半刚性基层沥青路面裂缝防治（通用8篇）
半刚性基层沥青路面裂缝防治 篇1
半刚性基层沥青路面裂缝防治
[摘要] 随着我国公路建设的发展，半刚性基层沥青路面这种结构形式被越来越多地应用到公路建设中，但是半刚性基层沥青路面的裂缝问题一至困扰着施工和养护单位，现就其裂缝产生的原因进行分析并提出防治措施，供同行参考。
关键词：半刚性基层；沥青路面；裂缝防治 引言
我国高速公路目前多采用二灰碎石、水泥稳定级配碎石等半刚性基层，作为高速公路沥青路面的基层。半刚性基层具有较高的强度、刚度和稳定性, 使用年限长，承载能力高的特点，但半刚性基层最致命的缺点是收缩系数大，抗变形能力低，在自身的干缩、温缩及车辆荷载的反复作用下会产生裂缝，并将裂缝反射到沥青面层，另外沥青面层自身的温缩和行车荷载作用下的疲劳裂缝，成为沥青路面裂缝形成的两种主要原因。
1.裂缝类型 1.1横向裂缝
横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝，缝宽不一，通常贯通整个路幅，沿路面大致呈均匀分布。横向裂缝通常不是由于荷载作用引起的，一般是由于基层或沥青路面的温缩引起。沥青混凝土和半刚性基层多在高温夏季和常温时施工，入冬后温度骤降，收缩过程中产生收缩应力（拉应力）如果收缩应力大于当时混合料的极限抗拉强度时，就会产生第一批温度收缩裂缝，路面开裂后应力重新分布，如果此时温度应力仍超过混合料的抗拉强度，则又产生第二批裂缝，应力再重新分布，直至温度应力小于或等于混合料极限抗拉强度时，裂缝的数量即停止发展。
1.2纵向裂缝
纵向裂缝是平行于行车方向的裂缝，纵向裂缝一般由基层反射、半填半挖路段路基差异沉降、面层施工左右幅摊铺冷热接缝引起纵向裂缝。
1.3网状裂缝
网裂是纵横交错的网状裂缝，相互交错的裂缝形成一系列多边形小块，缝宽 1 mm以上，缝距40cm以下，1m2以上。路面结构设计不合理，沥青混合料配合比不当孔隙率大，路面水渗入面层引起的水损坏，或沥青混合料在拌和、摊铺过程中不均匀，粗细集
料离析，使沥青与石料粘结性差形成网裂。
1.4龟裂
路基、路面总体强度不足，损坏初期形成网裂，在车辆荷载的反复碾压和剪切冲击作用下，沥青面层老化，缝距缩小形成龟裂。
2.裂缝的防治措施 2.1设计方面
2.1.1选用优质沥青做面层，保证沥青的针入度、延度等指标，在缺少优质沥青的情况下，应采用改性沥青，如沥青玛蹄脂碎石（SMA）混合料，SMA混合料具有良好的高温稳定性，低温抗裂性，使用寿命长等特点，是防裂路面设计时应选用的一项新技术。2.1.2选择合适的沥青层厚度，当沥青面层较厚时，对半刚性基层有很好的保护作用，能够明显降低半刚性基层顶面遭受的温度变化，从而减少甚至避免半刚性基层产生温缩裂缝。
2.1.3采用密实型沥青混凝土面层，空隙率对面层的疲劳寿命有很大影响，密实型沥青混合料在使用中沥青老化缓慢，并可防止路面水的渗入，延缓裂缝的开裂。
2.1.4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、与沥青粘附性好的碱性石料。如所用集料呈酸性，则应填加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能。并尽可能使用人工砂代替天然砂。
2.1.5选用抗冲刷能力好，干缩、温缩系数小、抗拉能力高的材料作基层料。并应有合理的级配，在规范范围内，适当增加粗集料用量，减少细集料用量，尤其是0.075mm以下细料含量，这类细料比表面积大，遇水膨胀,失水后收缩变形大,是造成裂缝的关健之一。并通过加强碾压方式以达到嵌挤密实型水泥稳定基层，增加基层的抗压和抗折强度。2.1.6一般选用初凝时间3h以上和终凝时间5h以上低水化热的32.5级普通硅酸盐水泥，不得使用快硬水泥和早强水泥。在满足设计强度的情况下，尽量减少水泥用量，可适当加入有助于提高早期性能的外加剂，减少水泥用量，水泥用量不应大于6%。水泥稳定无机结合料中水泥含量越大，其强度越大，但强度和刚性越大的混合料，收缩性能也越大，就越容易开裂。
2.2施工方面
2.2.1 路基填筑引起的纵横向裂缝，填筑时填料应尽可能用砂性土，路基应分层填筑，分层压实，同一水平层用同一种填料，边部应超宽填筑30cm，同一断面全幅路段应同步
施工。半填半挖路段填方横断面坡度大于1：5时应挖成台阶，台阶宽度不小于2米，填方路基应密实、稳定，压实度应达到设计要求。
2.2.2沥青混合料拌合时应控制好加热时间和加热温度，不使沥青老化，并适当增加碾压遍数，碾压时应配备双钢轮压路机和大吨位胶轮压路机搓揉挤压，使沥青混合料达到规定的压实度。
2.2.3沥青各层之间施工应尽可能连续，如施工不连续，各层间应洒粘层油，保证上下之间有良好的连接。另外应注意上、下层的施工纵缝应错开15cm以上。
2.2.4 施工时要严格控制摊铺机的摊铺质量，在一定程度上减少沥青混合料的纵、横向裂缝。沥青面层较窄时施工宜采用全路幅一次摊铺，如面层较宽分幅摊铺时，应使用新旧一致，型号一致的摊铺机梯队作业，确保热接缝。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0.3-0.6kg/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。2.2.5严格控制基层含水量，根据天气和温度情况严格控制半刚性基层施工碾压时含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量。水泥稳定碎石基层干缩应变随混合料的含水量增加而增大，施工碾压时含水量越大，结构层越易产生干缩性裂缝。因此在施工时，应根据天气、运距远近、运输车辆配置情况适当增加或减少拌和用水量。确保碾压时混合料含水量在最佳含水量范围内。
2.2.6半刚性基层碾压完毕，要及时养生，比较理想的养生方法是采用透水土工布覆盖养生，如基层在养生期得到了良好保水，始终保持湿润基层的质量稳定，裂缝将在一段时间内很少发生。
2.2.7做好透层和下封层（防水层）。基层养生结束后，将土工布收走，应及时洒布透层油，并在洒布透层油的基础上撒布3～8mm的碎石作为沥青下封层（防水层）。此时基层未受到污染，渗透效果较好，能使基层和面层形成一个整体，这样既能起到了很好的防水的作用，防止路面水渗入基层导致唧浆，又防止后期半刚性基层干缩和温缩裂缝的产生，避免裂缝在层与层之间传递，提高整个路面结构的疲劳寿命。透层和下封层作完后，应尽快铺筑沥青面层。
2.2.8切割横向预裂缝。在7天养生结束后，进行横向预裂缝的切割，每隔15m设置一条，切割深度为6cm-7cm，缝宽≯5mm。切割完后清洗余浆，晾干后立即用沥青灌缝，防止雨水的入侵。在沥青面层摊铺前，对切割的预裂缝顶面用1m宽的土工布进行覆盖，进一步预防裂缝的反射。
2.2.9基层料拌合控制。目前基层料拌合均采用大功率为连续式拌和站拌合，其产量的增加只是单纯地增加了拌和电机的功率来实现的，拌和时间并没有相应增加，宜将拌和站的产量设定为额定产量的80%进行生产，以便有效地控制混合料的拌和均匀性，减少混合料成型后因不均匀性造成内部受力不一致而产生裂缝。同时，还应定期对水泥控制系统和水量控制系统进行专项检查和校核，防止出现水泥含量和含水量不稳定。2.2.10选择有利的季节或时间进行基层施工，冬天气温低于5℃，一般不能进行基层的施工，施工最好选择在年平均气温时进行，此时气温变化不大，结构内温度应力较小，基层不易发生热胀冷缩现象。
