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1、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。公路沥青路面裂缝成因分析及防治措施 1、前言 我国公路数量多，分布地域广，里程长，其中沥青路面所占比重大，特别是对国民经济有着重大影响的高等级公路中尤以沥青路面为主要形式，而其中裂缝作为沥青路面常见病害之一，产生十分广泛。裂缝一旦产生，便会对路面产生一系列较大的危害，首先影响行车舒适性和路面美观，严重时甚至危及行车安全，其次水容易渗入路面甚至到达基层顶面，在行车荷载的反复作用下会产生冲刷作用和唧泥、唧浆现象使路面结构承载力下降，同时也会改变路面设计受力模式，加速路面整体破坏，降低路面使用性能，缩短路面使用寿命。由于裂缝具有产生普遍、危害性大的特点，因此有必要对裂
2、缝的类型划分、产生机理、预防措施及修复措施进行研究，对预防沥青路面的早期破坏具有十分重要的意义。 2、沥青路面裂缝类型 按照我国公路沥青路面养护技术规范（jtj073.2-2021）中对于裂缝的划分，裂缝按照外观可划分为横向裂缝、纵向裂缝、龟裂以及不规则裂缝。除次之外还有其他的划分方法，如按成因可划分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝，按扩展过程又可分为又下而上的反射裂缝和又上又下的下延裂缝。本文以规范中按照外观的分法，进一补加以叙述。 2.1横向裂缝 横向裂缝一般与道路中线近于垂直，间伴少量支缝。最初多出现于道路的两侧，逐渐向路中央发展形成贯通整幅路面的裂缝。按照破坏的轻重程度可进一步划分为轻微和严
3、重两类，轻微是指裂缝边缘无剥落或仅有轻微剥落，无支缝或仅有少量支缝，严重裂缝指边缘有中等或严重剥落，有较多支缝。 图1：由温度引起的路表等距离横裂图2：由半刚性基层引起的反射裂缝 2.2纵向裂缝 纵向裂缝一般表现为与道路中线大致平行的长直裂缝，有时伴有少量支缝。由于路基不均匀沉降引起的纵缝，通常断断续续，绵延很长；由于施工搭接不良引起的纵缝，其形态特征是长且直；由结构承载力不足引起的纵缝多出现在靠近路基边坡一侧的路面边缘。按照破坏程度可进一步划分为轻微和严重两类，轻微裂缝边缘无剥落或仅有轻微剥落，无支缝或仅有少量支缝，严重裂缝边缘有中等或严重剥落，有较多支缝。 图3伴随有支缝的纵向裂缝图4长且
4、直的纵向裂缝 2.3龟裂 表现为相互交错的裂缝将路面分割成形似龟纹的多边形小块，随着行车荷载重复作用次数的增加，平行的纵缝之间出现了横向或斜向连接缝，形成了多边的锐角的网状裂缝。按照破坏程度可进一步划分为轻微、中等和严重三类。轻微指缝细，无散落，缝区无变形，块度2050cm，中等指缝较宽，无或轻散落，或拌有轻度变形，块度20cm，严重指缝宽，散落重，变形明显，块度20cm。 图5由于承载力不足引起的龟裂图6块度较小的龟裂 2.4不规则裂缝 一般表现为多条裂缝以不规定角度相互交叉，在行车荷载及自然条件作用下逐渐发展并相互连接贯通，一般块度较大。按照破坏程度可进一步划分为轻微和严重两类，轻微指缝细
5、，不散落或轻微散落，块度大100cm，严重指缝宽，散落，裂块小，50100cm。 图7块度较大的不规则裂缝图8灌缝后的不规则裂缝 龟裂和不规则裂缝由于外形大多相似，有时也被并称为网裂，两者一个较明显的区别是在块度上不规则裂缝要稍大于龟裂，在路面破损批评价中由于所占权重不同，因此需要对详加区分，不可混淆。 3、沥青路面裂缝成因分析 3.1横向裂缝 一般的说横向裂缝的影响因素主要表现在以下三个方面：材料方面：表现为材料本身的应力松弛性能结构方面：连续板体对收缩变形的约束作用环境方面：低温及降温速率 按照成因又可划分为温缩裂缝和半刚性路面的反射裂缝。 3.1.1温缩裂缝 温缩裂缝又可细分为一次性降温
