早期橫向裂縫的原因分析及預防

劉冰

摘 要：調查與分析瀝青路面早期橫向裂縫的產生原因與預防措施。裂縫是瀝青路面最常見的病害之一。從裂縫形成的時間看，有些裂縫是在路面鋪筑完成、開放交通后不久就形成的，稱為早期裂縫。它以橫裂縫居多，縱向裂縫和網狀裂縫較少。它的形成與路面所用的材料及鋪筑工藝關系極大。早期裂縫對路面損害的持續時間長、影響大，研究它形成的原因，探索其預防措施，對指導路面施工有重要意義。

關鍵詞：瀝青路面;橫裂縫原因;措施

1 裂縫產生的原因分析

橫向裂縫就其產生的原因可分為兩類。一類是荷載裂縫，是道路長期處在荷載作用下形成的。在正常設計、施工與營運條件下，它一般大量產生于公路營運時間的中晚期。一類是非荷載裂縫，是由于設計施工不當所形成的。它在公路竣工不久就可能出現。以辛大公路為例，該公路是一條鄉道，施工質量優良，在全市地方道路評比中獲得好評，自通車以來，交通量沒有超過設計負荷，重型車輛很少，調查時不可能大量產生荷載裂縫，因此可以斷定，它所出現的裂縫主要是非荷載裂縫，應從道路的設計和施工方面去找原因。

裂縫出現在瀝青面層的表面，但通過鉆芯檢驗及分析，造成早期裂縫的原因主要是路面基層的原因。基層的反射裂縫是指半剛性基層先于瀝青面層出現的裂縫。在荷載應力和溫度應力的共同作用下，在基層開裂處的面層底部，出現應力集中現象而形成裂縫，而后逐漸向上擴張，使裂縫貫穿所形成的裂縫。因此反射裂縫是以基層裂縫為出發點的。我們主要從基層裂縫的原因上去研究和把握。

（1）從水泥穩定砂礫所用的材料來看，水穩砂礫基層的裂縫與水泥的品種與劑量、砂礫的粒徑、含泥量等因素有關，其中同水泥劑量的關系最為密切。

水泥與水接觸后，會發生一系列化學反應，在放出熱量的同時形成水化物，水化物的體積是水泥體積的2.2倍，它填充了混合料的孔隙，把混合料粘結起來，并使水泥漿體失去塑性而硬結。如果水泥劑量過大，在水泥硬結之后繼續大量產生水化物，所造成的體積膨脹能使已硬結的水泥面內部產生張拉應力，它可能降低水泥的抗拉強度，甚至導致裂縫。因此規范規定水泥穩定砂礫用做基層時，水泥劑量不宜超過6%，水泥劑量過高，必然造成裂縫增加。以北環路為例，設計的水泥劑量為6%，而在實際施工中用EDTA滴定法檢測，水泥劑量高達7.9%，這樣就造成了大量裂縫的產生。水泥穩定砂礫的水泥劑量應視水泥標號、粒料的級配與粒徑、氣溫高低而有所調整，并通過試驗而加以確定，不能囿于經驗或死扣設計文件。

（2）水泥品種和性質對裂縫的產生也有影響。規范要求初凝時間3 h以上和終凝時間宜在6 h以上，如果初凝時間過短，施工時間超過了初凝時間，使一部分已硬結的水泥水化物受到擾動，降低了基層的抗拉強度，造成基層裂縫。如果使用的是礦渣水泥，干塑性強，如養護不當，在未充分水化前即已干燥，就容易產生裂縫。

（3）填充料粒徑偏大，也是造成基層裂縫的原因之一。水泥穩定砂礫是以水泥膠結級配砂礫，以其水泥膠體充填級配砂礫的空隙而形成的具有一定強度的路面基層混合料。粒徑偏大，一方面減少了表面積及空隙，減少了對水泥的需要量，容易使水泥劑量相對偏高，另一方面，在混合料碾壓成型以后，在較大粒徑的礫石周圍，可能存在細微裂縫，在溫度應力和荷載作用下，微裂縫可能發展，經過一段時間，微裂縫可能相接、延長、形成貫通基層的裂縫。砂礫料的粒徑大，形成裂縫的可能性也就大。此外，砂礫中含泥量大，含硫酸鹽及活性氧化硅等雜質多，都是造成路面基層開裂的原因。尤其是有粘土團塊存在時，影響將更為嚴重。

