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瀝青路面裂縫成因分析及預防,太實用了!
2021年04月13日    閱讀量:42226    新聞來源:公路養護技術  |  投稿

一. 概述

瀝青路面具有表面平整、行車舒適、耐磨、噪音小、施工工期短、養護維修簡便等優點,但由于受路面結構、氣候、地形、地質條件、行車荷載等多種因素的影響,其基層不論是柔性的還是半剛性的,都會產生不同程度各種形狀的裂縫。初期裂縫對瀝青路面的使用性能常無明顯影響,但隨著表面雨水或雪水的侵入,使處于開裂狀態下的路面病害日趨嚴重,特別是使裂縫附近路基的含水量加大,甚至飽和,在大量行車荷載的作用下,產生沉陷、沖刷、唧泥和翻漿等病害,嚴重影響瀝青路面的使用性能。

二.裂縫主要形式及現象

瀝青路面的開裂表現形式是多種多樣的,主要有橫向、縱向、網狀和反射裂縫瀝青網sinoasphalt.com

  • 橫向裂縫現象

裂縫與路中心線基本垂直,縫寬不一,縫長有的貫穿整個路幅,有的貫穿部分路幅,裂縫彎彎曲曲、有枝有叉。橫向裂縫中的唧漿導致裂縫兩側凹陷,橋頭跳車處的路面橫向裂縫,在路面積水的作用下加速跳車發展的速度,同時會對路基造成沖刷。 

  • 縱向裂縫現象

裂縫走向基本與行車方向平行,裂縫長度和寬度不一。一般都發生在高填方的路基上。縱向裂縫容易形成沿行車方向呈臺階狀,影響行車舒適性。

  • 網狀裂縫現象

裂縫縱橫交錯,將面層分隔成若干多邊形的小塊,一般縫寬1mm以上,縫距40cm以下。網狀裂縫導致瀝青路面松散或坑槽,嚴重影響瀝青路面的綜合服務水平。

  • 反射裂縫現象

基層產生裂縫后,在溫度和行車荷載作用下,裂縫將逐漸反射到瀝青表面,路表面裂縫的位置形狀與基層裂縫基本相似。對于半剛性基層以橫向裂縫居多,對于柔性路面上加罩的瀝青結構層,裂縫形式不一,主要取決于下臥層。

(一)瀝青路面裂縫病害等級

根據瀝青路面的破損程度,病害分為輕、中、重三個等級,具體分類與分級見下表。

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1.瀝青路面裂縫—龜裂

●龜裂的定義

路面表面產生形似龜背花紋的較寬裂縫稱為龜裂。它為塊狀開裂,塊與塊互相緊接相連成龜背形。這種裂縫常為續發性裂縫,由一條或數條裂縫為基干裂縫,再由于各種自然因素的或行車荷載的作用,進一步沿主干裂縫擴展延伸而成龜裂。

龜裂可能是全面性的,也可能是局部性的,且大多數發生在行車道上。在龜裂形成初期,裂縫輕微對瀝青路面的服務水平影響不大。但隨著路面不斷有水滲入,造成底面層及路面基層強度的減弱,這樣便會加速龜裂面積的擴大以及裂縫的擴展,導致形成坑槽破損。

龜裂—輕度

輕度:初期龜裂,縫細、無散落,裂區無變形,塊度處于20-50cm之間,按面積計算。塊度尺寸系指物料塊最大線性尺寸。

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龜裂—唧漿現象

輕度:初期龜裂,縫細、無散落,裂區無變形,滲水后在行車反復作用下形成唧漿現象。是坑槽出現的前兆。

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龜裂—中度

中度:裂塊明顯,縫較寬,無或輕散落或輕度變形,塊度小于20cm,按面積計算。

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龜裂--重度

重度:裂塊破碎,縫寬,散落重,變形明顯,急待修理,塊度小于20cm,按面積計算。

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●龜裂的原因

龜裂通常是在重載車輛的反復碾壓下,由于路面整體強度不足、基層濕軟、穩定性不良等原因,導致其變形和撓度過大,使瀝青路面的柔性不夠及由于路面材料的疲勞而形成的一種裂縫,故有時亦將此類裂縫稱為疲勞裂縫。