6、引起的低温开裂和温度反复作用引起的疲劳开裂。低温开裂是指低温时，沥青劲度模量增大，沥青变脆，沥青混凝土应力松弛不能适应温度应力的增长，温度下降产生的应力超过混凝土的极限抗拉强度而使沥青路面产生开裂，这种开裂一般首先出现在路表，是路表裂缝的一种，并随着温度应力的持续作用向面层下部扩展；其次气温骤降时，混合料劲度模量急剧增大，超过极限劲度而产生开裂，这种裂缝在南方炎热多雨地区常见，夏季路表气温高，由于暴雨骤降，使得沥青混凝土路面温度急剧降低，产生开裂。由于温度引起的疲劳开裂是指温度反复升降产生温度疲劳应力，使混合料抗拉极限变小，劲度模量增高，应力松弛性能下降而开裂，并随路面使用年限增多而增加。总的
7、来说，温度裂缝在外观上多表现为路表等距离的横向裂缝，距离因路面不同从几米到几十米甚至一百米不等，这种裂缝一旦产生，当开裂距离小于路面宽度时便会继续在开裂路段内形成纵向的温缩裂缝，使路面进一步被破坏。 为什么温缩裂缝会首先出现在路表。因为路面结构具有厚度，在面层内便会形成温度剃度，当在无约束条件下时，路面便产生形变，如图9所示，但实际上由于基层对于面层的粘结和摩阻力作用，使实际上的受力模式为图10所示，这样，便会在面层顶部形成拉应力，同时又由于沥青路面是直接暴露在野外的工程构造物，面层材料直接接触紫外线、氧气、水分等的作用，老化最严重，加之行车荷载的剪切力作用，使的沥青路面的温缩裂缝最早产生于沥
8、青路面表层。 图9：无约束条件下的面层受力模型图10在基层粘结及摩阻力作用下的受力模型 影响裂缝混合料的低温抗裂性能的因素主要可归结为以下几点：低温针入度：适当增大可提高混合料的抗裂性能低温感温比：及pi，一般来说pi=-1时的抗裂性能较好低温模量：模量越低同样收缩下产生的应力越小收缩系数：收缩系数越小，降温相等时产生的变形越小 配合比设计。采用连续的密级配设计并适当增大沥青用量可改善混合料的抗裂性能。 3.1.2反射裂缝 反射裂缝是半刚性基层沥青路面所比较普遍的一种裂缝形式，普遍认为这种裂缝不能避免，只能采取措施降低其危害，这里简单介绍其产生原因及过程。 众所周知，半刚性路面有着较高的路面承
9、载力，较好的水稳定性，成板性高的特点，但也具有其不可避免的缺点就是会产生温缩和干缩裂缝，加之路面在车辆荷载作用下在基层产生的疲劳开裂，沥青路面底层便会在开裂处附近产生应力集中，此时在交通荷载作用下的主拉应力和温度变化引起的拉应力的综合作用下，使沥青面层在开裂处向上发展最终贯穿整个沥青路面。 图11半刚性基层由温度和行车疲劳引起的反射裂缝 3.2纵向裂缝 产生纵向裂缝的原因有很多，归纳起来，主要可分为如下几个方面： 3.2.1压实不均匀 这种情况多见于新建公路，主要是由于填土未压实或两侧密实度不均匀，在行车荷载作用下形成不均匀沉陷并进一步发展成纵向裂缝。 3.2.2改扩建新旧路面衔接不当 改建公
10、路中新、老路段衔接处理不当，造成不均匀沉陷或滑坡而形成裂缝。 3.2.3路基湿软、承载力不足 路基加固处理不当，路基边缘浸水，导致路基湿软、承载力不足，形成啃边，有时也会导致路面边缘的纵向裂缝。 3.2.4填挖结合或高填方路段 在高填方路段或填挖结合部，由于土基压实度不足或压实不均匀，容易产生纵向裂缝，一般多为断续。 3.2.5沥青质量原因 沥青作为沥青混合料的胶结材料，对混合料的抗裂性起着重要的作用。沥青本身延度偏小或者由于老化后沥青变脆，含蜡量偏高等原因，均会降低沥青混合料的抗裂性能。 3.3龟裂及不规则裂缝 一般来说，龟裂和不规则裂缝的产生原因大体相似，首先出现单条或多条平行的纵向裂缝，