3.结束语
半刚性基层损坏后没有愈合的能力，且无法进行修补，除了挖掉重建，别无他法，这将对沥青路面的维修养护造成很大的困难。只能在早期设计和施工中加以防治从而消除或减少来自基层的反射和沥青面层自身的裂缝数量，延长路面使用寿命、提高路面服务水平。参考文献：
交通部公路科学研究所.《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000).人民交通出版社,2008,6 作者简介：姓名：徐仲赟 单位：平凉公路总段高等级公路养护管理中心
邮箱：529631661@qq.com 电话 ***
半刚性基层沥青路面裂缝防治 篇2
我国公路经过十几年的建设, 大部分沥青路面均采用半刚性基层, 其应用技术也越来越熟, 施工企业也积累了丰富的经验, 但是半刚性基层对应变很敏感, 对于正常施工的半刚性基层沥青路面而言, 路面交通荷载重复作用下半刚性基层的这种因温度和湿度变化产生的干、缩裂缝会扩展到沥青路面面层引起开裂。路面裂缝不仅影响路面美观、降低平整度, 更重要的是路面开裂后路表水通过裂缝渗到路面基层、底基层甚至土基, 削弱基层、土基的强度, 从而加剧路面的破坏, 缩短路面的使用寿命。
以某工程为例:该工程路面结构形式:15cm水泥稳定砾石基层+下封层+4cm中粒式沥青面层+3cm细粒式沥青面层。施工时间为2005年6月至8月, 工程竣工后进行路面工程质量评定, 进行了路表弯沉值、取芯、马歇尔、横坡度、平整度等指标的测定, 均符合设计要求。在2005年底个别地段出现少量的横向丝状裂缝, 进入严冬、春融后, 原丝裂缝明显增大, 最大横向裂缝宽3~5mm, 裂缝数量也增多, 一般5~30m一道, 多居路面两侧边缘, 弯道外侧。
2 产生裂缝的原因分析
半刚性基层材料的干缩性和温缩性相对较大, 故在其施工碾压、养生过程甚至在沥青面层铺筑后, 半刚性基层会不可避免地产生裂缝;因而在开放交通后, 在一定的气候因素和交通因素的作用下, 便会产生路面裂缝。
2.1 半刚基层沥青路面反射裂缝
反射裂缝通常由温缩和干缩共同作用产生的。路面结构都是铺筑在地表, 地表随着季节的变化产生温差, 随着路面结构深度的增加, 结构内部的温差逐渐减小, 即在结构内部存在一定的温度梯度从而产生温缩。
同时因该工程半刚基层在高温季节施工, 成型初期内部含水量大, 且未被沥青面层封闭, 此时基层内部的水分必然要蒸发, 从而发生由表及里的干燥收缩。所以, 修建初期的半刚性基层同时受到干燥收缩和由昼夜温差引起的温度胀缩疲劳作用的综合效应, 这个阶段是以干燥收缩为主, 温度收缩为辅的综合过程。
众所周知, 反射裂缝在瞬间是不可能贯穿整个路面宽度的, 除非在应力作用时, 裂缝的长度已经等于或大于相对于整个路面宽度的临界长度。较为合理的发展过程是裂缝首先在路表面某些位置产生, 然后再向两侧扩展。一般情况下, 反射裂缝多出现在轮迹处, 因为温度对反射裂缝的影响在整个路面宽度内都是相同的, 而行车荷载则是以一定的频率分布在车道上。
2.2 下封层的施工
下封层的主要作用是防止进入沥青路面的水下渗侵入到基层中同时使面层和基层间形成足够的结合力, 基层与面层结合良好可以使薄沥青面层不产生滑动、推移等破坏。施工中通常在基层表面喷洒适量的乳化沥青, 然后均匀地撒布单粒径碎石并以轻型轮胎压路机稳压, 碎石覆盖率一般是整个面的60%~65%, 但实际操作中, 通过人工很难做到均匀撒布, 特别是在无法封闭交通施工路段, 下封层就无法有效起到阻止水分下渗的作用。
2.3 水的影响
因该工程地处山区, 年降水量较大, 地下水系丰富, 路面设计结构面层为AM16, 抗滑表层则采用AM13, 空隙率达到6%以上, 因而只要有降雨, 抗滑表层内部总是处于饱水状态;而下面层则会由于表面水少量的渗入, 路面开裂以及基层中毛细水上升等原因使得有不少水分滞留在混合料的空隙中, 随着轴载重量和数量的增加, 路面内部的水在重力的作用下可能形成很大的真空吸力, 可使路面产生比降低抗剪强度更加严重的破坏, 如翻浆和面层材料的剥落侵蚀等。
同时, 半刚性基层集料施工配合比及水泥的剂量对路面半刚性基层收缩裂缝均产生一定程度的影响。通过本工程在施工中很好的控制水泥剂量, 避免了因水泥剂量过大产生的收缩裂缝, 建议在施工中每个工作日应做水泥剂量试验, 严格控制水泥剂量在设计范围内, 做到试验结果及时指导施工。
3 防治措施
综合以上分析, 半刚基层沥青路面裂缝形成有复杂的原因, 与材料性能、结构层组合设计、施工环境、施工工艺等方面有关, 其防治是一个综合治理的过程, 必须要结合施工现场实际情况做出全面的考虑, 采取切实可行的措施才能取得预期的效果。
3.1 选择合理的基层材料。控制集料中细集料的含泥量和塑性指数, 以减少水稳集料中粘土含量。
3.2 进行合理的结构组合设计。
路面结构层的确定, 在降雨量大的多雨湿热地区, 在满足抗滑性能要求的同时尽量降低其空隙率。建议对下面层尽可能采用I型的密级配沥青混凝土, 一方面使路面水尽可能少地渗到基层中, 另一方面, 也可以阻隔基层中的毛细水, 从而增加整个沥青中面的水稳定性。
沥青面层厚度的确定。所选用的沥青面层厚度应考虑到足以抵抗基层裂缝反射对面层的影响同时要考虑到经济可行。
此外, 由于沥青混凝土面层厚度与混合料级配的最大粒径之比不当, 施工中不利于压实, 造成孔隙率过大。因此合理考虑沥青面层厚度与所选择设计级配的最大公称粒径尺寸的关系也是应当予以重视的因素。
3.3 控制施工碾压时的含水量。
通过试验发现, 含水量每增加1%对基层干缩应变的影响相当于水泥剂量2~3倍。含水量较大情况下的基层混合料, 具有较大的缩裂性质, 严格控制含水量的混合料压实后可以明显降低缩裂程度, 当基层混合料的含水量略低于最佳含水量 (1%~2%) 时, 对施工压实及强度造成影响, 而且还明显减少了水泥稳定基层的干缩裂缝。
3.4 减少半刚性基层的曝晒时间。
在基层施工中, 应注意湿治养生并及时做封层处理以防止基层初期破坏和干缩裂缝产生。对于已发生初期裂缝的基层应全面而详细调查, 如果裂缝较严重, 则应采取切割、开挖的办法并利用合适的材料重新铺筑基层。
3.5 设置完善的路面内部排水结构, 尤其是设置好路边缘的排水设施。
摘要：针对公路沥青路面结构半刚性基层施工现状, 简单分析路面产生裂缝的原因, 并提出了相应对策措施。
半刚性基层沥青路面裂缝防治 篇3
1.半刚性基层沥青路面的特性
半刚性基层沥青路面的具有平整性好、强度大、行车平稳、稳定性好、噪音低等特性。
首先，整体强度比一般材料高，还有抗弯拉的特性，这使沥得青路面具优良的承载能力；其次，该材料对低温的适应能力强，能够在高寒地区得到广泛的应用；另外，该材料取材方便。
2.半刚性基层沥青路面损坏原因
目前，我国修建的沥青路面通常采用的结构组合设计是强基薄面。但由于各地的施工水平不同及环境温度变化和水损害等因素的影响，导致半刚性基层沥青路面出现很多病害问题，致使其承载能力下降。总体来说，出现的病害问题分为：结构性破坏和非结构性破坏。其中结构性破坏分为翻浆、龟裂和结构性辙槽。非结构性破坏分为裂缝和变形。下面就几种常见的病害问题的出现及原因进行的分析。
2.1龟裂
龟裂现象一般表现为路面被一些相互小错的小裂缝分割成外表似龟纹小块，这些裂缝的宽度一般在3mm以上10cm以内。龟裂可以总结为局部网裂的延续，当路面由于整体强度不足而在大负荷行车的情况下出现疲劳裂缝时，这些裂缝并未得到及时护养，在雨天行车时，路面上高速行驶的轮胎会产生很强的“泵吸”作用，雨水渗入基层而导致其材料损失，长此以往，逐渐使裂缝加剧，最终形成了龟裂。