 ●龜裂的預防

(1)采用低溫變形能力高的優質瀝青,并按照要求控制好瀝青混合料的拌和質量。

(2)瀝青面層攤鋪前,認真檢查下承層的施工質量,及時清除泥灰等雜物,處理好軟弱層,保證下承層穩定,并噴灑透層油,必要時可以按照要求灑石屑或砂,保證層間結合。

(3)瀝青各層要滿足最小施工厚度的要求,保證上下之間有良好的連接,并從設計、施工、養護上采取相應的措施及時排除雨后結構層內的積水。

2.瀝青路面裂縫—網裂

●網裂的定義

成片呈網狀格形的裂縫,其間距大小相近。此類裂縫形狀呈不規則的大多邊形(或呈大網格狀),其在形狀上和尺寸上都有別于龜裂,通常其短邊長度大于40cm,長邊長度小于3m,且棱角較明顯。

這類裂縫常常會導致路表水滲入路基和路床,降低路面的結構強度而形成其他的損壞,諸如龜裂、車轍等。

網狀(塊狀)裂縫—輕度

輕度:縫細,不散落或輕微散落,塊度大,塊度大于100cm,按面積計算。

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網狀(塊狀)裂縫—重度

重度:縫寬,散落,裂塊小,塊度處于50-100cm之間,按面積計算。

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 ●網裂的原因

塊裂通常是由于鋪設瀝青路面的瀝青混合料采用了大量的低針入度瀝青和親水性集料,或瀝青發生老化失去其彈性,而在交通荷載作用下導致或由于在低溫作用下使瀝青混凝土產生縮裂,故有時亦將此類裂縫稱為收縮裂縫。網裂在較開闊的廣場、停車場和城市道路上時常發生。

3.瀝青路面裂縫—縱向裂縫

●縱向裂縫的定義

順路方向出現在行車道上的單根縱向長條裂縫。一般成熟的縱向裂縫都較長,達到20-50m,在路表水滲入路堤下地基范圍較小的情況下,可能僅在中央分隔帶兩側行車道上,甚至接近硬路肩的一側產生一條縱向裂縫,在路表水滲入路堤下地基范圍較大的情況下,可能在中央分隔帶兩側行車道上和超車道上產生兩條縱向裂縫,少數路段甚至有三條縱向裂縫。

縱向裂縫—輕度

輕度:縫壁無散落或輕微散落,無或少之縫,縫寬小于5mm,按長度計算。

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縱向裂縫—重度

重度:縫壁散落、支縫多,縫寬大于5mm,按長度計算。

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●縱向裂縫的原因

當路基邊部壓實不足,路堤邊部會產生沉降,導致在距路邊30cm左右處產生縱向裂縫。在瀝青混合料攤鋪時,由于縱向接縫處理不當,造成路面早期滲水或壓實未達到要求,在行車作用下亦會在縱向接縫處形成縱向裂縫。由于地基和填土在橫向不可避免的不均勻性,特別是在有路表水滲入地基的情況下,瀝青路面產生細而小的縱向裂縫也是不可避免的。但是瀝青路面產生縱向裂縫過多過早,裂縫寬度過大和過長,將嚴重影響路面的使用性能和使用壽命。

4.瀝青路面裂縫—橫向裂縫

●橫向裂縫的定義

沿路線橫斷方向有規則的裂縫。瀝青路面出現的絕大部分橫向裂縫是溫度裂縫,該類裂縫一般從瀝青面層表面開裂,逐漸向底面層和基層延伸或擴展,從而形成上寬下窄的裂縫。有時橫向溫度裂縫會貫通路面的一部分,而大部分橫向溫度裂縫則是貫通整個路面寬度。一條瀝青路面會有多根橫向溫度裂縫,其縱向間距約為5-10m不等。

橫向裂縫—輕度

輕度:縫壁無散落或輕微散落,無或少之縫,縫寬小于5mm,按長度計算。

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橫向裂縫—重度

重度:縫壁散落、支縫多,縫寬大于5mm,按長度計算。

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●橫向裂縫的原因

由于地基或填土路堤縱向不均勻沉降,或由于瀝青混合料攤鋪時橫向接縫處理不當,會產生橫向裂縫,并伴有錯臺現象出現。在溫度變化大的地區,夏季完好的路面到了冬季會由于路面溫度過低或溫度變化過大,產生縱向近似等間距的橫向裂縫,通常將這類裂縫亦稱為溫度裂縫。