11、然后在裂缝间出现横向或斜向连接缝，随着车辆及其他原因的继续作用而相互交错，最终形成相互连接的网状。 产生龟裂及不规则裂缝的因素有很多，路面结构整体强度不足，沥青路面老 化，基层排水不良，低温作用，低温时沥青混合料变硬或变脆，基层和面层集料离析，压实不均匀等均会产生。 3.4车辙裂缝 近年来，随着对于沥青路面裂缝研究的深入，使人们认识到了一些新的裂缝，车辙裂缝便是其中一种。 这是由日本的松野三郎教授在20世纪90年代首先提出的，受到了世界上的重视，并专门召开了国际会议。他的观点认为，这是一种在轮迹带的边缘与车辙同时发生的纵向裂缝，是表面裂缝的一种。它虽然也位于轮迹带，但却不是由于反复荷载引起的疲
12、劳裂缝。在我国，城市道路的公共汽车站旁边最容易发现这种车辙推挤裂缝。见图 12、13。 图12公交车站附近的车辙推挤裂缝图13高速公路微表处车辙修复后的车辙裂缝 总的来说，产生沥青路面裂缝的原因有很多，对同一条裂缝的产生很大程度上并不是由某种单一的原因引起，而是由多种原因综合影响下逐渐产生并扩展的，如一条横向裂缝有不仅仅是由于半刚性基层反射引起的裂缝，同时还有可能受到温度下降影响。因此，在路面实际调查中应该充分分析各种可能的原因，全面综合考虑各种原因的影响，找出其中主要的原因并释以相应的处理对策，有的放矢，才是上策。 4、沥青路面裂缝预防措施 沥青路面裂缝的预防措施归纳起来可分为以下四个方面。
13、材料选择、道路结构设计、基层预开裂技术及加铺体系应用，以下分别加以说明。 4.1材料选择 沥青路面的开裂，根据开裂处材料的不同，可分为三种。沥青本身被拉开裂，沥青和石料接触面被拉开裂及石料被拉开裂。一般最常见的是前两种情况，因此在材料选择时，可选用劲度模量低，温度敏感性低的沥青，如sbs、sbr改性沥青；而沥青和石料接触面处被拉开裂多是由于沥青与石料粘附性不好而产生，因此可选择表面粗糙，与沥青粘附性好的石料，避免使用酸性石料，有条件时应该选择添加抗剥落剂改善粘附性。 4.2道路结构设计 4.2.1增加沥青面层厚度 增加沥青层厚度可有效降低半刚性沥青路面的反射裂缝，但对于由于温度引起的低温开裂所
14、起的作用十分有限。同时由于加厚沥青面层厚度可大幅度增加建设投资，其经济性值得考虑。 4.2.2采用柔性基层 因为柔性基层具有很强的柔性和变形能力，同时可起到应力消散作用，可以有效地减少路面结构的应力集中现象，因此可有效降低半刚性基层的开裂和温缩裂缝的综合作用。同时，国内有许多的学者已经开始研究柔性基层和半刚性基层的优化组合技术，将是更为有效的预防反射裂缝的措施。 4.2.3设置级配碎石过渡层 这是在面层和基层之间增加一层由级配碎石构成的过渡层，将原半刚性基层下放成为底基层，而级配碎石层则成为上基层。南非是使用级配碎石层比较多的国家，法国也与1988年相应提出“倒装结构”，均对缓解反射裂缝有着明
15、显的作用。 4.2.4应力吸收层 应力吸收层是指在基层与面层之间设置薄层封层，起到吸收尖端应力，延缓开裂的目的。国内外研究主要集中在低弹性模量、高韧性的材料开发上。目前常用的有稀浆封层、碎石封层、同步碎石封层、橡胶沥青封层、纤维封层等。 4.2.5加铺土工织物或格栅 土工织物包括包括聚丙烯或聚醋织物和聚乙烯、聚丙烯或聚醋无纺织物，厚度不超过几个毫米。无纺织物夹层的主要作用与应力吸收薄膜相似。而织物由于模量稍高，可对加铺层起少量加筋作用。格栅包括聚丙烯或聚醋土土格栅、玻璃格栅和金属格栅。其中比较常用的是玻璃格栅，它是以高温强度玻璃纤维为原料的一种新型加筋材料，具有较大的抗拉强度及弹性模量，较低的
16、延伸率和很高的熔点，应用于沥青面层中可以起到以下的作用： 提高抗变形能力延缓疲劳开裂及其扩展 作为应力消散层，可以防止反射裂缝。 但其铺装时的变形受温度变化的影响波动较大，对施工的要求比较高。而且由于它很薄，并不具备增强结构和改善排水等功能。 总的研究结果表明加铺土工织物的防裂效果有好有坏，但是它对于垂直差动位移和水平位移较大（温缩严重）的情况效果不大，此外其防裂效果可能较短暂。 4.2.6配合比设计 沥青作为沥青混凝土路面的主要胶结材料，对抗裂起着重要作用，采用密级配并适当增加沥青用量的方法可减缓裂缝的产生。但这样做同时会降低路面抗高温变形能力，因此必须考虑混合料的高、低温性能，综合设计。