2.2车辙
半刚性基层路面的沥青混合料属于弹塑性材料，当路面的荷载较高，气候温度较高时，两者的共同作用会致使沥青路面在沿车轮轨迹的方向产生变形，即纵向带状的辙槽，称为车辙。由于沥青材料的特殊性，使得车辙成为该路面特有的病害。一旦出现较为严重的车辙，处理办法只能铣刨后重铺沥青面层。
2.3裂缝
在沥青路面的使用过程中由于负荷气候等问题容易出现各种类型的的裂缝，较小的裂缝基本上对路面的使用功能不会产生很大影响，但是若不及时给予重视，就会使裂缝加剧，最终导致路面的使用寿命缩短。
常见的裂缝有以下几种：
（1）横向裂缝。横向裂缝与道路的中线垂直，一般能够贯穿路面，深度较大，可以贯通整个结构层。
（2）纵向裂缝。相比横向裂缝而言，纵向裂缝数量较少，他与道路的中线大致呈平行状态。多出现在旧路加宽的结合部位，新旧路面的交错等部位，且长度较长。
（3）块状裂缝。块状裂缝的外形与龟裂相似，形状不规则。路面材料受到气候温度的变化而发生热胀冷缩时常常会产生块状裂缝，在某些情况下，横纵裂缝的交错也可能引起块状裂缝。
引起半刚性基层沥青路面病害产生的原因主要有几点。
（1）从半刚性基层沥青路面的材料方面来说，其基层中材料的颗粒较细，粗集料较少，且该材料具有热胀冷缩的性质，当温度的变化范围超出材料的拉力范围时，路面容易受到温度的影响而产生裂缝。目前，半刚性路面的施工工程中较多采用的是砂砾，且砂砾的配级缺少严格的控制，为提高路面的强度，在施工时倾向于提高水泥的含量，这虽然提高了路面的强度，但也使路面变脆，造成裂缝。
（2）沥青路面的基层厚度较薄，容易引起反射裂缝。一般来说，当沥青路面基层厚度大于18cm时，将能有效地缓解路面的裂缝情况。
（3）施工质量。施工碾压时的压实度以及护养情况都会影响裂缝的产生。
3.如何防治半刚性基层沥青路面的损坏
半刚性基层沥青路面病害主要是由组成材料，施工质量，层厚度等原因引起的，针对以上几点原因提出防止坏护养的措施。
3.1做好交通管制工作
在半刚性基层末达到强度时，由于施工车辆及过往车辆荷载的作用而造成非结构性破坏的产生，应在施工时合理的进行交通管制组织设计。
3.2提高施工质量
在碾压过程中，严格按照施工技术规范进行，保证路面的平整度。
3.3严格控制施工材料
通过筛分试验确定合理的材料级配，控制材料含水量。集料最好选用性能优良的材料，比如表面粗糙，坚硬，耐磨等。
3.4适当增加半刚性基层的厚度
加厚半刚性基层厚度能够提高道路的荷载能力，从而减小车辆造成的裂缝进一步反射到沥青面层。而且较厚的半刚性基层还能够减缓温度的变化造成的龟裂等病害。一般来说，半刚性基层厚度在30cm～40cm。
4.结语
浅析半刚性基层沥青路面早期破损 篇4
浅析半刚性基层沥青路面早期破损
根据一些高速公路沥青路面早期破损的`调查结果,对我国半刚性基层沥青路面在设计方面存在的问题做了分析,提出了一些看法.
作 者：胡法明 作者单位：黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司刊 名：黑龙江交通科技英文刊名：COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG年，卷(期)：32(2)分类号：U416.214关键词：半刚性基层 沥青路面 早期破损 设计
沥青路面裂缝的防治论文 篇5
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。
2沥青路面裂缝形成的原因
2.1设计原因
①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。
②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。
2.2材料因素
①沥青混合材料过细,其结合料过少(即石油必过低);炒制过火。
②沥青混合料中集料级配不佳,石料偏少。
③沥青材料配合比不正确。
④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。
2.3气候因素
①路基或基层结构强度不足,路基局部下沉路面掰裂。
②半刚性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。
③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。
④半刚性基层养生不当直接影响干缩裂缝的产生。
⑤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。
⑥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。
⑦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。
⑧施工接缝处理不当、碾压方式不正确易产生横向裂缝。
2.4超载因素
①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。
②由于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。
③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。
半刚性基层沥青路面裂缝防治 篇6
1、前言
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，首先影响行车舒适性和路面美观，严重时甚至危及行车安全，其次水容易渗入路面甚至到达基层顶面，在行车荷载的反复作用下会产生冲刷作用和唧泥、唧浆现象使路面结构承载力下降，同时也会改变路面设计受力模式，加速路面整体破坏，降低路面使用性能，缩短路面使用寿命。由于裂缝具有产生普遍、危害性大的特点，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、沥青路面裂缝类型
按照我国《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2-2001）中对于裂缝的划分，裂缝按照外观可划分为横向裂缝、纵向裂缝、龟裂以及不规则裂缝。除次之外还有其他的划分方法，如按成因可划分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝，按扩展过程又可分为又下而上的反射裂缝和又上又下的下延裂缝。本文以规范中按照外观的分法，进一补加以叙述。
2.1横向裂缝
横向裂缝一般与道路中线近于垂直，间伴少量支缝。最初多出现于道路的两侧，逐渐向路中央发展形成贯通整幅路面的裂缝。按照破坏的轻重程度可进一步划分为轻微和严重两类，轻微是指裂缝边缘无剥落或仅有轻微剥落，无支缝或仅有少量支缝，严重裂缝指边缘有中等或严重剥落，有较多支缝。
图1：由温度引起的路表等距离横裂 图2：由半刚性基层引起的反射裂缝
2.2纵向裂缝
纵向裂缝一般表现为与道路中线大致平行的长直裂缝，有时伴有少量支缝。由于路基不均匀沉降引起的纵缝，通常断断续续，绵延很长；由于施工搭接不良引起的纵缝，其形态特征是长且直；由结构承载力不足引起的纵缝多出现在靠近路基边坡一侧的路面边缘。按照破坏程度可进一步划分为轻微和严重两类，轻微裂缝边缘无剥落或仅有轻微剥落，无支缝或仅有少量支缝，严重裂缝边缘有中等或严重剥落，有较多支缝。
