半刚性基层沥青路面裂缝的成因及处理方法

网络高等教育

专 科 生 毕 业 大 作 业

题 目：半刚性基层沥青路面裂缝的成因及处理方法

学习中心：

层 次： 高中起点专科

专 业： 土木工程（道桥方向）

年 级： 2010春 季

学 号：

学 生：

指导教师：

完成日期： 2012 年 3 月 6 日

内容摘要

根据石黄高速公路沥青路面结构特点，结合沥青路面裂缝检测情况，系统分析裂缝的成因，针对裂缝的不同成因，提出相应的处治对策，总结裂缝处治技术，为以后的路面裂缝处治提供工程经验。文章概述了沥青路面产生裂缝的理论原因，分析了裂缝的种类及产生的原因，提出了减轻沥青路面裂缝的控制措施。 关键词：沥青路面;裂缝;形成原因;控制措施

目 录

内容摘要 .......................................................................................................................... 1

引 言 .............................................................................................................................. 3

1 沥青路面产生裂缝的理论原因 ................................................................................ 4

选取有代表性的裂缝部位现场钻取路面芯样，对其成因进行分析。 ...................... 4

1.1 横缝 ............................................................................................................. 4

1.2 纵向裂缝 .......................................................................................................... 4

2 裂缝的种类及产生的原因 ........................................................................................ 5

2.1 裂缝种类 .......................................................................................................... 5

2.1.1 低温裂缝 ................................................................................................ 5

2.1.2 温度疲劳裂缝 ........................................................................................ 5

2.1.3 刚性路面的反射裂缝 ............................................................................ 5

2.1.4 刚性路面的对应裂缝 ............................................................................ 5

2.1.5 纵向裂缝 ................................................................................................ 5

2.1.6 龟裂 ........................................................................................................ 5

2.2 造成沥青面层裂缝的主要原因 ...................................................................... 5

2.2.1 砂砾垫层 ................................................................................................ 5

2.2.2 水泥稳定砂砾基层。 ............................................................................ 6

2.2.3 沥青混合料施工质量也是造成裂缝的主要原因 .............................. 6

3 减轻沥青路面裂缝的控制措施 ................................................................................ 7

3.1 做好桥头回填 .................................................................................................. 7

3.2 处理好路基软弹、翻浆现象 .......................................................................... 7

3.3 控制砂砾垫层的施工质量 .............................................................................. 7

3.4 控制水稳基层的施工质量 .............................................................................. 7

3.5 控制沥青面层的施工质量 .............................................................................. 7

4 结束语 ........................................................................................................................ 9

参考文献 ........................................................................................................................ 10

引 言

随着我国经济的迅速发展，高等级公路的里程不断增加。为适应高等级公路重交通、重载对道路的要求，以无机结合料稳定粒料（土）类为基层，沥青混凝土为面层的半刚性路面被大量用于高等级公路路面。半刚性基层沥青路面的主要优点是强度高。一般来说，半刚性基层材料具有较高的抗压强度和抗压回弹模量值。半刚性路面具有两个较明显的特点，其一是：具有较高的强度和承载能力，一般来说，半刚性基层材料具有较高的抗压强度和抗压弹性模量，并具一定的抗弯拉强度，且它们都具有随龄期而不断增长的特性，因此半刚性沥青路面通常具有较小的弯沉和较强的荷载分布能力。其二是：半刚性基层刚度大，使得其上沥青面层弯拉应力值较小，从而提高了沥青面层抵抗行车疲劳破坏的能力，甚至可认为半刚性基层上的沥青面层不会产生行车疲劳破坏。鉴于半刚性沥青路面强度、平整度及抗行车疲劳性能均好这一特点，半刚性沥青路面已成为目前我国高等级公路路面结构的主要形式，然而，随着这种结构形式的大量使用，逐步发现半刚性沥青路面也存在一些严重的问题。半刚性基层沥青路面的裂缝的严重性也逐渐引起了人们的重视。基层中的裂缝就在温度场和荷载场的单独或共同作用下向路面反射形成反射裂缝，从而进一步导致或加速路面的破坏，裂缝中相当数量为半刚性基层先裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝。在施工中，沥青路面的裂缝一直是公路建设中常见的病害。本文对此进行探讨。

1 沥青路面产生裂缝的理论原因

选取有代表性的裂缝部位现场钻取路面芯样，对其成因进行分析。

1.1 横缝

通过对横缝部位的路面钻孔取芯，发现横向裂缝表现为2种开裂形式，一种是仅沥青中上面层开裂，裂缝宽度一般不超过5 mm，贯穿整幅路面；另一种是沥青面层整体开裂，同位置的水稳碎石基层存在程度不同的开裂。