17、4.3基层预开裂技术 基层预开裂技术包括基层预锯缝和基层预破碎。 4.3.1基层预开裂基层预开裂是指在半刚性基层上按一定间距一定深度设置预锯缝，缝内灌注沥青等粘结材料，其上加铺土工织物或格栅，再在其上铺筑沥青面层。起作用机理是通过锯缝改善基层约束条件，从一定程度上释放温度应力来达到防裂的目的，土工布即起到防渗作用，又缓解应力集中，从而延缓或消除反射裂缝的产生。德国规范中明确规定，面层厚度小于或等于14cm，基层抗压强度不大于12mp，必须预切缝；前苏联也建议为减缓反射裂缝，在基层上每隔812m作一假缝，深68cm，缝宽1012cm，我国也有部分地区进行过尝试，其切缝间隔、深度、缝宽等应按照具体
18、的基层强度、面层特点、气候类型、交通量等实际具体条件确定。 4.3.2基层预破碎 基层预破碎是指将旧水泥混凝土路面破碎成50150的小块，然后在这些相互嵌挤的水泥碎块构筑成的柔性基层材料上摊铺热拌沥青混合料（hma）罩面。这是一种针对旧水泥混凝土路面改造时预防反射裂缝的技术。美国数十个州采用这项技术。实践证明：采用这项技术（简称r+hma）修筑的路面，均未见反射裂缝，也不存在车辙问题，而且路面平坦。如图 14、15为预破碎所用机械所示 图14图15 4.4加铺层体系的应用 加铺层体系是铺设在下卧层路面结构层之上的沥青加铺层、夹层体系和整平 层的综合体系。是应用在旧路加铺时的一种整体预防裂缝的系
19、统。根据旧路面结构质量、荷载条件和选择的修复方案，可以省去一个或多个部分。如图16 图16路面加铺层体系示意图 4.4.1调平层 调平层是铺筑在不平整的旧道路表面上、平均厚度为几厘米的沥青材料层，为铺筑夹层材料提供提供一平整表面通常又骨料最大粒径为7mm的密实型沥青混合料组成。 4.4.2夹层系统 夹层系统是由一层夹层材料组成，根据夹层材料的类型，采用特殊的锚固方法或固定在下卧层。夹层材料常见的有沥青碎石、应力吸收层薄膜夹层（samis）、无纺土工布、格栅，此外常用的还有沥青砂和钢筋网等。其固定方法如表1 锚固方法沥青碎石或沥青砂应力吸收薄膜无纺土工布格栅钢筋网三维钢筋蜂窝网格复合型材料 （无
20、纺土工布+格栅） 粘层油 透层油 水泥浆封层 锚钉 自粘方式 表1不同类型夹层材料及其相应的固定方法 夹层系统在道路结构中的作用取决于夹层体系的类型，其作用有： （1）在裂缝附近承受很大的局部应力，因而减少了裂缝尖端上方沥青加铺层内的应力。此时，夹层材料起加筋作用。（2）形成能产生水平变形而不破坏的柔性层，允许裂缝附近可以产生较大位移，即抵抗高应变的柔性材料，并控制剥落。 （3）具有防水功能，即使在路表再次出现裂缝后，仍能保持道路结构的防水性。不同类型夹层体系的作用如表2： 抵抗应变的柔性材料， 作用 加筋 并控制剥落 防水沥青碎石或沥青砂应力吸收薄膜浸渍沥青的无纺土工布 格栅钢筋网三维钢筋蜂
21、窝网格 复合型材料（无纺土工布+格栅） /（） /（） （） （）（） 注：有效，：高效； （）：加筋作用取决于夹层材料类型和温度条件； （）：仅仅适用于格栅或钢筋网嵌入水泥浆封层内或使用表面处治的情况；（）：仅仅适用于带弹性粘结料的钢筋网嵌入水泥浆封层内的情况。 表2：夹层体系的作用 在任何情况下，为保证扩散交通荷载作用于整个路面结构产生的应力，应将夹层体系与下层和沥青加铺层完全粘结。若层间粘结不好，可能导致路面结构疲劳的快速发展或出现次裂缝。如果防水性得不到保证，可以再附加一层防水层。 4.4.3加铺层 加铺层是铺筑在夹层系统之上的各种结构的沥青面层。除夹层体系外，沥青加铺层厚度和材料配合