图3 伴随有支缝的纵向裂缝 图4 长且直的纵向裂缝
2.3龟裂
表现为相互交错的裂缝将路面分割成形似龟纹的多边形小块，随着行车荷载重复作用次数的增加，平行的纵缝之间出现了横向或斜向连接缝，形成了多边的锐角的网状裂缝。按照破坏程度可进一步划分为轻微、中等和严重三类。轻微指缝细，无散落，缝区无变形，块度20~50cm，中等指缝较宽，无或轻散落，或拌有轻度变形，块度≤20cm，严重指缝宽，散落重，变形明显，块度≤20cm。
图5 由于承载力不足引起的龟裂 图6 块度较小的龟裂
2.4不规则裂缝
一般表现为多条裂缝以不规定角度相互交叉，在行车荷载及自然条件作用下逐渐发展并相互连接贯通，一般块度较大。按照破坏程度可进一步划分为轻微和严重两类，轻微指缝细，不散落或轻微散落，块度大≥100cm，严重指缝宽，散落，裂块小，50~100cm。
图7 块度较大的不规则裂缝 图8 灌缝后的不规则裂缝
龟裂和不规则裂缝由于外形大多相似，有时也被并称为网裂，两者一个较明显的区别是在块度上不规则裂缝要稍大于龟裂，在路面破损批评价中由于所占权重不同，因此需要对详加区分，不可混淆。
3、沥青路面裂缝成因分析
3.1横向裂缝
一般的说横向裂缝的影响因素主要表现在以下三个方面： 材料方面：表现为材料本身的应力松弛性能 结构方面：连续板体对收缩变形的约束作用 环境方面：低温及降温速率
按照成因又可划分为温缩裂缝和半刚性路面的反射裂缝。
3.1.1温缩裂缝
温缩裂缝又可细分为一次性降温引起的低温开裂和温度反复作用引起的疲劳开裂。低温开裂是指低温时，沥青劲度模量增大，沥青变脆，沥青混凝土应力松弛不能适应温度应力的增长，温度下降产生的应力超过混凝土的极限抗拉强度而使沥青路面产生开裂，这种开裂一般首先出现在路表，是路表裂缝的一种，并随着温度应力的持续作用向面层下部扩展；其次气温骤降时，混合料劲度模量急剧增大，超过极限劲度而产生开裂，这种裂缝在南方炎热多雨地区常见，夏季路表气温高，由于暴雨骤降，使得沥青混凝土路面温度急剧降低，产生开裂。由于温度引起的疲劳开裂是指温度反复升降产生温度疲劳应力，使混合料抗拉极限变小，劲度模量增高，应力松弛性能下降而开裂，并随路面使用年限增多而增加。总的来说，温度裂缝在外观上多表现为路表等距离的横向裂缝，距离因路面不同从几米到几十米甚至一百米不等，这种裂缝一旦产生，当开裂距离小于路面宽度时便会继续在开裂路段内形成纵向的温缩裂缝，使路面进一步被破坏。
为什么温缩裂缝会首先出现在路表？因为路面结构具有厚度，在面层内便会形成温度剃度，当在无约束条件下时，路面便产生形变，如图9所示，但实际上由于基层对于面层的粘结和摩阻力作用，使实际上的受力模式为图10所示，这样，便会在面层顶部形成拉应力，同时又由于沥青路面是直接暴露在野外的工程构造物，面层材料直接接触紫外线、氧气、水分等的作用，老化最严重，加之行车荷载的剪切力作用，使的沥青路面的温缩裂缝最早产生于沥青路面表层。
图9：无约束条件下的面层受力模型 图10 在基层粘结及摩阻力作用下的受力模型
影响裂缝混合料的低温抗裂性能的因素主要可归结为以下几点： 低温针入度：适当增大可提高混合料的抗裂性能 低温感温比：及PI，一般来说PI=-1时的抗裂性能较好 低温模量：模量越低同样收缩下产生的应力越小 收缩系数：收缩系数越小，降温相等时产生的变形越小
配合比设计：采用连续的密级配设计并适当增大沥青用量可改善混合料的抗裂性能。
3.1.2反射裂缝
反射裂缝是半刚性基层沥青路面所比较普遍的一种裂缝形式，普遍认为这种裂缝不能避免，只能采取措施降低其危害，这里简单介绍其产生原因及过程。
众所周知，半刚性路面有着较高的路面承载力，较好的水稳定性，成板性高的特点，但也具有其不可避免的缺点就是会产生温缩和干缩裂缝，加之路面在车辆荷载作用下在基层产生的疲劳开裂，沥青路面底层便会在开裂处附近产生应力集中，此时在交通荷载作用下的主拉应力和温度变化引起的拉应力的综合作用下，使沥青面层在开裂处向上发展最终贯穿整个沥青路面。
图11 半刚性基层由温度和行车疲劳引起的反射裂缝
3.2纵向裂缝
产生纵向裂缝的原因有很多，归纳起来，主要可分为如下几个方面：
3.2.1压实不均匀
这种情况多见于新建公路，主要是由于填土未压实或两侧密实度不均匀，在行车荷载作用下形成不均匀沉陷并进一步发展成纵向裂缝。
3.2.2改扩建新旧路面衔接不当
改建公路中新、老路段衔接处理不当，造成不均匀沉陷或滑坡而形成裂缝。
3.2.3路基湿软、承载力不足
路基加固处理不当，路基边缘浸水，导致路基湿软、承载力不足，形成啃边，有时也会导致路面边缘的纵向裂缝。
3.2.4填挖结合或高填方路段
在高填方路段或填挖结合部，由于土基压实度不足或压实不均匀，容易产生纵向裂缝，一般多为断续。
3.2.5沥青质量原因
沥青作为沥青混合料的胶结材料，对混合料的抗裂性起着重要的作用。沥青本身延度偏小或者由于老化后沥青变脆，含蜡量偏高等原因，均会降低沥青混合料的抗裂性能。
3.3龟裂及不规则裂缝
一般来说，龟裂和不规则裂缝的产生原因大体相似，首先出现单条或多条平行的纵向裂缝，然后在裂缝间出现横向或斜向连接缝，随着车辆及其他原因的继续作用而相互交错，最终形成相互连接的网状。
产生龟裂及不规则裂缝的因素有很多，路面结构整体强度不足，沥青路面老
化，基层排水不良，低温作用，低温时沥青混合料变硬或变脆，基层和面层集料离析，压实不均匀等均会产生。
3.4 车辙裂缝
近年来，随着对于沥青路面裂缝研究的深入，使人们认识到了一些新的裂缝，车辙裂缝便是其中一种。
这是由日本的松野三郎教授在20世纪90年代首先提出的，受到了世界上的重视，并专门召开了国际会议。他的观点认为，这是一种在轮迹带的边缘与车辙同时发生的纵向裂缝，是表面裂缝的一种。它虽然也位于轮迹带，但却不是由于反复荷载引起的疲劳裂缝。在我国，城市道路的公共汽车站旁边最容易发现这种车辙推挤裂缝。见图12、13。
图12 公交车站附近的车辙推挤裂缝 图13高速公路微表处车辙修复后的车辙裂缝
总的来说，产生沥青路面裂缝的原因有很多，对同一条裂缝的产生很大程度上并不是由某种单一的原因引起，而是由多种原因综合影响下逐渐产生并扩展的，如一条横向裂缝有不仅仅是由于半刚性基层反射引起的裂缝，同时还有可能受到温度下降影响。因此，在路面实际调查中应该充分分析各种可能的原因，全面综合考虑各种原因的影响，找出其中主要的原因并释以相应的处理对策，有的 放矢，才是上策。
4、沥青路面裂缝预防措施
沥青路面裂缝的预防措施归纳起来可分为以下四个方面：材料选择、道路结构设计、基层预开裂技术及加铺体系应用，以下分别加以说明。
4.1材料选择
沥青路面的开裂，根据开裂处材料的不同，可分为三种：沥青本身被拉开裂，沥青和石料接触面被拉开裂及石料被拉开裂。一般最常见的是前两种情况，因此在材料选择时，可选用劲度模量低，温度敏感性低的沥青，如SBS、SBR改性沥青；而沥青和石料接触面处被拉开裂多是由于沥青与石料粘附性不好而产生，因此可选择表面粗糙，与沥青粘附性好的石料，避免使用酸性石料，有条件时应该选择添加抗剥落剂改善粘附性。
4.2道路结构设计
4.2.1增加沥青面层厚度
增加沥青层厚度可有效降低半刚性沥青路面的反射裂缝，但对于由于温度引起的低温开裂所起的作用十分有限。同时由于加厚沥青面层厚度可大幅度增加建设投资，其经济性值得考虑。
4.2.2采用柔性基层