分析认为，第一种横向裂缝是非荷载裂缝，主要是温度裂缝。温度裂缝的表现形式主要有2种，①温缩裂缝。石黄高速公路夏季炎热。在阳光照射下，沥青混凝土面层表面和底部的温度始终有差别，沥青面层愈厚，表面温度与底面温度差别愈大。沥青面层表面产生的温度收缩应力一旦超过沥青面层某一薄弱点(或面)的混合料的抗拉强度，面层的表面就首先开裂。②温度疲劳裂缝。石黄高速公路地处我国北方，昼夜温差大，随着沥青面层表面温度的大幅度变化(白天与夜间温差较大，即使在夏季，由于骤降暴雨，路面的表面温度在短时间内也会急剧下降)，沥青面层表面产生较大的温度收缩应力，在温度应力的反复作用下，沥青面层从表面开始产生温度疲劳裂缝。

第二种横向裂缝是半刚性基层的反射裂缝。半刚性基层材料具有较高的抗压、抗弯强度，以此作为基层能够满足基层所起的承重层作用，但伴随着强度增高的同时其刚度(模量)也较大，特别是胀缩系数较大，容易导致缩裂的产生，并引起沥青面层发生反射性裂缝。

1.2 纵向裂缝

该路段路面纵向裂缝主要表现为沿2个轮迹带处的多条纵向开裂。严重处伴有不同程度的沉陷现象。从纵缝部位的钻芯结果来看，沥青面层纵缝处的水稳碎石基层松散，基本无强度，二灰碎石基层芯样完整，强度较高：因而这种纵缝主要是载荷裂缝，其形成原因主要有以下几点。

①水稳碎石基层施工质量较差，本身强度不足，承载力低；

②水稳碎石基层混合料含泥量较大，由于层间结构中水的泵吸作用。基层混合料细料被层间水冲刷，细料被水带走，导致基层松散，强度降低；

③在重车荷载作用下，半刚性基层的底部产生拉应力，当其大于半刚性基层材料的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂，在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展到上部，使沥青混凝土面层产生裂缝。

2 裂缝的种类及产生的原因

2.1 裂缝种类

2.1.1 低温裂缝

由于沥青混合料低温劲度的影响，当气温下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩，由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变，沥青面层就会开裂。

2.1.2 温度疲劳裂缝

在日温差较大的地区，由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变能力变小。加上沥青的老化使沥青的劲度增高，应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度，使路面产生开裂。

2.1.3 刚性路面的反射裂缝

在寒冷地区，在结合较好的沥青面层下，开裂的半刚性基层的水平位移，使得直接在裂缝上的沥青面层内产生大的拉应力或拉应变。因此，沥青面层容易被拉裂。

2.1.4 刚性路面的对应裂缝

在已经产生干缩裂缝的半刚性基层上铺筑沥青面层，在沥青面层厚度较薄的情况下，半刚性基层的裂缝会由于温度应力而使面层的底面开裂，并较快形成反射裂缝。

2.1.5 纵向裂缝

纵向裂缝产生的主要原因是新老路基结合部的不均匀沉降及公路工程施工中路面摊铺碾压不均匀。多形成于新老路基结合部的上面或道路中间处，裂缝两侧会发生错位。

2.1.6 龟裂

龟裂是水泥稳定砂砾基层破坏的标志。严重时常伴随表面的形变和挤浆现象。多是厚度不足、强度不够、路面发生疲劳破坏、水损坏造成的。

2.2 造成沥青面层裂缝的主要原因

高速路面基层一般分为三层，从路面基层角度上分析，造成上层沥青路面裂缝的原因，主要是路面基层未按规范和标准施工，其强度和密实度达不到要求。

2.2.1 砂砾垫层

路基软弹、翻浆导致路基产生软弹、翻浆现象的主要原因有：路基遗留问题；天然砂砾一次性路上备料过多，导致路基表面积水浸泡路基；砂砾垫层施工段落

过长，下基层施工跟上不及时，下雨后，雨水从砂砾垫层渗到路基表面，浸泡路基。路基的软弹、翻浆导致砂砾垫层的质量满足不了要求，是沥青路面出现裂缝的隐患。

2.2.2 水泥稳定砂砾基层。

砂砾的级配不合理：在混合料的生产过程中，由于天然砂砾级配的变化，而掺加的破碎砾石含量未及时加以调整，导致生产出来的混合料级配不能满足要求。

混合料的含水量变化：由于原材料含水量的变化或天气的影响，在混合料的拌和过程中，加入的水量未加以合理的控制和调整，生产出来的混合料含水量过高或过低。含有泥块的混合料在碾压过程中，就在局部出现软弹和翻浆现象。

