瀝青混凝土路面裂縫成因分析和影響

黃步云

(重慶交通大學 土木工程學院， 重慶 400041)

0 引言

最近幾年由于經濟持續發展和國家對交通基本建設的重視，我國公路建設發展異常迅速。研究基層和底基層與瀝青混凝土路面裂縫之間的關系，找出兩者之間的內在聯系，從而指導今后瀝青混凝土路面的設計，并對緩解瀝青混凝土路面裂縫及裂縫引起的次生病害具有極為重要的意義。

1 裂縫成因分析

1.1 常見的裂縫形式

目前我國瀝青路面病害主要體現復雜性和多樣性，裂縫是瀝青混凝土路面病害中發生結構性損壞的主要原因，裂縫占病害比例隨著公路等級升高而升高，同時在使用年限較長的瀝青混凝土路面所占比例更大。基于以上問題，在保證公路的設計使用壽命和行車安全的情況下，瀝青混凝土路面裂縫早期防治在公路養護中尤為重要，為了防治裂縫持續長期破壞路面，有效地加大裂縫產生原因的分析論證力度和提高公路養護處治技術，從而避免路面松散、坑槽等病害。

當前發生在瀝青路面的病害多、復雜，其中發生結構性損壞最主要的是裂縫，公路等級越高，裂縫在所有病害中所占的比例也越高。而且裂縫在使用年限長的公路上占比更大。在瀝青路面使用過程中，最早出現的病害是裂縫。因此，在瀝青混凝土公路養護過程中，需要重視路面裂縫的早期處治，加強對其原因的分析以及提高相對應的養護技術和方法，這樣才能防止裂縫的持續發展，避免其形成松散、槽坑等更為嚴重的病害，這樣才能延長公路的使用壽命并保證行車安全。

裂縫的分類與基本類型

路面裂縫從外觀形狀分為為橫向裂縫、縱向裂縫和不規則裂縫

（1）橫向裂縫 把垂直于驅動方向的裂縫稱為橫向。依據形成機理不同，其中荷載型裂縫和非荷載型裂縫是橫向裂縫的主要形式。橫向裂縫是指垂直于驅動方向的裂縫。根據產生原因的不同，將橫向裂縫分為：荷載型與非荷載型。

在中低級公路和嚴重超載的高級公路的車轍位置會經常產生荷載型裂縫，且最早發生在路面基層底部，再由于行車荷載的反復作用情況向上擴展；

（2）縱向裂縫 把平行于道路中線的裂縫稱為縱向裂縫，縱向裂縫的主要表現形式荷載裂縫一般發生在道路內距離路面邊緣3cm～5cm以內，由于裂縫形狀的不同，分為直線形和縱向弧形，縱向弧形是由兩端向路堤邊緣延伸而形成的一種裂縫形狀。縱向裂縫是指平行于道路中線的裂縫，荷載裂縫是縱向裂縫的主要形式，大多發生在距路面邊緣3～5m的車道內，根據裂縫形狀可分為直線形和兩端向路堤邊緣延伸的縱向弧形。縱向裂縫產生的主要原因有：地基的不均勻沉降、載荷過大。

（3）不規則裂縫 不規則裂縫是相互交錯的疲勞裂縫，根據裂縫產生形式分為：網裂和龜裂。當路面結構設計不合理時，往往會導致路面壓實度不足，會在路面車轍處產生平行裂縫，在與縱向裂縫的相互作用下形成斜向連接縫，即不規則裂縫，路面結構強度不夠是也會出現類似病害。一般情況中，在水和氣候的綜合作用下，會使得瀝青混合料中的瀝青發生老化，進而喪失粘結力，形成不規則裂縫；由于公路在行車荷載的反復作用下，半剛性基層的強度又不足，也會形成荷載型不規則裂縫。

1.2 裂縫產生綜合分析

（1）土基方面：土基是一條路的關鍵，土基不僅承受路面結構傳遞下來的動載和靜載，還要收到來自地下水的侵蝕，以及不均勻沉降導致的損壞，如若土基存在缺陷，勢必會使瀝青混凝土路面產生裂縫。

（2）結構層方面：裂縫發展的最主要原因是結構層材料的性能不能滿足日益增長的交通量以及軸載，通常一開始是縱向裂縫的發生，逐步發展成為網裂。

（3）溫度疲勞裂縫：由于溫度的改變，瀝青混合料受疲勞應力的極限拉伸應變逐漸變小，然后加上行車荷載的持續反復作用，最終導致路面病害的發生。

（4）反射性裂縫：因為類似水泥、石灰類無機結合料有反射性作用，導致穩定材料容易產生裂縫，這些裂縫在交通荷載的反復作用下，由下層慢慢發展到路面表面。

通過分析發現，瀝青混凝土路面開裂的原因中反射性裂縫最為嚴重的一種裂縫，此種類型裂縫的產生，是由于基層和底基層材料本身特性而引起的。

1.3 瀝青混凝土路面基層和底基層引起路面裂縫的原因

瀝青混凝土路面采用半剛性基層時，無機結合料基層容易產生溫縮及干縮，導致此處引起應力集中。水分很容易沿著裂縫侵入路基，造成路基軟化，瀝青與集料之間的粘結性降低，路面唧泥，最終導致路面的蛻皮、坑槽、凍脹、翻漿，影響行車安全。

1.4 對采用柔性基層瀝青混凝土路面裂縫的調查研究

1.4.1 柔性基層的概念

柔性基層是指采用熱拌或冷拌瀝青混合料、瀝青貫入式碎石，以及不加任何結合料的粒料類等材料鋪筑的基層。

1.4.2 柔性基層的特點

（1）濕度敏感性低，一般不會出現反射裂縫問題；

（2）使用柔性基層的瀝青混凝土路面，基層與面層模量變異性不大，不易產生車轍；

（3）抗疲勞能力好。

2 研究結論

瀝青混凝土路面反射性裂縫是由結構層的的問題引起的，一般基層路面的裂縫發展形式是從下往上，這種破壞形式會破壞路面結構的整體性；而柔性基層瀝青混凝土路面產生裂縫的形式是從上往下，這種破壞形式如果及時發現和修補，不會破壞路面結構的整體性，能夠延長路面的使用年限。

目前我國正處于柔性基層使用的試驗階段，雖然半剛性材料目前是我國最廣泛使用的基層材料，這種材料強度高但價格不高，其修筑的路面前期性能優越，然而耐久性和全壽命周期經濟效益較弱，這直接導致路面正常使用年限減少，修補養護費用也會偏高。相比之下，柔性基層路面的性能要優于半剛性基層。

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