22、比设计在加铺层体系防止路面开裂中起了重要作用。 增加沥青加铺层的厚度可以有效地延迟路表出现裂缝的时间，因为较厚的加铺层在初始阶段可以减少原裂缝处因交通荷载引起的应力。国际上通用的结论是需要将沥青面层增加至1525cm。增加加铺层厚度，一方面可以减少旧面层的温度变化，并降低加铺层的拉应力，另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切应力。同时，可以延长其疲劳断裂寿命。 沥青材料的抗裂能力主要取决于骨料特性、沥青剂量和粘结特性。骨料通过其膨胀系数（对温度变化的敏感性）和粘结剂的结合质量（粘结性）起作用。然而，粘结性在材料抗裂中起主导作用。但是为保证抗车辙和抗滑能力，必须
23、有限制地选择粘结剂，现在常用的有聚合物改性沥青、回收的粉末橡胶改性沥青和纤维。 5沥青路面裂缝修复措施 5.1工艺选择 路面裂缝一旦形成，就必须采取相应的措施进行修复，修复时间越早，对路面的硬性越小，效果也越好。工艺选择可参考表3。 裂缝边缘破坏的平均严重程度（占裂缝总长的%） 裂缝密度 低（025） 低中高 无需处治裂缝处治路面表面处治施工 中等（2550） 裂缝处治裂缝处治路面表面处治施工 严重（50100） 裂缝修补裂缝修补路面大修 表3裂缝修复工艺选择推荐放法5.1.1表面处治工艺 表面处治工艺主要是指同步碎石封层、微表处等表面封层，适用于裂缝边缘破坏轻微、密度高的情况，他不仅仅能起到
24、封堵裂缝的目的，而且还能够改善路面抗滑性能，恢复路面平整度和路容路貌，有着较高的施工速率，减小对道路正常交通的影响。如图 17、18所示 图17高密度裂缝应实施表面处治图18应深度修补裂缝路面 5.1.2修补 修补是针对边缘破坏严重但密度低的裂缝进行的修复措施，一般采用部分深度挖补或深挖补，这类裂缝一般边缘破坏严重，松散、掉粒较多，所以不能采宜采用表面处置的方式进行。一般采用开槽或切槽的方式，先清扫缝壁，必要时加放垫条后对进行填缝处理，如图19所示 图19 5.1.3封缝、填缝 封缝和填封适用于边缘破坏轻微、密度中的裂缝，是常见的裂缝处理方法。其适用情况如图20、21所示 imghttp：/
25、图20应实施封缝的横向裂缝路面图21应实施填缝的纵向裂缝路面 封缝和填缝的区别在于封缝（cracksealing）是将专门的材料填封于活动裂缝（workingcrack）之中或之上，形成一定形状的封口，以防止水和其它杂物进入裂缝的处治工艺。 填缝（crackfilling）是将专门的材料填入非活动裂缝（nonworkingcrack）内，籍以有效地减少水的渗入和增加裂缝两侧路面的强度。活动裂缝是指横向和或垂直移动量大于2.5的裂缝，非活动裂缝是指上述移动量小于2.5的裂缝。其使用标准如表3 裂缝处治方法 裂缝特性 封缝 宽度（in） 填缝0.21.0 中等程度至无破损（裂缝长度的50%） 0.
26、1 纵向反射裂缝纵向对接缝裂缝纵向边缘裂缝 相隔距离较远的多处网状裂缝 0.20.75不大或无破损（裂缝长度的25%）边缘破损程度（如剥落，二次开裂） 年横向位移量（in） 0.1横向温度裂缝横向反射裂缝 裂缝类型 纵向反射裂缝纵向对接缝裂缝 表3封缝和填缝的推荐标准 在封缝和填封时，还应考虑到其结构的选择，如表4所示 考虑因素作业的类型和地区 北方省市必须切缝或最好切缝。 封口高出于路面的构形承受磨损，而且裂缝的边缘直接承受很高拉应力，导致填封结构内部破交通 坏。 边缘损坏大于裂缝总长的10%时，应采用封口高出于路面的结构，因为这类构形只要一遍施工裂缝特性 便可同时填缝和覆盖边缘破坏的部分。
27、 乳化沥青、粘稠沥青和硅酮之类的材料不能用于封口高出路面的灌缝作业，因为这类材料直接材料类型 接触交通车辆，会产生严重的车辙和磨损。 所希望的性能美学上的考虑 成本如果希望填封结构有较长的使用寿命，可考虑选用封口与路面齐平或高出路面呈凸台形的结构。封口高出路面，呈凸台形的各种结构都会影响路面外形的美观。 不切缝可以减少设备和人工。切缝而且封口高出路面呈凸台形的组合式结构的成本高于只切缝 结构形状选用 大部分填缝作业和某些封缝作业无需切缝。但封口与路面齐的结构，因为前者用料较多。 表4 5.1.4裂缝再生 用再生系列设备，将旧沥青路面加热至混凝土熔融状态，加入再生剂、一定数量的沥青和骨料，就地拌