2.2.3 沥青混合料施工质量也是造成裂缝的主要原因

沥青混合料的原材料有：

①沥青：道路沥青的感温性是沥青性能的核心指标。含蜡量较高的沥青，其延度小，粘结性和耐久性也差，沥青容易老化，裂缝更容易产生。

②碎石：碎石质量不合格主要体现在碎石含风化岩和硅质岩较多，使沥青混合料的压碎值不能满足要求，而且，由于杂质较多，石料的裹油力下降，沥青与碎石之间的粘结力下降。这将导致混合料之间的粘结力不足，使沥青路面裂缝更容易产生。

3 减轻沥青路面裂缝的控制措施

针对半刚性基层材料的措施 为减少半刚性基层的开裂，应尽量提高基层材料的抗拉强度，降低材料的弹性模量、温缩系数和干缩系数，减小基层内部的最大收缩应力。水泥剂量的多少与水泥稳定材料的强度、弹性模量、温缩系数和干缩系数大小有直接关系。宜采用最小的水泥用量以降低弹性模量和收缩系数。尽量使用骨架密实结构矿料级配，骨架密实型半刚性材料比规范推荐级配中值的悬浮结构半刚性材料在干缩系数方面可降低31%，在温缩系数方面可以降低18%左右。必要时可加入早强剂，以提高半刚性基层早期强度，使其抗弯拉强度增大而弯拉模量变化不大，温湿效应减弱，耐用性提高，抗裂性增强。可采用补偿收缩措施，如掺加膨胀剂，也可采用限制收缩措施，如掺加合成纤维、土工织物等来增强基层材料的抗裂性能。

3.1 做好桥头回填

桥涵两侧必须按照规范要求，换填砂砾和分层夯实。砂砾必须选用合格的材料，分层压实厚度不得大于20cm。

3.2 处理好路基软弹、翻浆现象

当发现路基出现软弹、翻浆现象后，应认真分析原因，采取措施，换填砂砾并压实。

3.3 控制砂砾垫层的施工质量

必须选用含泥量合适的天然砂砾，其级配和含石量应满足规范和标准要求，不合格时，必须掺配破碎砾石或碎石。砂砾路上备料应按计划分阶段进行，不可一次性备料过多。砂砾垫层施工应与下基层施工相协调，砂砾垫层的施工段落不得超过2km。施工时，根据天气情况，严格控制洒水量，并做到及时碾压。

3.4 控制水稳基层的施工质量

在混合料的生产过程中，对混合料的级配必须随时进行检查，发现级配不符合要求时，必须立即给予调整。根据原材料的含水量和天气情况，严格控制混合料的含水量。现场摊铺时，必须做到及时碾压，发现有软弹、翻浆现象必须立即换填。加强基层的养生，必须使基层的表面一直保持湿润，养生时间不得少于7天。

3.5 控制沥青面层的施工质量

在摊铺前，检查封层质量，发现破损必须提前进行补洒。必须严格按照沥青混合料的配合比设计阶段进行配合比设计。严格按验证后的生产配合比进行沥青

混合料的拌和，控制油石比、拌和温度、拌和时间，不合格的混合料必须废弃。在摊铺过程中，必须保持摊铺机连续均匀、不间断地进行摊铺。碾压必须及时，严格控制洒水量，防止沥青混合料降温过快。碾压必须做到轻起慢停，对混合料的碾压不能不足或过压。在施工过程中，加强交通管制，严禁外来无关车辆上路. 控制施工车辆的载重和车速，严禁重载施工车辆在新铺的沥青面层上随意调头和刹车。

4 结束语

总之，半刚性基层沥青路面开裂的影响因素诸多，如：行车荷载方面的因素，材料方面的因素，设计方面的因素，施工方面的因素等。分析沥青路面产生裂缝的原因，掌握控制裂缝的施工技术，精心组织、严格管理，注意在材料，设计，施工中的质量控制，对预防高等级公路半刚性基层沥青路面裂缝的产生有较好的效果。才能铺筑出一条真正合格的沥青路面。

参考文献

［1］沈金安.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策［M］.热门交通出版社，2004.

［2］公路改性沥青路面施工技术规范.中华人民共和国行业标准［M］.人民交通出版社，2000. ［3］李俊岭，邓通发.浅谈沥青路面半刚性基层裂缝的危害及处治[J].西部探矿工程，2005，

(10).

［4］邓洪亮，陈玲.高速公路沥青混凝土路面裂缝原因与对策[J].施工技术，2007，(S1). ［5］胡少伟，沈捷，李清富，张鹏.半刚性基层沥青路面开裂机理分析与防治措施[J].华东公路，2008，(03).

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z724.html