因为柔性基层具有很强的柔性和变形能力，同时可起到应力消散作用，可以有效地减少路面结构的应力集中现象，因此可有效降低半刚性基层的开裂和温缩裂缝的综合作用。同时，国内有许多的学者已经开始研究柔性基层和半刚性基层的优化组合技术，将是更为有效的预防反射裂缝的措施。
4.2.3设置级配碎石过渡层
这是在面层和基层之间增加一层由级配碎石构成的过渡层，将原半刚性基层下放成为底基层，而级配碎石层则成为上基层。南非是使用级配碎石层比较多的国家，法国也与1988年相应提出“倒装结构”，均对缓解反射裂缝有着明显的作用。
4.2.4应力吸收层
应力吸收层是指在基层与面层之间设置薄层封层，起到吸收尖端应力，延缓开裂的目的。国内外研究主要集中在低弹性模量、高韧性的材料开发上。目前常用的有稀浆封层、碎石封层、同步碎石封层、橡胶沥青封层、纤维封层等。
4.2.5加铺土工织物或格栅
土工织物包括包括聚丙烯或聚醋织物和聚乙烯、聚丙烯或聚醋无纺织物，厚度不超过几个毫米。无纺织物夹层的主要作用与应力吸收薄膜相似。而织物由于模量稍高，可对加铺层起少量加筋作用。格栅包括聚丙烯或聚醋土土格栅、玻璃格栅和金属格栅。其中比较常用的是玻璃格栅，它是以高温强度玻璃纤维为原料的一种新型加筋材料，具有较大的抗拉强度及弹性模量，较低的延伸率和很高的熔点，应用于沥青面层中可以起到以下的作用：
①提高抗变形能力 ②延缓疲劳开裂及其扩展
③作为应力消散层，可以防止反射裂缝。
但其铺装时的变形受温度变化的影响波动较大，对施工的要求比较高。而且由于它很薄，并不具备增强结构和改善排水等功能。
总的研究结果表明加铺土工织物的防裂效果有好有坏，但是它对于垂直差动位移和水平位移较大(温缩严重)的情况效果不大，此外其防裂效果可能较短暂。
4.2.6配合比设计
沥青作为沥青混凝土路面的主要胶结材料，对抗裂起着重要作用，采用密级配并适当增加沥青用量的方法可减缓裂缝的产生。但这样做同时会降低路面抗高温变形能力，因此必须考虑混合料的高、低温性能，综合设计。
4.3基层预开裂技术
基层预开裂技术包括基层预锯缝和基层预破碎。
4.3.1基层预开裂 基层预开裂是指在半刚性基层上按一定间距一定深度设置预锯缝，缝内灌注沥青等粘结材料，其上加铺土工织物或格栅，再在其上铺筑沥青面层。起作用机理是通过锯缝改善基层约束条件，从一定程度上释放温度应力来达到防裂的目的，土工布即起到防渗作用，又缓解应力集中，从而延缓或消除反射裂缝的产生。德国规范中明确规定，面层厚度小于或等于14cm，基层抗压强度不大于12Mp，必须预切缝；前苏联也建议为减缓反射裂缝，在基层上每隔8~12m作一假缝，深6~8cm，缝宽10~12cm，我国也有部分地区进行过尝试，其切缝间隔、深度、缝宽等应按照具体的基层强度、面层特点、气候类型、交通量等实际具体条件确定。
4.3.2基层预破碎
基层预破碎是指将旧水泥混凝土路面破碎成50㎜～150㎜的小块，然后在这些相互嵌挤的水泥碎块构筑成的柔性基层材料上摊铺热拌沥青混合料（HMA）罩面。这是一种针对旧水泥混凝土路面改造时预防反射裂缝的技术。美国数十个州采用这项技术。实践证明：采用这项技术（简称R+HMA）修筑的路面，均未见反射裂缝，也不存在车辙问题，而且路面平坦。如图14、15为预破碎所用机械所示
图14 图15
4.4 加铺层体系的应用
加铺层体系是铺设在下卧层路面结构层之上的沥青加铺层、夹层体系和整平
层的综合体系。是应用在旧路加铺时的一种整体预防裂缝的系统。根据旧路面结构质量、荷载条件和选择的修复方案，可以省去一个或多个部分。如图16
图16 路面加铺层体系示意图
4.4.1调平层
调平层是铺筑在不平整的旧道路表面上、平均厚度为几厘米的沥青材料层，为铺筑夹层材料提供提供一平整表面通常又骨料最大粒径为7mm的密实型沥青混合料组成。
4.4.2夹层系统
夹层系统是由一层夹层材料组成，根据夹层材料的类型，采用特殊的锚固方法或固定在下卧层。夹层材料常见的有沥青碎石、应力吸收层薄膜夹层（SAMIS）、无纺土工布、格栅，此外常用的还有沥青砂和钢筋网等。其固定方法如表1
锚固方法 沥青碎石或沥青砂 应力吸收薄膜 无纺土工布 格栅 钢筋网 三维钢筋蜂窝网格 复合型材料
★
（无纺土工布+格栅）
★
粘层油 ★
★
透层油
★
水泥浆封层
★
锚钉
★ ★ ★
自粘方式
★
★
表1不同类型夹层材料及其相应的固定方法
夹层系统在道路结构中的作用取决于夹层体系的类型，其作用有：
（1）在裂缝附近承受很大的局部应力，因而减少了裂缝尖端上方沥青加铺层内的应力。此时，夹层材料起加筋作用。（2）形成能产生水平变形而不破坏的柔性层，允许裂缝附近可以产生较大位移，即抵抗高应变的柔性材料，并控制剥落。
（3）具有防水功能，即使在路表再次出现裂缝后，仍能保持道路结构的防水性。不同类型夹层体系的作用如表2：
抵抗应变的柔性材料，作用
加筋
并控制剥落
防水 沥青碎石或沥青砂 应力吸收薄膜 浸渍沥青的无纺土工布
格栅 钢筋网 三维钢筋蜂窝网格
复合型材料（无纺土工布+格栅）
★/★★(＊)
★★ ★★ ★/★★(＊)
★ ★★ ★★
★(＊＊＊)
★★
★ ★★ ★★ ★(＊＊)★(＊＊)
★★
注：★：有效，★★：高效；
(＊)：加筋作用取决于夹层材料类型和温度条件；
(＊＊)：仅仅适用于格栅或钢筋网嵌入水泥浆封层内或使用表面处治的情况；(＊＊＊)：仅仅适用于带弹性粘结料的钢筋网嵌入水泥浆封层内的情况。
表2：夹层体系的作用
在任何情况下，为保证扩散交通荷载作用于整个路面结构产生的应力，应将夹层体系与下层和沥青加铺层完全粘结。若层间粘结不好，可能导致路面结构疲劳的快速发展或出现次裂缝。如果防水性得不到保证，可以再附加一层防水层。
4.4.3加铺层
加铺层是铺筑在夹层系统之上的各种结构的沥青面层。除夹层体系外，沥青加铺层厚度和材料配合比设计在加铺层体系防止路面开裂中起了重要作用。
增加沥青加铺层的厚度可以有效地延迟路表出现裂缝的时间，因为较厚的加铺层在初始阶段可以减少原裂缝处因交通荷载引起的应力。国际上通用的结论是需要将沥青面层增加至15－25cm。增加加铺层厚度，一方面可以减少旧面层的温度变化，并降低加铺层的拉应力，另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切应力。同时，可以延长其疲劳断裂寿命。
沥青材料的抗裂能力主要取决于骨料特性、沥青剂量和粘结特性。骨料通过其膨胀系数（对温度变化的敏感性）和粘结剂的结合质量（粘结性）起作用。然而，粘结性在材料抗裂中起主导作用。但是为保证抗车辙和抗滑能力，必须有限制地选择粘结剂，现在常用的有聚合物改性沥青、回收的粉末橡胶改性沥青和纤维。
5沥青路面裂缝修复措施
5.1工艺选择
路面裂缝一旦形成，就必须采取相应的措施进行修复，修复时间越早，对路面的硬性越小，效果也越好。工艺选择可参考表3。
裂缝边缘破坏的平均严重程度（占裂缝总长的%）
裂缝密度
低（0～25）
低 中 高
无需处治 裂缝处治 路面表面处治施工
中等（25～50）
裂缝处治 裂缝处治 路面表面处治施工
严重（50～100）
裂缝修补 裂缝修补 路面大修
表3 裂缝修复工艺选择推荐放法 5.1.1表面处治工艺
表面处治工艺 主要是指同步碎石封层、微表处等表面封层，适用于裂缝边缘破坏轻微、密度高的情况，他不仅仅能起到封堵裂缝的目的，而且还能够改善路面抗滑性能，恢复路面平整度和路容路貌，有着较高的施工速率，减小对道路正常交通的影响。如图17、18所示
图17 高密度裂缝应实施表面处治 图18 应深度修补裂缝路面
