瀝青混凝土路面的裂縫原因探討與預防措施

齊寶國

北京城建亞泰建設集團有限公司 北京 100013

道路瀝青表面的裂縫是路面的典型病害之一，近年來，隨著中國經濟的持續增長，基礎設施投入的持續加大，瀝青混凝土路面在道路面層中所占據的比重越來越大。目前，由于各類因素所引起的路面開裂問題已經逐漸明顯，出現的開裂形態主要有龜裂、網裂、橫裂、縱裂、滑動裂縫等，面層開裂對路面的使用壽命、行車安全和舒適性會產生很大危害，所以在道路建設過程中，需加強各個施工環節的質量把控，及早地預防和解決路面的開裂問題是防止路面出現大面積損毀的重要措施，本文從裂縫的類型，裂縫的成因，裂縫的防治等方面進行探討分析，以此來解決路面裂縫的問題。

1 瀝青混凝土路面的裂縫原因探討

瀝青混凝土路面裂縫產生的主要原因有圖紙設計、道路結構原材料選用、施工質量、天氣影響、人為因素、路在使用過程中的老化和疲勞破壞，圖1為路面裂縫示意圖。其中圖紙設計指的是在路面結構設計時，有關的設計要素：比如基層材料、基層的厚度、基層層數、瀝青混凝土面層配合比、面層厚度、層數、結構組合、混合料級配等；道路結構原材料選用指的是基層原材料、面層原材料、結合層原材料，包括材料的種類、性能指標、配合比等；施工質量指的是施工過程中的機械組合、人員分工、原材料拌和、運輸、攤鋪、碾壓、開放交通、施工質量檢測等；天氣影響指的是施工時的天氣狀況、氣溫、季節變化等；人為因素指的是施工時偷工減料、過程控制不嚴禁、過早開放交通，養護不到位等出現的管理不善等因素；道路在使用過程中的老化和疲勞破壞指的是隨著道路使用時間的增長，瀝青混凝土粘結材料不斷老化而失去韌性，從而導致開裂[1]。在瀝青路面的裂紋病害中，龜裂、網裂、縱裂、橫裂、反射裂縫、滑動裂縫是瀝青路面常見的幾種形式。

圖1 瀝青混凝土路面裂縫

1.1 龜裂

在路面表層產生了類似龜背紋的較寬裂紋，裂紋寬度在0.3mm以上，簡稱龜裂。塊與塊之間互相連成龜背狀。出現此種情況時，必須及時進行修復，否則這些裂隙持續發展成較大裂縫，并產生一條或數條裂隙，在自然因素以及道路行車荷載的長期作用下，裂縫出現脫落現象，導致路面出現坑槽、散落[2]。龜裂一般出現在機動車道上，在龜裂現象初步產生時，雖然對瀝青路面的使用性能影響不大，但由于水分順裂縫流入基層，使道路底面層和基層強度逐步降低，從而加速了龜裂面積的增加和裂紋的擴大，最終導致路面大面積脫落而使路面逐漸損壞。

1.2 網裂

網裂發生的區域較大，形態不規則，區別于龜裂，塊度比龜裂大，嚴重性比龜裂小，網裂縫隙小，網格大，互相連接成網狀。由于瀝青混合料使用了低針入度的瀝青或原材料親水性較強、或由于瀝青料因老化而缺乏其韌性、或由于在交通負荷影響下、或由于在低溫作用下路面產生了收縮裂紋，因此也可以將此類裂紋稱為收縮裂縫。通常在面積較大的廣場、停車場以及城市路幅較寬道路上出現網裂現象。

1.3 縱向裂縫

縱向裂縫是指在道路縱斷面方向出現的裂縫，通常出現一條或幾條，大致和道路走向平行，裂縫出現后，水分順著縫隙流入基層并使基層軟化，如果滲入的水分較少，則裂縫易出現在道路兩側邊緣地帶，尤其是靠近綠化帶和路肩地帶30cm處，如果水分滲入很大，會平行于道路出現多條裂縫，隨著時間的推移，裂縫不斷加大，甚至出現錯臺、縫隙處粒料脫落等嚴重現象。

1.4 橫向裂縫

橫向裂縫垂直于道路行車方向，導致橫向裂縫的最大原因是大氣溫度的變化，在溫差較大的地區，橫縫尤為明顯，這是因為瀝青面層的溫縮效應產生的后果，起初橫縫出現在瀝青路面的表面層，逐漸向瀝青底面層和道路基層延伸擴展，隨著粒料的脫落，形成上寬下窄的裂縫。橫向裂縫根據嚴重程度可以呈現為貫穿裂縫和非貫穿裂縫，道路受大氣溫度影響或瀝青混合料柔性不好時，道路面層會出現多條橫向裂縫。

