基厚度不足、强度不够、路面发生疲劳破坏、水损坏。从理论上进行分析造成高速公路沥青面层裂缝的主要原因是路面基层未按规范和标准施工，其强度和密实度达不到要求。对于高速公路的路基砂砾垫层可以导致产生路面裂缝的原因。路基软弹、翻浆现象是由于天然砂砾一次性路上备料过多，导致路基表面积水浸泡路基；砂砾垫层施工段被雨水从砂砾垫层渗到路基表面，浸泡路基。砂砾垫层的质量比较低导致出现路面裂缝。
4、施工质量造成路面裂缝
高速公路施工的沥青混合料质量达不到要求，而导致路面裂缝。在路面上的沥青的感温性是重要的指标。首先，如果沥青里含蜡量较高，则其延度小，粘结性和耐久性也差，就使得沥青容易老化，更容易使高速公路产生裂缝。其次，沥青混合料中的碎石质量不合格，如碎石含风化岩和硅质岩较多，这样的沥青混合料的压碎值就很低，石料的裹油力下降，使沥青与碎石之间的粘结力下降，使沥青路面裂缝更容易产生。最后，高速公路路面的水泥稳定砂砾基层出现的问题。如砂砾的级配不合理，掺加的破碎砾石含量未及时加以调整，都会出现混合料级配低。而混合料的含水量受到原材料含水量的变化和天气的影响产生了变化，在施工过程中加入的水量如不能够合理的控制和调整，就会使混合料含水量出现较大偏差，而使路面出现软弹和翻浆现象。
三、高速公路沥青路面裂缝病害处治技术建议
1、设计因素
(1)面层厚度。严格按照沥青路面设计规范执行，尤其要使路面结构层厚度与沥青混合料类型相一致，即沥青面层厚度要满足集料最大公称尺寸3倍的经验法则。
(2)基层厚度。在面层厚度一定的条件下，路面结构厚度越大，承载力越高。有关资料表明，在其他条件不变的条件下，水泥稳定基层厚度从 10 cm增加到 15 cm，板底拉应力减小 50% ；基层厚度从15 c m增加到 20 cm，板底拉应力减小 30%。由此可见，增加结构层厚度是提高路面承载力的主要措施。
(3)做好排水设计。降低地下水位是提高路基乃至路面强度的重要措施。当开挖路基后发现有地下水渗出时，不论流水量大小都要进行处理。对分散水源要设置纵向、橫向网状盲沟，对上边坡渗水要设置腹式盲沟。土质地段盲沟深度应低于路床80 c m，石质路段盲沟应低于路床40 cm。
(4)做好沥青混合料配合比设计。沥青的用量直接影响混合料的骨架嵌挤作用。沥青在符合密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值等各项指标的前提下，可适当降低用量，油石比采用低限,控制在 4% ~4 . 5%。空隙率控制在 3% ~ 5%，以 4%为宜。
2、材料特性
(1)沥青。应选用松弛性能好的优质沥青做面层,以保证沥青的针入度、延度等指标。在缺少优质沥青的情况下，应采用某些添加剂或者聚合物，以提高沥青的低温抗裂性和高温稳定性。在满足马歇尔稳定度的前提下，选用针入度较大的沥青做面层，可以有效地阻止由低温收缩及高温疲劳作用两种机理引起的裂缝扩展。
(2)集料。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，尽量采用碱性材料。如果是酸性集料，必须加入抗剥落剂，以确保混合料的抗剥落性能。同时要采用合理的级配，以保证混合料的高温稳定性、抗疲劳性、低温抗裂性和耐久性等要求。
3、加铺沥青防裂层
可以在面层与基层之间设置沥青碎石中间层、低黏度沥青混凝土层等均匀应力吸收层(如图1所示)。也可以在沥青路面加土工格栅，改善沥青路面的主要功能，以有效地控制车辙、反射裂缝和疲劳裂缝。
4、保证路基强度
路基是路面的持力层，除了要承受自然因素的作用外，主要是承受路面所传递下来的荷载，因此，路基要具有足够的强度、刚度与稳定性，否则会产生不均匀沉降，致使路面发生开裂。
5、严格控制施工环节，保证施工质量
(1)路基填筑。必须严格控制路基的填筑工艺，保证路基的强度。按照沥青路面施工规程的要求，填料首选石、砾、砂类土，其次选用含砾、砂低液限黏土，不能使用粉质土和有机质土。在压实过程中，必须严格控制松铺厚度，每层厚度∀ 30 c m。
