瀝青混凝土路面裂縫產生的成因與防治探討

喻建軍 李仁平

（廣州市設計院 廣東廣州 510620）

1 引言

道路工程是土木工程建設中非常重要的一部分，在道路工程設計過程中，由于瀝青混凝土路面在行車舒適性等方面的優勢，在城市道路以及各級公路所占比例正逐步增加。而由于瀝青路面在各種因素導致下容易出現裂縫，影響瀝青路面使用性能以及壽面，故必須在設計及施工過程中加強路面裂縫的防控，從而保證工程質量。在此基礎上，分析瀝青混凝土路面裂縫控制在道路工程中的合理使用。

2 瀝青混凝土產生裂縫的原因

2.1 瀝青及其混合料原因引起裂縫

施工時，部分施工單位使用的瀝青未能達到施工要求的標號，使得瀝青與礦料之間的粘接力大大降低，并且增加了瀝青的低溫脆性，還會導致其高溫穩定性降低，以上諸多弊端造成了瀝青路面油層松散的現象，從而導致瀝青路面開裂。瀝青與其結合料的性質是造成溫度變化產生裂縫的最主要原因，而影響瀝青路面是否開裂的最主要因素是瀝青混合料的低溫勁度，因此瀝青勁度也是測定瀝青混合料低溫勁度的一項重要因素。在相關功能指標中，溫度敏感性是影響瀝青功能最大因素，溫度敏感性越高的瀝青越容易引起路面開裂。例如在冬季氣溫較低時，瀝青的收縮性能會比較容易導致路面遭到脆性破壞，而如果水分與溫度等因素共同作用，會大大降低瀝青與礦料之間的粘結力，從而導致路面松散、剝落等，因而影響力了路面的通行。

2.2 雨水滲透問題引起裂縫

在陰雨時節，雨水的滲入會降低瀝青與礦料之間的粘結力甚至嚴重時會使得其逐漸失去粘結力。在外力作用下，隨著水分在路面空隙以及裂縫中的不斷侵入，水分會在眾多荷載的動態作用下形成真空復壓抽吸的循環系統，使水分更加全面地滲透進入瀝青與礦料的接觸界面上，從而導致瀝青膜脫離礦料表面、瀝青混合料松散掉落形成網狀裂縫并不斷擴大。

2.3 溫度問題引起裂縫

溫度問題引起的裂縫一般分兩種：①低溫收縮裂縫；②溫度疲勞裂縫。低溫收縮裂縫往往是冬季時候，由于溫度下降導致了瀝青材料逐漸變硬以及收縮。但是由于瀝青面層是受到路面約束的，在氣溫驟然降低時一旦瀝青面層的收縮拉應力大于瀝青混合料的抗拉強度，瀝青面層就會出現開裂現象。而溫度疲勞裂縫是在外界氣溫變化大時，影響了瀝青面層的溫度，瀝青面層過大的溫度變化使得其中產生了很大的溫度應力。此種溫度應力會隨著時間的推移不斷地作用在瀝青面層之中，使得瀝青面層出現疲勞開裂。此過程一旦開始，伴隨著低溫的出現，裂縫間斷會出現集中應力，從而導致裂縫不斷向下延展直到面層被全部穿透。

2.4 載荷引起的裂縫

道路結構設計是非常關鍵，它主要通過當地狀況進行設計，但是道路載荷一旦沒有足夠大，就會產生結構性裂縫，為了避免產生這些問題，需要在施工過程當中增加預拱形式，一旦出現載荷較大還會產生裂縫，這種裂縫主要是道路設計之初不合理導致，同時也可能道路施工出現不合理現象，由于施工人員自身文化素質水平較低，針對設計圖紙不能及時理解，而設計圖紙在道路結構當中無法體現，就會產生裂縫，而這種載荷主要分為直接和間接，直接應力主要外部載荷導致，間接應力主要由于材料和溫度導致。

2.5 基層裂縫反射引起的裂縫

目前，半剛性材料是許多瀝青道路建設工程建造路面基層的首選材料。作為路面基層的建設材料，半剛性材料相比于其他材料來說更能夠增強道路的荷載，并且可以降低路面厚度。如此一來，半剛性材料的應用不僅可以降低道路建設成本，還可以提高道路的使用性能。但是存在優點的同時，其缺點也顯露了出來。由于半剛性材料屬于水硬性材料，它的內部剛度和強度只會伴隨時間的流逝逐漸增加最后達到頂峰，而不會在施工結束時便達到這種水平。半剛性材料的性質和養護周期就決定了使用半剛性材料的道路會受到溫度與濕度等因素的極大影響，如果前期施工操作不當，就會導致道路基層極易受到溫濕度的影響而產生溫縮現象。但是由于路基擁有變形抵抗的效用，會導致基層難以通過變形釋放應力這種應力會在基層內部逐漸積攢拉應力，一旦其積攢的拉應力超過基層能夠承受的最大應力時，基層就會因此產生裂縫。基層產生的裂縫會和表層路面形成一個應力集中點，在荷載和應力的雙重作用下，基層的裂縫非常容易反射到表層路面，從而產生反射裂縫。

