浅析路桥工程中沥青路面裂缝的预防措施
摘要：路桥工程中沥青路面裂缝已成为导致路面破坏的主要原因之一，因此，对路桥工程中沥青路面裂缝的预防措施进行探讨，就显得尤为重要，本文首先分析了常见裂缝类型及成因。其次，对路桥工程中沥青路面预防裂缝产生的措施提出了自己的建议和看法，具有一定的参考价值。
关键词：路桥工程；沥青路面；裂缝；预防措施
1. 前言
路桥工程中沥青路面裂缝已成为导致路面破坏的主要原因之一。分析沥青路面裂缝产生的原因并采取适当的措施预防裂缝的发生,对延长沥青路面的使用寿命,保证投资效益有着极其重要的意义。
2.常见裂缝类型及成因
沥青路面开裂是沥青路面使用中的主要病害之一。沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的，但就沥青路面开裂的主要成因分类，裂缝可分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。荷载型裂缝：由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。在车轮荷载作用下，作用力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，并使沥青面层也产生开裂破坏。决定荷载型裂缝主要因素有面层的厚度、基层的厚度、基层的回弹模量和下承层的回弹模量。
非荷载型裂缝：主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，也称温度裂缝。温度裂缝包低温收缩裂缝与温度疲劳裂缝，均体现为张开型开裂方式。对于沥青路面基层存在裂缝情形，按沥青面层裂缝开裂部位，又可以分为反射裂缝与对应裂缝。
低温裂缝主要是横向裂缝。沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松驰性能，温度升降产生的变形不致于产生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩，此时半刚性基层的底部将产生拉应力，当沥青混合料的应力松驰赶不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大。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，沥青面层就会开裂。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好、允许有一定的自由收缩时，裂缝就更容易发生。
温度疲劳裂缝主要发生在昼夜温差大的地区。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（或劲度模量）变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松驰性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝，沥青面层从表面开始产生温度疲劳裂缝。反射裂缝的机理是处于沥青面层下的半刚性基层已经开裂，并且允许有垂直位移和水平位移。冬季或在寒冷地区，在结合得好的沥青面层下，开裂的半刚性基层的水平位移使得直接在裂缝上的面层内产生大的拉应力或拉应变，由于在较低温度下沥青面层通常较硬，它只能承受小的拉应力或拉应变，因此容易被拉裂，并且裂缝的扩展途径是由下至上的。沥青面层的厚度愈薄，反射裂缝形成的愈早和愈多。
对于新铺的半刚性基层，随着混合料中水分的减少，要产生干缩和干缩应力；水分减少得愈多愈快，产生的干缩应力和干缩应变就愈大。在已经产生干缩裂缝的半刚性基层上铺筑沥青面层，在较薄沥青面层的情况下，半刚性基层的裂缝会由于温度应力而使面层底部先开裂，并较快形成对应裂缝。一旦行车产生的拉应力与温度应力相结合，反射裂缝会形成得更快。在较厚沥青面层的情况下，由于温度应力在表面最大，基层的裂缝将促使面层先从表面开裂，然后逐渐向下传播形成对应裂缝。
3.路桥工程中沥青路面预防裂缝产生的措施
虽然不能准确地判断沥青路面裂缝到底是由哪一种具体原因引起的,但不容否认的是,上述几种原因都有可能存在。可以从分析这几种裂缝产生的原因中找出一些积极有效的措施来预防和减少裂缝的产生。
（1）针对半刚性基层的反射裂缝,在半刚性基层的施工中,应该采用优质的有级配的半刚性材料。施工时紧紧抓住混合料的拌和、摊铺和碾压等工艺环节,控制基层施工质量。其中最主要的是混合料的拌和一定要均匀,并做到随拌、随运、及时摊铺碾压。由于水泥的水化和硬化作用,强调从拌和到碾压结束时间不得超过4h。同时,为减少半刚性基层的干缩量,施工中一定要严格控制含水量和水泥剂量。基层成型后一定要及时洒水养生,使表面始终保持一定的湿度,减少初期失水裂缝。另外要及时做好下封层,并铺筑沥青面层,防止基层过分干燥和长时期的暴晒,从而减少半刚性基层的开裂。
由于半刚性基层不可避免地要产生收缩裂缝,一经雨水浸害,裂缝处基层将很快失去强度。因此,有必要改变过去只在基层间喷洒透层油的做法而应设置下封层,下封层厚1.0~1.5cm,隔断下渗水对基层的浸蚀破坏。同时铺筑面层时,设置沥青面层上封层,厚度至少要大于或等于2cm,且要应用密实型细粒式沥青砼。
（2）低温收缩裂缝是难以避免的。沥青性质的优劣,尤其是低温下沥青性质的优劣,是关系到路面低温开裂的一个重要因素。因此在沥青混合料设计中务必注意沥青混合料的低温性能,采用针入度较大的高粘度优质沥青或改性沥青,并且用油量也要取参考范围值的中偏上值。同时还要注意用油量与矿料组成相适应,以达到混合料的摊铺碾压密实。另外还应保证沥青混合料面层的厚度,对于重型和特重型交通道路,面层厚度应选取规范规定施工厚度的中上值。
（3）在沥青面层与半刚性基层之间,铺设土工织物应力吸收薄膜夹层。在沥青路面基层上铺设一层土工织物,其上再铺筑设计厚度面层。这样铺筑的路面对防止基层裂缝反射,减少路面车辙,延长路面使用寿命,具有显著的效果,但因其费用较高,故应证实其有较高效益时才使用。土工织物在施工中应注意清除铺设层面的杂物,并使其铺设牢固、顺直、搭接合理(一般为15~20cm)、粘层油温度适中,避免人为或施工机具对其损坏而达不到预期效果。
（4）对于目前应用越来越广泛的水泥稳定碎石基层,通常采用预留缝的方法来防止基层的不规则横向裂缝,即在已铺筑的基层上每隔一定距离锯一条贯穿道路的横缝,缝宽不大于1cm,缝深为该结构层厚的1/3左右。根据已铺筑的基层裂缝发生的实际情况,锯缝的间隔以8~12cm为宜,太长则起不到防止不规则裂缝发生的作用。锯缝后用热沥青灌注,并且在缝上铺50cm宽的土工布,以防止裂缝反射到沥青面层。基层碾压结束后及时摊铺沥青面层,使基层的水分不易蒸发散失,基层本身的含水量大部分被保存下来用于养生,使基层硬化所需的温度和适当的水分条件仍然和开放养生相同或更好,避开了人工养生造成的干湿交替、含水量变幅过大的现象,对减少或避免基层因失水而产生的干缩裂缝有益。
4.结语
以上是几种预防和减少沥青路面横向裂缝的方法,由于沥青路面不可避免地要产生裂缝,因此对于面层已经出现开裂的情况,要尽快采用适当的材料填缝,以免危及基层,导致路况恶化。
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