5.1.2修补
修补是针对边缘破坏严重但密度低的裂缝进行的修复措施，一般采用部分深度挖补或深挖补，这类裂缝一般边缘破坏严重，松散、掉粒较多，所以不能采宜采用表面处置的方式进行。一般采用开槽或切槽的方式，先清扫缝壁，必要时加放垫条后对进行填缝处理，如图19所示
图19
5.1.3封缝、填缝
封缝和填封适用于边缘破坏轻微、密度中的裂缝，是常见的裂缝处理方法。其适用情况如图20、21所示
[img]http:///upfile/20104/29/***2.jpg[/img]
图20应实施封缝的横向裂缝路面 图21应实施填缝的纵向裂缝路面
封缝和填缝的区别在于封缝（Crack Sealing）是将专门的材料填封于活动裂缝（Working Crack）之中或之上，形成一定形状的封口，以防止水和其它杂物进入裂缝的处治工艺。
填缝（Crack filling）是将专门的材料填入非活动裂缝（nonworking crack）内，籍以有效地减少水的渗入和增加裂缝两侧路面的强度。活动裂缝是指横向和或垂直移动量大于2.5㎜的裂缝，非活动裂缝是指上述移动量小于2.5㎜的裂缝。其使用标准如表3
裂缝处治方法
裂缝特性
封缝
宽度（in）①
填缝 0.2～1.0
中等程度至无破损（＜裂缝长度的50%）
＜0.1
纵向反射裂缝 纵向对接缝裂缝 纵向边缘裂缝
相隔距离较远的多处网状裂缝
0.2～0.75 不大或无破损（＜裂缝长度的25%）边缘破损程度（如剥落，二次开裂）
年横向位移量（in）
≥0.1 横向温度裂缝 横向反射裂缝
裂缝类型
纵向反射裂缝 纵向对接缝裂缝
表3封缝和填缝的推荐标准
在封缝和填封时，还应考虑到其结构的选择，如表4所示
考虑因素 作业的类型和地区
北方省市必须切缝或最好切缝。
封口高出于路面的构形承受磨损，而且裂缝的边缘直接承受很高拉应力，导致填封结构内部破交通
坏。
边缘损坏大于裂缝总长的10%时，应采用封口高出于路面的结构，因为这类构形只要一遍施工裂缝特性
便可同时填缝和覆盖边缘破坏的部分。
乳化沥青、粘稠沥青和硅酮之类的材料不能用于封口高出路面的灌缝作业，因为这类材料直接材料类型
接触交通车辆，会产生严重的车辙和磨损。
所希望的性能 美学上的考虑
成本 如果希望填封结构有较长的使用寿命，可考虑选用封口与路面齐平或高出路面呈凸台形的结构。封口高出路面，呈凸台形的各种结构都会影响路面外形的美观。
不切缝可以减少设备和人工。切缝而且封口高出路面呈凸台形的组合式结构的成本高于只切缝
结构形状选用
大部分填缝作业和某些封缝作业无需切缝。但封口与路面齐的结构，因为前者用料较多。
表4
5.1.4裂缝再生
用再生系列设备，将旧沥青路面加热至混凝土熔融状态，加入再生剂、一定数量的沥青和骨料，就地拌和成新的沥青混合料，经碾压摊铺形成性能较好的路面。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1米长的裂缝出混凝土便可变软，缝深则加热时间长。此时，加入适量热沥青，掺入少量砂子或石屑，就地热拌，使裂缝处自上而下左右两边形成含油量较大的新混合料，找平撒砂养护，这样处理过后的裂缝含油量大，柔软，可吸收各种因素引起的应力，试验证明，这种方法是替代传统灌油缝的好方法。
5.1.5铣刨后重新铺筑面层
铣刨后重新铺筑的方法，也是养护中较为常见的一种。他不仅可针对路面大范围严重的裂缝处置，同时还能对路面车辙、推移、拥包、坑槽及平整度不佳等情况进行综合处置，但由于这种方法相比于上面所述工艺成本高、工艺复杂，因此在采取时应该综合分析路面其他病害后考虑是否可取。
5.2材料选择
材料的选择对于裂缝的修复有着十分重要的意义，如果材料选择不当，处置后的裂缝可能很快就会重新开裂。其性能评价见下表：
材料的种类
特性 乳化 沥青
准备时间短 灌缝施工
∨
简易、快速 养生时间短 粘附力强 粘结力强 抗软化和流动性（养生性）
柔韧性 弹性
抗老化性和抗气候性
抗车辙与 耐磨性 ∨∨
∨
∨ ∨ ∨
∨∨ ∨∨
∨∨ ∨
∨∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨
∨
∨∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨
∨∨
∨∨ ∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨ ∨ ∨
∨
∨∨
∨∨
∨∨
∨∨
∨∨
∨ ∨ ∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨
聚合物改性沥
青 ∨
沥青 纤维改性沥稠结
青
沥青 橡胶
橡胶 沥青
低模量橡胶沥
自调平硅酮
青
∨∨
注：表中∨—适用，∨∨—非常适用
表5 各种材料的特性
根据表5可以确定哪一类材料最能满足施工项目的要求。例如，如果要求所使用的材料具有适度的柔韧性，和高的抗车辙性和耐磨性，并能快速施工，则可考虑选用橡胶沥青。如果施工项目要求材料粘附性好、抗磨、施工快速、养生期短，则可考虑选用沥青橡胶或橡胶沥青。选用材料时，必须考虑材料在现场的实际使用性能。在填封充分，施工质量符合要求的情况下，非活动性裂缝的填缝材料一般能维持1～4年，活动性裂缝的封缝材料，一般能维持2～6年。建议养护计划人员及时掌握各类材料在现场的实际使用性能的信息。
5.3裂缝处治施工
裂缝处治施工按照施工步骤可归纳为以下7步：
⑴交通管制
⑵安全措施
⑶切缝
⑷裂缝的清理与干燥
⑸材料准备与应用
⑹封口成型加工 ⑺保护性覆盖
在以上7个步骤中，裂缝的清理与干燥是最为关键的一步工序，因为裂缝处治失败率高的主要原因是裂缝缝道脏污和/或潮湿所造成的粘附力不足。如今常用的裂缝缝道清理措施主要有常温压缩空气清缝、高温压缩空气清缝、喷砂清缝及钢丝刷清缝等。所采用的设备主要为便携式手动或电动鼓风机和带软管和风枪的高压空气压缩机。
6、小结
对于沥青路面的裂缝，只要能够认真分析产生原因，了解其作用机理，采取有针对性的预防、治理措施，便能够将裂缝的危害降低到最小，保证公路正常的使用性能和寿命。
参考文献：
⑴公路沥青路面养护技术规范 JTJ073.2-2001 ⑵沥青路面裂缝封、填材料与工艺实用手册（美）kelly l.Smith, A.Russell Romine著 陶家朴 寸木 译 ⑶毛成，沥青路面裂纹形成机理及扩展行为研究，2004年，西南交通大学博士学位论文 ⑷吴赣昌、凌天清，半刚性基层温缩裂缝的扩展机理分析，1998年第1期，中国 公路学报
半刚性基层沥青路面裂缝防治 篇7
半刚性基层沥青路面结构具有强度高、刚性大,整体性和水稳性好,工程造价低,使用寿命长等优点。但半刚性基层性脆,对温度、湿度变化比较敏感,抗变形能力差,在其强度形成过程中及运营期间会产生干缩裂缝和低温收缩裂缝,在地表交通荷载的重复作用下,这些裂缝会逐渐扩展到沥青路面,形成“反射裂缝”。其结果破坏了路面的整体性和连续性,更重要的是路表水沿裂缝渗入土基,破坏了土基的强度和稳定性,形成网裂、龟裂、坑槽、沉陷等,导致路面过早破坏。
1 横向裂缝产生的原因
裂缝是沥青路面最常见的破坏现象。裂缝主要有两种:横向裂缝(包括路面材料低温收缩裂缝、干燥收缩裂缝,以及半刚性基层上沥青路面的反射裂缝);纵向裂缝(包括因整体强度不足,或在重复荷载作用下整体性基层产生的拉应力超过材料的疲劳限度而引起的裂缝、汽车超载引起的裂缝,以及路基不均匀沉降、冻胀、摊铺时工作缝处理不当引起的裂缝等)。