1.5 反射裂縫

由于下層瀝青混凝土或半剛性基層出現裂縫，反射至面層的裂縫稱之為反射裂縫。原因主要有以下兩個方面：①基層的開裂反射至面層；②在原有的舊路進行罩面，因舊路面層的開裂反射至新罩面層。

1.6 滑動裂縫

滑動裂縫屬于被動裂縫，主要是由于外力所致，常見于車輛剎車、加速、轉向較多的區域，在水平力作用下，面層產生撕裂而形成一種半月形裂縫，該類裂縫頂端常指向作用力的方向。

2 各種裂紋的防治措施

2.1 龜裂防治措施

優先選用低溫變形能力好的優質瀝青，嚴格把控投料順序，在拌和時間上進行精心把控，確保無花白料，對于拌和不好的粒料廢棄處理或回爐重拌。瀝青底面層攤鋪之前，仔細檢驗下承層的施工質量，將基層上的雜物清理干凈，如果有軟弱層出現及時處理，以保證下承層穩固，攤鋪前一天噴灑透層油，透層油控制在1L/㎡，透層油充分滲入后，撒碎石屑作為過渡層，保證層間結合良好。路面設計超過2層時，嚴格把控每層的施工質量和層厚，面層和底面層施工間隔時間過長時，必須撒布粘層油，保證上下層之間良好的連接，并從道路施工、養護、開放交通等方面采取相應的質量管控措施，雨季施工時，避免雨天進行路面施工。

2.2 網裂防治措施

當道路發生縱裂和橫裂現象后要及時處理，修復措施完備，同時道路結構設計應充分考慮在運行期限內的道路負荷條件，上基層應選用水穩定性好的建筑材料，并且要對車輛的負荷實施合理的控制與管理。解決好路面的軟弱、變形的現象，在發現道路上存在軟彈、道路翻漿等現象后，仔細分析原因，并采取適當措施，換填砂礫等級配良好的填料后重新壓實。控制好道路路基的施工質量，在道路填筑時，需要使用性能優異的填料，如級配碎石、含土碎石料、級配礫石、砂礫、粗砂、含土礫石、含土粗砂等。控制好路基的壓實質量，施工前測定土料的各項試驗指標，如CBR值、最大干密度、最佳含水量、液塑限等技術指標，填筑時嚴格控制填料的含水率，將其控制在最佳含水率的±2%內，嚴格控制每層填料的填筑厚度，虛鋪厚度不得大于30cm[3]。碾壓使用重型壓路機，并做好壓實度的檢測。基層施工時，盡可能在較短的時間內進行碾壓，保證基層的壓實度和強度，如果出現有軟彈，翻漿等現象，及時換填解決。基層成型后，及時進行養生，養生時間不得少于7d，最為好14d。為了減少基層的收縮開裂，優先選用二灰穩定碎石，如果基層在施工過程中出現中斷，則應對接縫做好處理，處理方式為預留3m-5m混合料暫緩壓實，和下段混合料一起碾壓，以利銜接，分層施工時，上下層的接頭處錯開3m-5m。面層攤鋪前，嚴格檢查封層質量，如果出現破損必須予以補撒，面層在攤鋪過程中，保持攤鋪機勻速前進、拖行速度不大于3m/min，宜不間斷的進行攤鋪，碾壓工作緊跟攤鋪機，每層嚴格按照設計的層厚進行施工，并確保上下層的有效連接。路幅分批次攤鋪時，確保上下層的施工縫錯開至少15cm，如果攤鋪的前幅和后幅間隔時間較長，一旦形成冷縫，切除冷縫邊緣的浮料，用熱混合料預先對接縫處預熱軟化，然后迅速鏟除敷貼料，并對側壁涂刷粘層油，及時攤鋪相鄰路幅。