3 對路面裂縫問題的防治措施

隨著我國經濟的發展，公路車輛日益增多，使瀝青混凝土路面面對極大的挑戰，除了確保道路運輸暢通、安全和高效以外，還需要使道路具有綠化、環保、亮化的城市功能。

3.1 施工前期盡量避免裂縫的產生

在進行道路施工之前需要準備以下工作：

（1）對于道路所在區域、環境、溫度、氣候、地質狀況進行數據收集和各項資料深入分析，將各項資料及可能產生因素進行分析。

（2）根據道路設計方案進行分析篩選，將不利因素進行去掉，最終目的是避免產生瀝青混凝土裂縫。

（3）道路施工過程當中需要將各項條件、空氣濕度、溫度材料性能對瀝青混凝土影響進行分析，采取最佳解決方案，這樣才能避免出現裂縫。

3.2 加強瀝青路面的設計工作

①在選用半剛性材料建設路面基層時，應選用抗拉性能好、抗沖刷能力強、溫縮和干縮系數小的材料。②應選用松弛性能好、延展度強、針入度高的優質瀝青建造瀝青面層，如若缺少優質瀝青，也應采取相應的瀝青性質改善措施來確保瀝青的低溫抗開裂性和高溫穩定性。③瀝青面層應使用密實型瀝青混凝土，同時確定合適的瀝青路面厚度，防止半剛性路面基層在使用期間不會出現干縮裂縫的同時，還可以有效減少瀝青使用量，降低投資數目。之后，防反射中間層的設計也是必不可少的。在溫度裂縫的產生難以避免時，預鋸縫的建設也是一個很好的選擇。

3.3 加強施工建設工作

瀝青路面建設時，首先要做好基層的碾壓工作，嚴格把控基層施工碾壓時的含水量，并在確保基層施工質量的前提下，做好相關養生工作，防止因暴曬等原因而導致干裂的現象發生。養生工作完成后就可以開始透層的施工了，之后便是瀝青路面的鋪筑階段。面層施工時，應嚴格把控混合料的溫度、碾壓強度等問題，在確保施工連續性的同時，施工現場應有專人看管，禁止無關車輛進入施工區域，保持路面的平整度。另外，當施工過程中出現裂縫時，應及時做好接縫工作，避免后期導致面層或基層的更深程度破壞。

3.4 優化材料選擇

瀝青選擇是材料選擇的關鍵，應選擇符合各項規格和設計要求的瀝青作為施工的主要材料，必須嚴格控制瀝青的各項關鍵指標。透層油和粘層油瀝青應與瀝青混凝土的瀝青類型相同。科學選擇具有優異抗裂功能的原料作為瀝青基料。為了有效減少收縮裂縫，應增加粗骨科的含量，減少施工的含水量，全面加強基層的壓實度。應盡量避免使用水泥和石灰等干縮性強的材料，應該選取碎石和工業礦渣等材料。其中，改性瀝青在低溫粘度和耐老化性能方面優于普通瀝青。目前，應用相對廣泛的改性瀝青的關鍵是熱塑性橡膠彈性體和橡膠。改性瀝青的混凝土成本較高，但長期經濟效益較好，因此常用于道路建設。

3.5 加強瀝青混凝土路面的養護工作

只有長期保持優良的路面實用功能，巨大的道路建設投資才能充分實現其投資效益。預防性維護是一種周期性的強制性維護方法，雖然價格昂貴，但卻是一種相對來說效果較為優良的保護方法。為了鋪設建設成本低廉，同時又堅固耐用的瀝青路面，必須有科學嚴格的道路設計方案以及嚴格的施工標準，并努力對后期路面的應用進行維護。因此我們需要一個強有力的保護機制來確保預防性維護措施的有效開展。

4 瀝青裂縫的處理措施

（1）灌縫時裂縫處理措施中最常見的一種處理方法。基層和面層的裂縫均可以采用壓漿法進行灌縫。一般情況下面層裂縫都會使用改性瀝青或者灌封膠進行灌縫，其中灌縫材料的選擇以及灌縫措施的施行內容都要視裂縫的發育狀況而定。

（2）稀漿封層。裂縫產生的初期階段一般采用乳化瀝青進行稀漿封層，這種措施可以有效延長瀝青道路的使用壽命并且可以加強路面的防滑耐磨性能。但是這種措施的缺點在于需要一定時間的穩定期，很難有效地控制裂縫的發展狀況，使得其耐久性大大降低。

（3）罩面。罩面是路面維護措施中一種較為有效的綜合養護方法，一般應用于大中修建設。這種維修方法需要消耗的資金較多，但是效益比也很高，所以目前的應用范圍比較廣泛。

（4）路面再生。路面再生技術分為冷再生和熱再生等兩種不同的施工工藝，雖然兩種工藝具體操作不同，但總體都是采用原有的瀝青路面原料進行粉碎攤鋪、碾壓等施工過程重新形成再生層的過程。

5 結語

隨著相關技術的不斷發展實施，中國的道路工程一定能夠取得長足的發展，并在此基礎上實現一定的社會效益和經濟效益。在我國道路建設過程中，瀝青混凝土在其間發揮了不可估量的作用，為了保證瀝青混凝土路面的穩定性和安全性，相關工作人員在大量的工程實踐中，總結、優化了相關操作設計。目前，我國大部分地區都將瀝青混合料作為道路建設中的主要應用材料，其優越的性能總是受到道路施工工程的青睞。