半刚性基层沥青路面的横向裂缝,大部分是因为水分蒸发而引起的干缩裂缝和因温度变化而引起的温缩裂缝。基层材料和收缩系数、水都是影响半刚性基层材料温缩的主要因素。
沥青路面的横向裂缝,主要是非荷载性的低温收缩裂缝。温度下降,面层收缩,受基层的约束产生温度应力。当温度应力超过材料的抗拉应力时,裂缝就从表面产生并逐渐向下扩散。
2 防止或减少横向裂缝的措施
2.1 半刚性基层方面
2.1.1 选择适宜的结构
半刚性基层有两类:1)细颗粒材料加结合料组成的(石灰土、二灰土、水泥土等);2)改进掺加粗集料组成的(灰土集料、二灰集料、水泥集料等)。
基层结构应选用温缩、干缩系数小,刚度适当,抗拉强度较高的混合料。不同的基层材料,在最佳含水量状态下,其温缩系数和干缩系数也不一致。按温缩系数的大小排列:石灰土>灰土砂砾>二灰>水泥砂砾>二灰砂砾;按干缩系数大小排列:石灰土>水泥砂砾>灰土砂砾>灰土碎石>二灰砂砾。
密集式二灰级料结构,如二灰碎石、二灰砂砾等,具有良好的力学性能,整体性、水稳性和抗冻性都较好,初期强度虽然偏低,但后期强度比石灰集料还高,甚至与水泥集料强度接近。水泥集料,如水泥碎石、水泥砂砾等,抗干缩能力强,抗温缩能力差,适用于日温变化不大的地区,在寒冷的北方地区应用难免会开裂。以细颗粒材料组成的基层结构,如石灰土、水泥土、二灰等,温缩、干缩系数都较大,抗裂性能较差,一般只作高速公路的底基层。密集式二灰级料结构是基层优选的结构类型。
2.1.2 结集料的最佳含量
试验证实,水泥剂量的多少与水泥稳定类材料的强度、收缩裂缝有直接关系。当水泥含量为5%～6%时,抗温缩和抗干缩性能较好;当水泥含量大于7%时,抗裂性能反而降低;当水泥含量降到3%时,抗温性能急剧下降。因此从减少横向裂缝考虑,水泥用量应控制在5%～6%为宜。从一些试验数据,可总结出如下规律:当灰土类集料在60%、二灰类集料在75%时有一温缩最小值(这些仅是参考值,因各地土类颗粒和成分不同,每个大型项目必须按实用材料做专门试验确定)。
为使结合料的胶结作用和集料的嵌挤作用共同发挥,共同充分压实,对灰土或二灰结集料类,一实方体中最多只能用一松方的集料,压实后可得到强度大、收缩系数小、耐用性强的半刚性基层。混合料中的石灰含量,应考虑集料的裹附吸附量,在任何情况下不得低于5%。
集料的最大粒径也是影响质量的关键因素。粒径太大,拌和、摊铺、压实均有困难;粒径太小,则动稳定性不足。因此应控制在5 cm左右,最大不超过6 cm。
2.1.3 设置横向假缝
半刚性基层材料因收缩变形将产生不规则裂缝,并向路面进行不规则反射。为使裂缝规则发生,减轻或防止向上反射,与水泥混凝土路面设缝的原理相同,在半刚性基层施工压实后的一定龄期,可间隔设置一道横向假缝,并用沥青材料填灌。假缝可以预设,也可在基层铺筑后切割。
2.2 在沥青路面方面
2.2.1 采用优质沥青或改性沥青
沥青质量是发生低温缩裂的关键。应选用延度大,耐久性好,抗老化的沥青,也可在沥青中掺入添加剂以提高沥青材料的抗拉强度,增强抗裂性能。
2.2.2 沥青层的厚度
初步研究结果表明,较厚的沥青面层,可以推迟半刚性基层的横向缩裂,还能增强对反射裂缝的抵抗作用。但沥青层太厚,不仅增加车辙量,也使半刚性基层的作用不能充分发挥。
目前,国内半刚性基层沥青路面的沥青层厚度一般在15 cm～25 cm之间。如何确定适宜的沥青层厚度是一个急待解决的难题。
2.2.3 调整面层结构
沥青面层既要有抗裂性,又要有抗车辙性。集料偏细,对抗裂有利,对抗车辙不利;反之,集料集配偏粗,对抗车辙有利,对抗裂不利。研究得知,从抗裂性能考虑,沥青混凝土优于沥青碎石,密集配混凝土优于开集配混凝土。因此,宜选用连续型密集配中粒式或粗粒式沥青混凝土作沥青面层。
2.3在铺设夹层方面
半刚性基层和沥青面层之间加铺一层应力吸收薄膜夹层,能吸收或缓冲裂缝尖端的应力集中,对抑制反射裂缝的产生与扩展有一定的效果,还能改善面层的抗疲劳性能,而且施工方便,价格便宜,有良好的发展前景。
目前我国实用的应力吸收薄膜夹层有:土工织物、沥青橡胶、704胶和塑料膜4种,土工织物和沥青橡胶较常用。
3结语
合理的设计、选材、精心施工、养护和及时的维修是提高半刚性基层沥青路面的使用性能,减少沥青路面裂缝产生的唯一途径。
摘要：介绍了半刚性基层沥青路面结构的特点,分析了横向裂缝产生的原因,并从半刚性基层、沥青路面和铺设夹层三方面提出了防止或减少横向裂缝的措施,从而提高半刚性基层沥青路面的使用性能,延长路面的使用寿命。
关键词：半刚性基层,裂缝,沥青路面,强度
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半刚性基层沥青路面裂缝防治 篇8
关键词:重载交通 半刚性基层 沥青路面养护 结构设计方法 研究
DOI:10.3969/j.issn.1672-8289.2010.09.027
1、路面结构养护设计成因分析
目前西部地区路面结构养护设计主要存在以下几方面的问题:第一,缺少独立和针对性的沥青路面结构评价和养护设计方法;第二,在路面养护设计中,由于自然环境、交通、气候等影响因素复杂,对于路面损坏机理缺乏深入全面的认识,无系统的结构评价检测技术手段和分析诊断方法,造成养护方案的选择缺乏针对性,养护效果难以发挥。第三,在结构评价中,选择的力学指标(路面回弹弯沉)单一,考慮的主要受力方式相对于目前复杂的荷载状况和气候条件而言过于简单。第四,设计的养护方案中,路面结构形式单一(半刚性基层+沥青面层),对于结构层次的合理匹配、路面结构功能层的合理组合、路面排水性能、路基状况、路面的综合使用性能(路面破损、平整度、车辙、抗滑等)缺乏全面考虑和定量研究。第五,无明确的旧路再生材料结构设计参数。第六,对路面养护维修中各种候选养护方案的经济性缺乏定量的考虑,没有引入科学的经济评价方法。
旧路养护设计与新建路有诸多不同特点。首先,设计形式不同,旧路养护设计主要针对损坏进行设计。其次,与新建路交通量预估值不同,旧路交通量明确,有条件根据实际交通量特点进行更加针对性的结构设计。此外,除了荷载引起的疲劳破坏外,西部地区低温引起的疲劳开裂占很大比重,针对非荷载型结构破坏结构养护设计尚无依据科学。
针对西部地区沥青路面结构养护设计存在的问题,结合当地的交通条件和自然环境条件,开展重交通和复杂自然环境条件作用下半刚性基层沥青路面结构养护设计研究,对延长该地区道路工程寿命,促进公路可持续发展有重要意义。
2、路面结构评价研究现状
由于路面结构本身和工作环境的复杂性,路面性能衰变的影响因素存在多样性和不确定性问题,路面性能的评估、预测和决策领域仍有许多问题需要进一步研究和解决。一个合适的路面维修方案的制订,首先需要明确旧路的结构强度和路用性能等各方面的实际状况,进行客观的综合评价,所以对旧路路面结构进行检测以获得真实有效的路况数据,显得尤为重要。依据采集的路面检测数据,以及室内试验研究,对路面结构性能满足使用要求的程度做出正确的评估,科学评价旧路结构的承载能力与剩余寿命,制订合理的维修方案,对提高路面的路用性能及路面养护管理水平具有十分重要的意义。长期以来,由于缺乏对路面损坏机理、成因和处治方法的系统研究,我国路面大中修养护设计一直依赖于有限的指标或设计工程师的经验,科学性和经济性均难以保证。下一步需要通过对路面损坏的微观分析,损坏原因的科学诊断及损坏修复的养护决策,提出了路面大中修养护的措施及实施的方法、工艺、材料和施工组织方案,西部地区需要结合当地特殊条件进行针对性研究。