●橫向裂縫的預防

(1) 結合本地區的氣候條件和道路等級選用符合要求的瀝青種類,以減少或消除瀝青面層的溫縮裂縫。

(2) 攤鋪作業盡可能連續,盡量避免和正確處理冷接縫,充分壓實橫向接縫。

(3) 橋涵回填應選擇透水性及材質良好的砂礫等材料,并充分碾壓;正確處理軟基,減少回填部位的不均勻沉降。


5.瀝青路面裂縫—反射裂縫

●反射裂縫的定義

反射裂縫是指下層混凝土板的接逢或半剛性基層裂縫,由于溫度和濕度的不斷變化與車輛荷載的反復作用,在加鋪層的相應位置上產生裂縫。

基層產生裂縫以后,在溫度和行車荷載的作用下,裂縫逐漸反射到瀝青混凝土面層,路面的裂縫形式與基層裂縫形式基本一致。對于半剛性基層以橫向裂縫居多,對于柔性路面上加蓋的瀝青結構層,裂縫形式不一,主要取決下承層。  

●反射裂縫的成因

(1)在已經開裂的舊瀝青、舊水泥路面上加鋪瀝青面層,因溫度的變化(降低),老路面裂縫繼續拉開,從而使新鋪層在舊裂縫處斷開。

(2)由半剛性基層溫縮開裂引起的反射裂縫。

(3)新鋪半剛性基層隨著混合料中水分的減少產生干縮和干縮應力,從而產生開裂,反射到瀝青面層。

● 反射裂縫的預防

(1)在舊有路面上加鋪瀝青面層,最好先銑除原有路面后再進行加鋪;或者鋪設土工布或土工格柵,以減少反射裂縫。

(2)適當控制基層材料中粉料的含量及塑性指數,小于0.075mm的顆粒含量不應超過5%。

 (3)基層施工盡可能使混合料在接近最佳含水量狀態下碾壓,并且碾壓充分,保證基層強度;同時要加強對已完基層的養生,要盡早鋪筑上層,或進行封層,以減少干縮縫。

反射裂縫—輕度

輕度:縫壁無散落或輕微散落,無或少之縫,縫寬小于5mm,按長度計算。

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反射裂縫—重度

重度:縫壁散落、支縫多,縫寬大于5mm,按長度計算。

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6.瀝青路面裂縫—滑移裂縫

●滑移裂縫的定義

此類裂縫是在車輛剎車、轉彎或加速時產生的突然增大的水平力作用下,在路表面上沿行車方向形成的一種新月形狀的裂縫,或稱為U形裂縫。U形的頂端常指向作用力的方向。滑移裂縫最常發生在車輛剎車、轉彎或加速的位置處。

當滑移裂縫由剎車引起時,滑移裂縫的末端(U形的頂端)指向行車方向;如果滑移裂縫是由車輛加速引起,裂縫的末端則指向車的后方。

●滑移裂縫的成因

滑移裂縫通常是由于瀝青路面表面層與底面層或面層與基層粘接性不好,且面層太薄,同時面層受到較大的水平外力時無法有效地傳遞給底層,而使表面層單獨承受,造成的路表面被撕裂破壞。

  • 滑移裂縫—輕度

重車剎車造成的路面推移與撕裂

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  • 滑移裂縫—重度

重車轉彎造成的路面撕裂

路面面層較薄,重車轉彎造成的路面撕裂

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三.裂縫產生的主要原因


引起瀝青路面開裂的原因很多,大體可分為三大類:

一是由于行車荷載的作用而產生的結構性破壞裂縫在車輪荷載的作用下,當路面結構層底部產生的拉應力大于其材料的抗拉強度時,產生的開裂稱之荷載型裂縫。

二是由于瀝青面層溫度變化而產生的溫度裂縫,包括低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫,稱之非荷載裂縫。

三是經常出現在橋涵兩端的橫向裂縫,或在路段上出現較長的縱縫,主要是由填土固結沉陷或地基沉陷引起,稱為沉降裂縫。盡管瀝青路面開裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的,但其中的行車荷載作用、瀝青面層溫度變化是產生裂縫的主要原因。

  • 橫向裂縫

⑴瀝青面層的自身溫縮開裂;

⑵半剛性基層特別是水泥穩定碎石的開裂反射到瀝青面層;

⑶某些基層開挖溝槽埋設管線以及冰凍地區路基凍裂導致路面的橫裂;

⑷面層施工時,施工縫未處理好,接縫不緊密,結合不良。

⑸橋梁、涵洞或通道兩側的填土產生固結或地基沉降等。

  • 縱向裂縫

⑴填方材料和填方的不均勻性,以及填方密實度達不到設計要求。經過一段時間的自然沉降,特別是經過雨水浸泡后,路基強度有所下降,沿邊坡部分路基承載力也下降,就會出現縱向裂縫。