28、和成新的沥青混合料，经碾压摊铺形成性能较好的路面。轻便型路面加热器，在裂缝处宽510cm范围内，加热数分钟后，约1米长的裂缝出混凝土便可变软，缝深则加热时间长。此时，加入适量热沥青，掺入少量砂子或石屑，就地热拌，使裂缝处自上而下左右两边形成含油量较大的新混合料，找平撒砂养护，这样处理过后的裂缝含油量大，柔软，可吸收各种因素引起的应力，试验证明，这种方法是替代传统灌油缝的好方法。 5.1.5铣刨后重新铺筑面层 铣刨后重新铺筑的方法，也是养护中较为常见的一种。他不仅可针对路面大范围严重的裂缝处置，同时还能对路面车辙、推移、拥包、坑槽及平整度不佳等情况进行综合处置，但由于这种方法相比于上面所述工艺成
29、本高、工艺复杂，因此在采取时应该综合分析路面其他病害后考虑是否可取。 5.2材料选择 材料的选择对于裂缝的修复有着十分重要的意义，如果材料选择不当，处置后的裂缝可能很快就会重新开裂。其性能评价见下表： 材料的种类 特性乳化沥青 准备时间短灌缝施工 简易、快速养生时间短粘附力强粘结力强抗软化和流动性（养生性） 柔韧性弹性 抗老化性和抗气候性 抗车辙与耐磨性 聚合物改性沥 青 沥青纤维改性沥稠结 青 沥青橡胶 橡胶沥青 低模量橡胶沥 自调平硅酮 青 注：表中适用，非常适用 表5各种材料的特性 根据表5可以确定哪一类材料最能满足施工项目的要求。例如，如果要求所使用的材料具有适度的柔韧性，和高的抗车辙
30、性和耐磨性，并能快速施工，则可考虑选用橡胶沥青。如果施工项目要求材料粘附性好、抗磨、施工快速、养生期短，则可考虑选用沥青橡胶或橡胶沥青。选用材料时，必须考虑材料在现场的实际使用性能。在填封充分，施工质量符合要求的情况下，非活动性裂缝的填缝材料一般能维持14年，活动性裂缝的封缝材料，一般能维持26年。建议养护计划人员及时掌握各类材料在现场的实际使用性能的信息。 5.3裂缝处治施工 裂缝处治施工按照施工步骤可归纳为以下7步： 交通管制 安全措施 切缝 裂缝的清理与干燥 材料准备与应用 封口成型加工保护性覆盖 在以上7个步骤中，裂缝的清理与干燥是最为关键的一步工序，因为裂缝处治失败率高的主要原因是裂
31、缝缝道脏污和/或潮湿所造成的粘附力不足。如今常用的裂缝缝道清理措施主要有常温压缩空气清缝、高温压缩空气清缝、喷砂清缝及钢丝刷清缝等。所采用的设备主要为便携式手动或电动鼓风机和带软管和风枪的高压空气压缩机。 6、小结 对于沥青路面的裂缝，只要能够认真分析产生原因，了解其作用机理，采取有针对性的预防、治理措施，便能够将裂缝的危害降低到最小，保证公路正常的使用性能和寿命。 参考文献： 公路沥青路面养护技术规范jtj073.2-2021沥青路面裂缝封、填材料与工艺实用手册（美）kellyl.smith，a.russellromine著陶家朴寸木译毛成，沥青路面裂纹形成机理及扩展行为研究，2021年，西
32、南交通大学博士学位论文吴赣昌、凌天清，半刚性基层温缩裂缝的扩展机理分析，1998年第1期，中国公路学报 岳福青，杨春风，魏连雨，半刚性基层沥青路面反射裂缝形成扩展机理与防治，2021年第1期，河北工业大学学报杨涛.硕士论文.半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生机理及其防治措施.武汉理工大学.2021.1沈金安沥青及沥青混合料路用性能人民交通出版社 第二篇。沥青路面裂缝分析与防治裂缝是沥青路面的主要病害之一。根据沥青路面开裂的主要原因，裂缝可以分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。荷载型裂缝，即主要由于交通荷载作用下产生的疲劳裂缝。研究表明，荷载型裂缝的开裂方式主要表现为剪切型。非荷载型裂缝，即不