(2)路面施工。在路面施工中，要保证沥青混合料在拌和、运输、摊铺时的温度，尤其是要控制好碾压温度。对于多幅摊铺施工，尽量采用多台摊铺机呈阶梯形摊铺作业，并且采用热接缝。碾压时，尽可能采用初压、复压和终压的步骤，以保证压实度、表面稳定性以及表面平整度。在养生过程中，注意渠化交通和检测表面弯沉值。
6、裂缝病害养护维修措施
裂缝修补，是一种局部处理方法，主要是为了防止雨水或碎屑进入裂缝内，具体的操作主要是进行裂缝清理并放置填缝料。裂缝处理一般只能维持几年，几年之后就得进行重复处理了。然而，这样的处理方法对延长路面的寿命却非常有效。具体包括下面三种修补方法：
（1）清缝并灌缝：各种类型的裂缝均可以采用该方法，主要是使用热空气喷枪或压缩空气将裂缝中的碎屑吹出，然后灌入热沥青或者乳化沥青进行封填。
（2）扩缝并灌缝：在横向及纵向裂缝处理中采用。主要是使用路面锯或开槽机在原有裂缝上设置填缝槽，然后放置填缝料或者灌缝进行封填。
（3）压缝带封缝：横向裂缝处理中采用。主要是用液化气喷枪烧烤缝面，并用余温烧烤压缝带使其软化，然后粘贴于缝隙进行封缝。
参考文献：
[1] 韦燕芳. 小议公路沥青路面裂缝预防处理措施[J]. 科技创新导报, 2010,(14) .
[2] 刘冬,刘水. 关于SBS改性沥青配合比设计及施工技术的探讨[J]. 黑龙江交通科技, 2010,(08) .
[3] 张洪刚. 水--温冻融条件下沥青路面病害特征及发展机理[D]. 长沙理工大学, 2010 .
[4]公路沥青路面养护技术规范JTJ073.2-2001[S].北京：人民交通出版社.2001.
关键词：高速公路沥青路面裂缝病害成因处治技术
Abstract: Expressway asphalt cracks can't to be processed, the crack to the further development of the pavement carrying ability to drop, accelerate the pavement damage, cause serious consequence. This paper introduces the highway asphalt pavement crack defect influence factor, on highway asphalt pavement of crack disease causes are discussed, and some highway asphalt pavement crack disease treatment technical advice.
Key Words: highway, asphalt pavement, crack, disease causes, treatment technology
中圖分类号：U416.217 文献标识码：A文章编号：
随着高速公路使用年限的延长和动载作用次数的增加，沥青路面会不同程度地出现一系列的破坏现象，其中最典型的是各类裂缝。如果裂缝不能及时得到处理，裂缝就会向纵深发展，不仅会过早地引起沥青路面结构的早期强度破坏，而且会造成路面使用品质的下降，降低路面的服务性能，甚至引发交通事故。
一、高速公路沥青路面裂缝病害的影响因素
1、材料因素
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、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。设计问题主要如下：
（1）结构设计不合理。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。
（3）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。
3、施工原因