（4）從施工工藝角度看，形成基層裂縫的主要原因是其初期養護不好和橫向接縫處理不當。

水泥穩定砂礫基層鋪筑完成后，應該及時養護，主要是保濕保溫和防止承受過大的荷載。保濕不夠，沒有足夠的水分，不能生成足夠的水泥水化物，影響了基層的強度，還會使基層產生干塑，從而導致裂縫的出現。鋪筑水穩砂礫基層后沒有及時鋪筑瀝青面層，使基層長期暴露在大氣之中，當溫度發生較大變化時，也會使溫度應力超過水穩砂礫的抗拉強度而形成裂縫。過早開放交通，使半剛性的基層失去柔性路面對荷載的緩沖作用，荷載直接沖擊路面基層，對基層的損害是嚴重的。規范規定，在養生期間內的未采用覆蓋的水泥穩定土層，應封閉交通，不能封閉時應采取覆蓋措施，并限制重車通行和限速通行。

（5）橫向接縫處理不好，也是造成裂縫的原因之一。在基層施工中，由于停工待料、機械故障、上下班等原因，會出現橫向接縫，這些接縫如未嚴格按技術規范操作，接縫處會產生裂縫，這些裂縫又名施工裂縫，這是一種整齊筆直的貫通裂縫，十分醒目。

（6）此外，由于臺背填筑不當、路基鋪筑不當造成搓板等，也容易出現裂縫。出現裂縫也和設計有關。不如設計標準偏低，瀝青面層較薄等。

2 早期橫裂縫的預防

早期裂縫的出現，對道路有明顯的破壞作用。由于它在早期出現，其破壞作用貫穿于道路設計使用年限的全過程。早期裂縫出現時，裂縫可能是細小的，但在溫度變化與荷載作用下，裂縫會逐漸擴大，形成貫穿路面直達路基的貫通縫，在雨水的浸潤下，會破壞路面基層和瀝青面層的整體性，軟化路面基層或路基，導致凍融破壞，從而加速了路面的破壞。預防早期裂縫的產生，是延長道路使用壽命的重要途徑。

早期裂縫是由于路面鋪筑過程中所形成的內應力超過路面抗拉應力而形成的。減少早期裂縫的基本途徑是使路面鋪筑過程中所形成的內應力低于路面抗拉應力。具體來說有下述方面。

（1）提高路面強度。通過精心設計精心施工，保證路面基層有足夠的強度和剛度。尤其是交通量大、重載車輛多的主干線，更要注意提高道路等級標準。

（2）合理施工，以減少內應力的產生。在選材上要嚴格把關，如重視瀝青材料的溫度穩定性，控制瀝青蠟含量，重視砂礫的級配，減小水泥劑量，清除雜質，減少超粒徑顆粒，要選購初凝時間較長、干縮率較低的水泥等。在施工中要嚴格執行技術規范，如做好標準試驗，控制好水泥劑量與含水量，加強碾壓以減少微裂縫，提高路面平整度，減少荷載對路面的沖擊作用，認真處理施工接縫，加強路面基層的養生，及時鋪筑瀝青面層等。

（3）采取設置假縫的辦法釋放內應力。在路面基層的施工過程中，完全避免內應力的產生是不可能的，可以通過在路面基層設置假縫的方法，把一部分內應力釋放出來，達到減少裂縫的目的。比如可在路面基層每隔6 m切割一條假縫，切割深度可為基層厚度的1/3～1/4。切縫中應灌注塑性防水材料，以防雨水滲入。

現在也有一些公路采用柔性基層的設計，也有效的防止了裂縫的產生。

3 結語

綜上所述，裂縫的產生原因是多種多樣的，各方面原因之間有著復雜的聯系，有些問題至今還很難作定量分析。我們只是通過對施工過程的一些調查，翻閱了一些原始資料，提出一些粗淺的看法，望大家指正。

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