33、是由交通荷载引起的裂缝，主要为温度型裂缝。沥青路面的温度型开裂包括低温收缩开裂与温度疲劳开裂，均表现为张开型裂缝。对于沥青路面基层存在裂缝情形，按沥青面层（沥青加铺层）裂缝开裂部位，又可以分为反射裂缝与对应裂缝。1路面裂缝的不利影响 当沥青路面出现裂缝后将会使道路使用质量恶化。由于裂缝局部过大的应力会引起裂缝周围路面结构逐步破坏，随着水的侵入，路基土承载力降低会加剧路面结构的破坏。这将使得舒适性和安全性降低。沥青路表出现裂缝是路况恶化的征兆，会对路面性能和耐久性产生不利的影响。这些不利影响包括： 第一，影响路面使用功能和品质。裂缝的存在，会影响行车舒适和安全，也影响路面美观。 第二，降低路面防
34、水性，影响路面使用寿命。路表出现任何裂缝，都会使路表水有机会进入路面结构内部，甚至进入对湿度敏感的路基土中，从而引起路面早期破坏。 第三，引起路基过大压应力，易造成路面下沉。由于存在裂缝，造成路面板体不连续，在行车荷载作用下将加大板体边缘的变形，从而在裂缝处传递过大压力至路基顶面，造成路基沉陷，从而引起路面下沉。第四，增大路面应力和变形，造成结构层提前破坏。上述的路面结构板体边缘变形，会在路面结构内（尤其基层）产生很大的应力和变形，在行车荷载作用下将缩短这些结构层的寿命。 第五，磨耗层沿裂缝的破坏。在车辆、水分、霜冻等因素的综合作用下，磨耗层常会沿裂缝发生骨料或小块沥青的剥落。2沥青路面裂缝的
35、成因 沥青路面开裂一般与路面材料的特性、结构组成及形式以及交通荷载和各类环境因素的作用有关。为解决沥青路面开裂问题，必须对其成因有一正确的认识。归纳起来，引起沥青路面开裂主要有下述几方面原因： 2.1路面疲劳 由于沥青路面所承受的累积交通量超过其设计极限，将导致路面疲劳开裂裂缝。这种疲劳作用对面层甚至整个路面结构（底基层、基层和面层）均会造成影响。对于沥青表面层（磨耗层），其疲劳裂缝很细小，且限于行车道，随着时间会延伸至整个路面，形成龟裂。用水泥处治的半刚性基层，当设计欠安全或已达到设计使用年限时，由于疲劳会产生开裂。并依材料的残余力学特性（强度、模量），大面积的块裂可能发展为小面积的块裂甚至
36、成为龟裂。除磨耗层外，沥青面层中其他结构层也可能由于基层的过度疲劳而易于开裂，在交通荷载的作用下裂缝将延伸至磨耗层。虽然在裂缝出现的初期仅限于车辙处，但这些疲劳裂缝通常会发展为块裂。 2.2路面结构的收缩变形 当无限长的路面结构收缩时，一旦面层与下层表面间的摩擦约束力在面层内引起的拉伸应力超过其抗拉强度，就会引起面层的收缩开裂。收缩的原因，对于采用水泥材料的结构层可能是水泥的凝固变性或干缩，或者是因季节、早晚天气变化造成的温度收缩。通常收缩裂缝主要产生在至少有一层使用了水泥结合剂的结构中，但在非常恶劣的气候条件下，这种现象也影响到沥青面层。始发于磨耗层表面的裂缝，可能因在冬天严寒条件下的温度收
37、缩和路面结构层翘曲引起。在贫水泥混凝土基层路面上大量的观测到这种现象。在寒冷天气中，上层的温度比下层的温度低，结果因深度不同而收缩量不同，会引起路面板的翘曲。这一影响加上沥青表层所产生的拉伸应力，当超过材料的抗拉强度时，就产生了这种裂缝。在冬天极度严寒的国家，沥青材料在极低温度下会硬化，这就使得它们易于因温度收缩而开裂。当使用硬沥青和易老化的沥青时，这一现象更为常见。这时它们一般形成等距横向收缩裂缝。对于半刚性路面，水泥稳定类基层通常没有施工缝，因此，这些结构层易于产生天然横向缩缝。这些横向裂缝贯穿磨耗层达到路表时，它们往往间距为515m，且宽度随温度变化而变化，在零点几毫米到几毫米之间。缩缝