路基施工时天气干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足，致使路基压实不均匀；暗埋式构造物因构造物长度限制，使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够。有些加减速车道与行车道衔接段不同步施工；还有的半填半控处，因衔接处理不好，致使路基沉降不均匀，引起纵向裂缝；另外沥青面层分幅摊铺时两幅衔接未处理好，在行车荷载作用下形成纵缝；有时车辙边缘也会产生纵缝。
4、其他因素
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；交通量和车辆类型。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。
二、高速公路沥青路面裂缝的病害成因分析
1、高速公路沥青路面载荷过重
目前，很多高速公路车流量较大，而且重载车辆数量也越来越多，很多载重车辆严重超载，造成了高速公路沥青路面的荷载裂缝。由于车轮荷载的压力促使半刚性基层底部产生拉应力，这种力量超出基层的抗拉强度时，就导致了基层底部出现开裂。在长期的荷载作用力下，裂缝逐渐扩展到沥青面层，裂缝表现为稠密的网状裂缝。
2、沥青路面上的温度裂缝
高速公路沥青路面上的温度裂缝主要是横向裂缝，它从路基边缘到路中心产生裂缝。这种温度裂缝包括温度收缩裂缝，也就是由于温度下降而导致沥青面层收缩，因公路沥青面层面的抗拉强度不同，因而相对薄弱的断面就会断裂；其次是温度疲劳裂缝，就是由于昼夜温差大使沥青面层产生疲劳裂缝，这种疲劳裂缝引起反射裂缝，尤其出现在基层上较薄的高速公路的沥青面，相反，如果高速公路的沥青面层较厚时，就能起到隔温保护作用，降低了面层的反射裂缝。而产生的对应裂缝由于干缩和干缩应力使基层表面产生很大的拉应力，很容易产生干缩裂缝。因此，铺筑高速公路沥青面层应较厚使基层的水分减少缓慢，达到含水量平衡，减少对沥青路面的影响。
3、高速公路的路基破坏导致的裂缝
高速公路的路基由于压实不均匀、路基稳定性差，并且在重载车的作用力下，使地基产生不均匀沉降，导致了路基发生滑动，将路面拉裂，出现纵向裂缝，以及由于高速公路施工缝压实度不足，甚至出现了翻浆。高速公路路面也会出现龟裂现象。这种龟裂是由于水泥稳定砂砾基层的破坏，严重时出现高速公路路面的形变和挤浆现象。其原因主要包括路基厚度不足、强度不够、路面发生疲劳破坏、水损坏。从理论上进行分析造成高速公路沥青面层裂缝的主要原因是路面基层未按规范和标准施工，其强度和密实度达不到要求。对于高速公路的路基砂砾垫层可以导致产生路面裂缝的原因。路基软弹、翻浆现象是由于天然砂砾一次性路上备料过多，导致路基表面积水浸泡路基；砂砾垫层施工段被雨水从砂砾垫层渗到路基表面，浸泡路基。砂砾垫层的质量比较低导致出现路面裂缝。
4、施工质量造成路面裂缝
高速公路施工的沥青混合料质量达不到要求，而导致路面裂缝。在路面上的沥青的感温性是重要的指标。首先，如果沥青里含蜡量较高，则其延度小，粘结性和耐久性也差，就使得沥青容易老化，更容易使高速公路产生裂缝。其次，沥青混合料中的碎石质量不合格，如碎石含风化岩和硅质岩较多，这样的沥青混合料的压碎值就很低，石料的裹油力下降，使沥青与碎石之间的粘结力下降，使沥青路面裂缝更容易产生。最后，高速公路路面的水泥稳定砂砾基层出现的问题。如砂砾的级配不合理，掺加的破碎砾石含量未及时加以调整，都会出现混合料级配低。而混合料的含水量受到原材料含水量的变化和天气的影响产生了变化，在施工过程中加入的水量如不能够合理的控制和调整，就会使混合料含水量出现较大偏差，而使路面出现软弹和翻浆现象。
三、高速公路沥青路面裂缝病害处治技术建议
1、设计因素
(1)面层厚度。严格按照沥青路面设计规范执行，尤其要使路面结构层厚度与沥青混合料类型相一致，即沥青面层厚度要满足集料最大公称尺寸3倍的经验法则。