⑵施工時,前后攤鋪幅相接處的冷接縫未按有關規范要求認真處理,結合不緊密而脫開;

⑶縱向溝槽回填土壓實質量差而發生沉陷;

⑷拓寬路段的新老路面交界處土層處理不徹底,沉降不均勻引起縱向開裂;

⑸邊坡值小于設計值,邊坡壓實不夠和邊溝過深使實際填土高度加大而滑坡等引起的縱向開裂。

  • 網狀裂縫

⑴路基局部壓實度不足或基層材料局部松散不成板體,使路面的承載能力下降形成的裂縫;

⑵瀝青與瀝青混合料質量差。瀝青延度低,抗裂性差。瀝青混合料拌和時間過長,拌和溫度過高或在儲料倉倉儲時間過長,使瀝青變硬,對拉應變敏感而產生的裂縫;

⑶瀝青層厚度不足,層間粘結差,水分滲入,形成的裂縫;

⑷行車荷載重復作用下引起的疲勞裂縫。

⑸外界原因如污染、腐蝕等造成的局部網裂。

  • 反射裂縫

⑴在已開裂的舊瀝青、舊水泥混凝土路面層上加罩瀝青面層,由于溫度的變化(降低),老路面的裂縫繼續擴展,給也處于溫度收縮的新瀝青面層一個附加應力,使新鋪層在舊裂縫處斷開。

⑵半剛性基層溫縮和干縮開裂引起的反射裂縫等。

四. 預防裂縫產生的措施

(一)橫向裂縫的防治

1、對基層進行處治。采取防裂措施,及時對基層進行養生以減少前期開裂,及時鋪筑瀝青面層或澆灑透油層以減少裸露時間,減少基層橫向干縮性開裂。


水泥穩定基層的收縮裂縫的預防

(1)控制細料的含量和塑性指數

控制集料中細料的含量和塑性指數,以減少水泥穩定集料中的粘土含量‘通過0.075mm篩孔的顆粒含量應控制在5%—7%。細土的無塑性指數時,可以放寬到7%.有塑性指數時不得大于5%。細土的塑性指數要盡可能低.不宜大于4%。如果某種粒料土中.粉料含量過多或塑性指數過大.宜篩除塑性細土,并用部分粉煤灰代替.或先用石灰處治。        

(2)設計水泥穩定基層混合料的干縮應不大于200—250με。

(3)在達到強度標準的前提下,采用最小水泥劑量.但不小于4.5%。

(4)改善集料級配,減少水泥用量,使水泥劑量不大于6%。

(5)在水泥穩定土混合料中摻入緩凝阻裂劑,如HF—6(摻量為3%—5%)補償收縮。

(6)嚴格控制施工碾壓的含水量不超過基層施工規范所規定的值。

(7)水泥穩定基層養生結束和噴灑透層瀝青或做下封層后,立即鋪瀝青面層,保護基層混合料不使其過分變干和產生干縮裂縫。

2、橋涵兩側填土充分壓實或進行加固處理;沉降嚴重地段,事前應進行軟土地基處理。

3、按本地區氣候條件和道路等級選取適用的瀝青類型,以減少或消除瀝青面層溫度收縮裂縫。優先考慮采用優質瀝青。

4、合理組織施工,攤鋪作業連續進行,減少冷接縫。冷接縫的處理,應先將已攤鋪壓實的攤鋪帶邊緣切割整齊、清除碎料,然后用熱混合料敷貼接縫處,使其預熱軟化;鏟除敷貼料,對縫壁涂刷粘層瀝青,再鋪筑新混合料。

5、充分壓實橫向接縫。碾壓時,壓路機在已壓實的橫幅上,鋼輪伸入新鋪層15cm左右,每壓一遍向新鋪層移動15-20cm,直到壓路機全部在新鋪層為止,再改為縱向碾壓。

(二)縱向裂縫的防治

(1)路基填筑時,使用合格的填料,并進行分層壓實,同時正確放坡,高填方段放緩邊坡,減少邊坡深度。

(2)面層施工時,盡量采用全路幅一次攤鋪,如分幅攤鋪時,前后幅應緊跟,避免前攤鋪幅混合料冷卻后才攤鋪后半幅,確保熱接縫。如無條件全路幅攤鋪時,上、下層的施工縱縫應錯開15cm以上。