2.3 橫裂、縱裂和反射裂縫的防治措施

道路路基施工時，盡量減少分幅填筑和分段填筑的頻次，按照規范和設計要求，確保每層的壓實質量，路床部分采用透水性良好的填料，防止因水的侵入而使基層受到破壞。采取有效措施降低基層收縮裂縫。基層施工完畢后，如果工期充裕，盡可能地等基層充分收縮后再進行面層施工。面層攤鋪前，基層出現的裂縫要及時修復。道路面層施工時，有條件的情況下盡量減少接縫，對于不可避免的接縫處理好后著重壓實。分幅攤鋪基層和面層時，基層混合料或面層混合料每幅邊緣地帶預留15-20cm暫不碾壓，待下幅攤鋪完以后，一塊碾壓接茬地帶，并著重碾壓，如出現缺料現象，及時增補，保證接茬處的密實。強化監督管理，項目部建立健全的質量管理體系，推行工作目標監督管理，責任到人，對每道工序的質量進行嚴格的把控、檢查、驗收、整改、評定，盡量杜絕超載車輛通行，在當前無法避免超載車輛的情況下，做好維護管理工作，避免病害的進一步發展。

2.4 滑動裂縫的防治措施

安裝可倒計時的交通信號燈等信號措施，使車輛有充分的時間進行緩剎，減少對路面的沖擊。路口或信號燈處，采用改性瀝青進行攤鋪，因改性瀝青的強度高，粘結性好，可有效防止或減緩滑移裂縫的出現。主要的城市道路按照城市的車輛通行要求，限制大型車輛或載重車輛通行。

3 裂縫對瀝青路面造成的危害分析與養護維修措施研究

3.1 裂縫對瀝青路面造成的危害

裂縫對瀝青路面的危害主要表現在以下幾個主面：縮短路面的使用壽命、影響行車的舒適性和安全性、不能及時修補裂縫的危害。其中縮短路面的使用壽命：瀝青路面具有平整、無接縫、舒適、耐磨、低振動、低噪音、工期短、維修方便等特點，被廣泛用于我國的高速公路施工。目前，我國已建成的高等級公路瀝青路面，多數路面狀況良好，但其使用性能隨時間而降低，很多新建成的高速公路瀝青路面在建設初期就已發生裂縫，損壞十分嚴重，容易發生車轍開裂、漏油坑等損壞，嚴重影響了瀝青路面的使用壽命；影響行車的舒適性和安全性：盡管初期開裂不會對道路的使用性能產生顯著的不利影響，但雨水或雪水會滲入裂縫兩側的路面結構中，從而使路基的水分含量增大，甚至達到飽和[4]。在車輛的多次荷載作用下，路板下面易產生沖刷、淤漿堆積，從而造成路基強度、穩定性的大幅度降低，從而影響路面的使用壽命，使行車的舒適性和安全性都有所降低；不能及時修補裂縫的危害：目前，國內許多道路已經進入或將要進行養護階段，特別是高等級道路路面的出現，給我國的道路養護帶來了嚴重的挑戰。道路上的裂縫若不加以處理，雨水就會順著裂縫滲透到道路板下面。由于車輛荷載的重復作用，累積的雨水和路基產生了淤泥，造成了路面孔隙，造成了道路表面的壓裂、凹陷，造成了道路結構的損壞，縮短了道路的使用壽命[5]。因此，及時、高效地維護高速公路路面是十分必要的。

3.2 養護維修措施研究

瀝青路面裂縫是由多種因素引起的，對其進行綜合整治。只有在設計、選材、施工和養護等方面，對瀝青路面進行防裂處理，才能起到預防裂縫的作用。僅靠傳統的養護方法，如表層支承、薄層密封等，僅能治標不治本。因此，對瀝青路面或鋪面的裂縫采取綜合措施是十分必要的。設計方面，為了改善路面的抗滑能力和抗車轍能力，需要根據路況的不同情況進行相應的車流調節。根據工程地質條件、路基導電性、施工季節等因素，確定設計厚度。選材方面，需通過增大粗集料的用量、降低施工含水率、改善基礎導流密實性等措施來減小收縮開裂，避免使用水泥、石灰等干縮性較大的物料，而基層則選用級配碎石、工業礦渣。另外還需加強養護及時維修，加強路基及路面排水，確保路面排水暢通。另外，對瀝青路面的早期損傷要進行及時的處理，以防止路面的破壞，使路面表面的破壞更加嚴重，從而達到延長大修周期和提高公路使用壽命的目的。

4 結語

在充分分析瀝青道路裂縫產生原因基礎上，采取事前、事中、事后管控措施，精心把控道路結構層的各道工序的施工質量，結合以往的道路施工經驗，嚴格按照規范進行施工，施工質量對道路的各種性能有很大的影響，對于基層及底層的維護，不能為了趕進度預先鋪好路面，要按規定進行，否則會破壞或收縮，引起瀝青路面的反射裂縫。以此來減緩或消除道路面層的裂縫產生，延長道路的使用壽命，減少道路維修費用。對公路的每一層進行嚴格的施工，才能達到預防路面開裂的目的。