(2)基层厚度。在面层厚度一定的条件下，路面结构厚度越大，承载力越高。有关资料表明，在其他条件不变的条件下，水泥稳定基层厚度从 10 cm增加到 15 cm，板底拉应力减小 50% ；基层厚度从15 c m增加到 20 cm，板底拉应力减小 30%。由此可见，增加结构层厚度是提高路面承载力的主要措施。
(3)做好排水设计。降低地下水位是提高路基乃至路面强度的重要措施。当开挖路基后发现有地下水渗出时，不论流水量大小都要进行处理。对分散水源要设置纵向、橫向网状盲沟，对上边坡渗水要设置腹式盲沟。土质地段盲沟深度应低于路床80 c m，石质路段盲沟应低于路床40 cm。
(4)做好沥青混合料配合比设计。沥青的用量直接影响混合料的骨架嵌挤作用。沥青在符合密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值等各项指标的前提下，可适当降低用量，油石比采用低限,控制在 4% ~4 . 5%。空隙率控制在 3% ~ 5%，以 4%为宜。
2、材料特性
(1)沥青。应选用松弛性能好的优质沥青做面层,以保证沥青的针入度、延度等指标。在缺少优质沥青的情况下，应采用某些添加剂或者聚合物，以提高沥青的低温抗裂性和高温稳定性。在满足马歇尔稳定度的前提下，选用针入度较大的沥青做面层，可以有效地阻止由低温收缩及高温疲劳作用两种机理引起的裂缝扩展。
(2)集料。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，尽量采用碱性材料。如果是酸性集料，必须加入抗剥落剂，以确保混合料的抗剥落性能。同时要采用合理的级配，以保证混合料的高温稳定性、抗疲劳性、低温抗裂性和耐久性等要求。
3、加铺沥青防裂层
可以在面层与基层之间设置沥青碎石中间层、低黏度沥青混凝土层等均匀应力吸收层(如图1所示)。也可以在沥青路面加土工格栅，改善沥青路面的主要功能，以有效地控制车辙、反射裂缝和疲劳裂缝。
4、保证路基强度
路基是路面的持力层，除了要承受自然因素的作用外，主要是承受路面所传递下来的荷载，因此，路基要具有足够的强度、刚度与稳定性，否则会产生不均匀沉降，致使路面发生开裂。
5、严格控制施工环节，保证施工质量
(1)路基填筑。必须严格控制路基的填筑工艺，保证路基的强度。按照沥青路面施工规程的要求，填料首选石、砾、砂类土，其次选用含砾、砂低液限黏土，不能使用粉质土和有机质土。在压实过程中，必须严格控制松铺厚度，每层厚度∀ 30 c m。
(2)路面施工。在路面施工中，要保证沥青混合料在拌和、运输、摊铺时的温度，尤其是要控制好碾压温度。对于多幅摊铺施工，尽量采用多台摊铺机呈阶梯形摊铺作业，并且采用热接缝。碾压时，尽可能采用初压、复压和终压的步骤，以保证压实度、表面稳定性以及表面平整度。在养生过程中，注意渠化交通和检测表面弯沉值。
6、裂缝病害养护维修措施
裂缝修补，是一种局部处理方法，主要是为了防止雨水或碎屑进入裂缝内，具体的操作主要是进行裂缝清理并放置填缝料。裂缝处理一般只能维持几年，几年之后就得进行重复处理了。然而，这样的处理方法对延长路面的寿命却非常有效。具体包括下面三种修补方法：
（1）清缝并灌缝：各种类型的裂缝均可以采用该方法，主要是使用热空气喷枪或压缩空气将裂缝中的碎屑吹出，然后灌入热沥青或者乳化沥青进行封填。
（2）扩缝并灌缝：在横向及纵向裂缝处理中采用。主要是使用路面锯或开槽机在原有裂缝上设置填缝槽，然后放置填缝料或者灌缝进行封填。
（3）压缝带封缝：横向裂缝处理中采用。主要是用液化气喷枪烧烤缝面，并用余温烧烤压缝带使其软化，然后粘贴于缝隙进行封缝。
参考文献：
[1] 韦燕芳. 小议公路沥青路面裂缝预防处理措施[J]. 科技创新导报, 2010,(14) .
[2] 刘冬,刘水. 关于SBS改性沥青配合比设计及施工技术的探讨[J]. 黑龙江交通科技, 2010,(08) .
[3] 张洪刚. 水--温冻融条件下沥青路面病害特征及发展机理[D]. 长沙理工大学, 2010 .
[4]公路沥青路面养护技术规范JTJ073.2-2001[S].北京：人民交通出版社.2001.