前后幅相接處為冷接縫時,應先將已施工壓實完的邊緣坍斜部分切除,切線須順直,側壁要垂直,清除碎料后,宜用熱混合料敷貼接縫處,使其預熱軟化,然后鏟除敷貼料,并對側壁涂刷粘層瀝青,再攤鋪相臨路幅。攤鋪時控制好松鋪系數,使壓實后的接縫結合緊密、平整。

(3)應分層填筑、壓實,壓實度需達到要求。如符合質量要求的回填土來源或壓實有困難時,須作特殊處理,如采用黃砂、礫石砂或有自硬性的高鈣粉煤灰或熱燜鋼渣等。

(4)寬路段的基層厚度和材料須與老路面一致或稍厚。土路基應密實、穩定。鋪筑瀝青面層前,老路面側壁需涂刷粘層瀝青。瀝青面層應充分壓實。新老路面接縫宜用熱烙鐵燙密。

(三)網狀裂縫的防治

⑴瀝青原材料質量和混合料質量嚴格按《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004)的要求進行選定、拌制和施工。盡量采用低溫變形能力高的優質瀝青。

⑵控制好半剛性基層的施工質量,有條件的可以采用瀝青碎石柔性基層,以緩解網裂或龜裂的程度。

⑶瀝青路面攤鋪前,對下臥層需認真檢查,及時清除泥灰,處理好軟弱層,保證下臥層穩定,并宜噴灑粘層瀝青。

 ⑷瀝青面層各層應滿足最小施工厚度的要求,保證上下的良好連接;并從設計施工養護上采取措施有效地排除雨后結構層內積水。

 ⑸路面結構設計應做好交通量調查和預測工作,使路面結構組合與總體強度滿足設計使用期限內交通荷載要求。上基層必須選用水穩定性良好的有粗粒料的石灰、水泥穩定類材料。

(四)反射裂縫的防治

⑴采取有效措施減少半剛性基層收縮裂縫。

⑵基層混合料應在接近最佳含水量的狀態下碾壓,要防止碾壓時含水量過小,壓實度和強度不足,造成強度裂縫。

⑶對分段施工的基層,在碾壓時,應預留3-5m混合料暫緩碾壓,待下段混合料攤鋪后一起碾壓,以利于銜接。對于分層碾壓的基層,上下層的接頭應錯開3-5m,以減少出現裂縫的機會。

⑷合理選擇混合料的配比,控制細料數量;重視結構層的養護,并及早鋪筑上層或下封層以利于減少干縮縫。

⑸在舊路面加罩瀝青路面結構層前,可銑削原路面后再加罩,或采用鋪設土工布、土工隔柵后再加罩,以延緩反射裂縫的形成。

五.路面裂縫的處治措施

(一)橫向、縱向和反射裂縫的修補

⑴縫寬小于2mm時,可不作處理。

⑵縫寬2-5mm的可用改性乳化瀝青灌縫,大于5mm的可用改性瀝青(如SBS改性瀝青)灌縫。灌縫前,須先清除縫內、縫邊碎垃圾、垃圾,并保持縫內干燥,灌縫后,表面撒上粗砂或3-5mm石屑。

四種裂縫修補方法對照表

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(二)網狀裂縫的修補

⑴如夾有軟弱層或不穩定結構層時,應將其鏟除;如因結構層積水引起網裂時,鏟除面層后,需加設將路面滲透水排除至路外的排水設施。然后再鋪筑新混合料。

⑵如強度滿足要求,網狀裂出自瀝青面層厚度不足時,可采用銑削網裂的面層后加鋪新料來處理。加鋪厚度按現行設計規范計算確定;如在路面上加罩,為減輕反射裂縫,可采取各種“防反”措施進行處理。

⑶由于路基不穩定,導致路面網裂時,可采用石灰或水泥處理路基,或注漿加固處理,深度可根據具體情況確定,一般為20-40cm。消石灰用量5%-10%,或水泥用量4%-6%。待土路基處理穩定后,再重做基層、面層。

⑷由于基層軟弱或厚度不足引起路面網裂時,可根據情況,分別采取加厚、調換或綜合穩定的措施進行加強。水穩定性好、收縮性小的半剛性材料是首選基層。基層加強后,再鋪筑瀝青面層。 


標簽:道路建設綜合論文技術中心瀝青混凝土
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