目前,在路面结构检测、评价方面,通过技术和设备的引进,国内外已经达到基本同步。在路面结构性能指标的检测上,既有贝克曼弯沉仪和承载板等传统的仪器设备进行检测的,也有使用自动化程度很高的全自动道路检测车进行检测的,后者可以实现数据的采集、处理、显示和存储等多方面功能,效率高,相应的成本也较高。当然,由于引进的时间较短,必要的应用研究工作还做得很不到位,也缺乏使用经验,这大大地影响了国内应用先进技术设备从事路面检测的实际效果。
近20年来,路面的无损检测与评价技术因具有不损害路面结构的独特优势而在国内外得到了迅速的发展。作为最重要的路面结构性能评价指标,弯沉的量测与分析技术发展十分迅速,自1953年贝克曼(Benkleman)发明梁式弯沉仪以来,路面弯沉检测设备已从静力弯沉仪发展到能够模拟行车荷载作用的落锤式弯沉仪(FWD),从单点最大弯沉检测发展到对路面弯沉盆的检测,并将原来仅局限于柔性路面意义上的弯沉概念发展到刚性路面的结构评价与设计分析中, 路面结构性能的评价也从路面整体强度评定发展到对路面各结构层模量的反分析,各种评价软件也广泛用于实际,取得了巨大的经济效益和社会效益。FWD是目前国际上比较流行的先进的路面无损检测设备, 可很好地模拟行车荷载对路面结构的作用并精确测出路表的变形信息,但是,目前用于FWD检测结果的分析技术存在着许多不足,有待进一步发展,如FWD采用的是脉冲荷载,而常规的FWD数值的分析方法却仍是以静荷载条件为基础,通过弯沉盆研究采用静力分析而非动力分析来反演路面特性。
公路路面厚度及内部缺陷的检测,一直沿用几十年来的钻孔取芯法或基坑开挖,它除破坏路面外,更主要的是这种方法所取得的数据不能真正给公路路面一个全面真实的评价。针对以上不足,世界各国都在寻求一种更先进的、不损坏路面、连续的检测方法。随着科技的发展,发达国家自80年代开始研究用地质雷达检测公路路面等工作,并取得成功。
对路面结构性能进行恰当的评价,是设计结构性能恢复方案和采取病害修复措施的基础。在我国颁布的《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ073.2-2001)中也提出和推荐了路面结构性能的评价模型,采用路面回弹弯沉表征路面结构的总体抗力。然而,在用于路面结构性能诊断和评估时,却显得过于简单,因此,有必要结合现代路面检测技术和路面结构分析技术进一步研究对沥青路面结构性能的评价问题。
我国新颁布的《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007)采用路面使用性能指数评价PQI对包括路面损坏、平整度、车辙、抗滑性能和结构强度五项指标在内的路况信息进行评价,该评价模型包括两项结构性指标(车辙RDI、结构强度SSI),两项功能性指标(平整度IRI、抗滑性能SRI),一项反映病害严重程度的路面破损指标PCI,该指标的缺陷是无法将行驶质量和结构损坏区分开来,由于不同地区的材料、结构、交通特性差异、导致病害表现形式各异,各分项指标的权重未必适用国内所有地区。
3、养护设计研究现状
在养护设计方面,目前养护工程一般采用两阶段设计:方案设计(初步设计,立项阶段用于控制资金和规模);施工图设计(详细设计,可用于工程实施)。在实际工作中,往往以施工图设计为主导,方案设计没有得到应有的重视,有的与检评业务结合,有的与施工图设计打包。 设计单位采用的养护设计方法大同小异,无法突破现有规范的局限性。
针对养护设计存在的问题,近年来我国在一些地区引进了全寿命周期费用分析的概念,初步构建包含路面损坏、路面平整度、路面车辙、路面抗滑和路面结构强度等多项指标在内的路面大中修养护设计方法和设计成套技术。但在路面详细病害自动化检测和识别技术研发、路面使用性能预测技术、寿命周期费用分析技术与路面大中修养护设计方法的集成技术研究等方面还需要进行深入研究。特别是特殊交通、环境条件下路面养护设计研究处于刚起步阶段,尚需要进行大量的研究工作。
科学的公路养护分析流程可以划分为路网级和项目级两个层次。网级养护分析的主要目的是通过实施路网技术状况检测,确定整体养护需求和项目建议,并据此制定科学合理的养护计划和养护规划。而项目级养护分析则是针对拟实施养护工程的具体路段,通过详细检测和科学分析,诊断路面病害成因,确定养护性质和养护单元,通过路面使用性能及全寿命周期费用分析,提出具有针对性的养护设计方案(一组候选方案),并最终完成施工图设计。 养护设计新理念包含以下两个核心要素: 首先,在养护设计中对路面使用性能进行全过程控制判别路面质量优劣的终极标准是路面的使用性能(路面损坏状况、路面平整度、路面车辙、路面抗滑性能、路面结构性能等),按照使用性能分析和设计路面结构及路面材料已经形成一种必然趋势。 其次,在养护设计中对养护方案的经济性进行科学评价。
4、旧路再生材料的结构设计参数与结构适应性评价
旧路材料再生设计是旧路养护设计的一个重要方面,是节约资源、保护环境、降低养护成本的重要手段,旧路材料的应用越来越受到人们重视。美国从1915年开展再生技术研究,1973年石油危机爆发后美国对这项技术才引起重视,并在全国范围内进行广泛研究,到八十年代末美国再生沥青混合料的用量几乎为全部路用沥青混合料的一半,并且在再生剂开发、再生混合料的设计、施工设备等方面的研究也日趋深入。沥青路面的再生利用在美國已是常规实践,目前其重复利用率高达80%,并形成了与普通沥青混合料不同的设计方法和施工工艺,并相应制定了规范。日、前苏联、英、德、意等国,从上世纪70年代起相继开展研究,到上世纪90年代,日本再生混合料用量约占沥青混合料总用料的1/2。
我国在八五攻关中,对再生剂应用于道路工程也进行了专题研究。各地的研究人员做了大量的工作,提出不同的理论。1983年建设部下达了“废旧沥青混合料再生利用”的研究项目,由上海市政工程研究所、武汉市市政工程设计研究院、天津市市政工程研究所等单位承担,当时的主攻方向是把旧渣油路面加入适当的轻油使之软化,来代替常规沥青混合料。湖南省将乳化沥青加入到旧渣油表处的面层混合料中,并分别用拌和法和层铺法修筑了再生试验路,也证明了其技术可行性和经济性。江西昌九路改造和安徽合徐南高速公路维修都采用了乳化沥青冷再生混合料当作路面基层,为冷再生混合料的应用进行了有益尝试。今后随着大量高速公路进入大修、改造期,再生混合料的应用将越来越多。
在旧路再生混合料应用方面,国内外已经进行了大量研究和应用试验,取得了大量丰富的成果,但是研究重点主要是在混合料设计和设备研制方面,对再生材料的结构设计参数和结构适应性的评价研究很少,特别是重载作用下的参数和结构适应性研究尚属空白。由于乳化沥青、泡沫沥青等冷再生混合料属半柔性材料,其结构参数既不等同于沥青混合料等粘弹性材料,也不同于半刚性材料,对此类材料的参数和结构性能评价可为再生材料的结构养护设计提供依据,特别是在西部地区重载交通和复杂气候条件下,对当地再生材料的结构参数和结构适应性进行研究是节约环保型再生材料养护设计研究必不可少的工作内容。
5、结束语
通过对我国西部地区路面病害的分析及研究,结合目前养护设计现状的研究,提出旧路再生材料的结构设计参数与结构适应性评价,为养护结构设计提供科学依据。特别是在西部地区重载交通和复杂气候条件下,对当地再生材料的结构参数和结构适应性进行研究是节约环保型再生材料养护设计研究必不可少的工作内容。
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