38、在路表成为 可见缝时通常为单一的直线型裂缝，但在交通荷载作用下可发展为双线型裂缝和分叉裂缝。 2.3路基土的变形 路基的变形或局部承载力的下降，也可以引起路面开裂，裂缝会贯穿路面各结构层。引起这种裂缝的原因各异：由于路基排水不畅使其内部含水量增加而引起承载力下降；有压缩性强的土类填筑的路基或者未经充分压实的路基，在交通荷载和路面自重作用下而缓慢下沉；路基土体滑动，尤其是沿线半挖半填路段；在旱季，粘性土由于过度失水而引起收缩，特别是道路沿线存在的树木根系会使裂缝出现的更频繁；当路面结构层形成的温度隔离效应，不足以阻止霜冻影响波及敏感土时引起路基冻胀。 2.4设计或施工不当 路面开裂也可能因路面设
39、计的某些缺陷，或某层或多层路面结构的施工不当而引起： 第一，当老路拓宽时，由于基础承载力的横向变化，经常在老路边缘处出现纵向裂缝，尤其当车辆轮迹主要集中在老路边缘时。第二，纵缝出现在道路加宽处且原有结构与加宽部分之间的施工连续性没有保证的地方，这样的裂缝通常是直线裂缝且往往相当密第三，相邻车道铺筑时使用的纵缝与横向施工缝都是薄弱环节，如果施工不当且不能连续施工，这些缺陷将暴露在交通荷载作用下和温度变化中，将导致直线性裂缝，由于表面磨耗和材料的损失，裂缝往往加深。 2.5老化和环境因素 在严冬，沥青材料最易破碎，其强度将难以承受由温缩引起的拉伸应力，可能由于路面的温缩和翘曲在路表出现微裂缝。它可
40、以从表面扩展至层底。这种类型的开裂可能最终发展为龟裂。但单个裂缝会一直很细小。沥青材料的老化变硬以及路表直接暴露于大气环境中，会使这种影响随时间加剧。3沥青路面裂缝扩展的影响因素 沥青路面开裂主要由交通和环境因素引起。与行车荷载有关的沥青路面开裂的典型例子就是龟裂，它由车轮碾压引起。与环境有关的沥青路面开裂的典型例子是达到整个道路宽度或部分宽度的横向裂缝，这种类型裂缝是由于温度下降或干缩变形时沥青路面结构层收缩引起的。区别裂缝类型和各种类型裂缝（环境的和交通的）间的相互作用非常重要。这些方面会因路面结构层属性（柔性、半刚性和刚性）的变化而变化。 3.1交通荷载诱发裂缝 根据经典的疲劳强度理论，
41、交通荷载引发的沥青路面裂缝产生于受约束层底部，然后向上扩展到路表。这些裂缝应出现在车轮轮迹处，而且根据理论计算，应为横向裂缝。然而，在车轮轮迹处观测到大量的纵向表面裂缝，它们产生于顶面，然后扩展到路面内大约4050mm深处。尽管这种类型裂缝的起因不完全清楚，但人们相信它们可能是由于在轮胎与路面接触处的垂直接触压力分布不均，以及出现了位于行车方向侧面的剪力作用的结果。 dauzats等人报道了法国许多较厚的柔性路面上所观察到的裂缝类型。得出的结论认为：大多数裂缝起源于路面表层。numm也得到类似的结论。vandommelen作了类似的阐述。所有这些都表明：与交通荷载相关的沥青路面开裂不一定形成于
42、约束层的底部，它们也可以产生于路表。 3.2环境因素诱发裂缝 事实上，由环境因素诱发的裂缝通常呈现为横向裂缝，这是因为温度下降或干湿变化而收缩产生的应力一般在纵向最大。在特殊条件下，如高摩擦力和温度或含水量急剧下降，就可能产生横向裂缝。在这种情况下，也可能产生典型的块裂。通常，环境因素诱发的裂缝与存在水泥处治层或高塑性指数的重粘土路基有关。这两者都对温度和湿度变化非常敏感。而且，沥青层内也可以产生很大的温度应力，尤其是在低温地区。在这些地区，温度可以降低至使沥青材料具有玻璃特性，这意味着更可能发生破碎。然而，在温和的气候下也可能发生开裂，尽管此时沥青材料中的应力可以迅速松弛。 3.3交通荷载与
43、环境因素对沥青路面开裂的综合影响与交通荷载和环境因素相关的应力不是彼此孤立的。而且，在许多气候条件下，沥青路面裂缝在白天主要受交通影响，而夜晚主要受环境因素影响。goacolou等人和debondt研究了交通荷载与环境温度的联合影响，表明：这类裂缝在开始阶段发展缓慢，而在最后阶段发展非常快。适用于含水泥处治基层的沥青路面。温度引起的开裂能够以完全不同的方式发展。在早期阶段发展快，而在第二阶段扩展速度减缓。存在软弱地基或路基施工后沉降过大的路段，路面开裂往往由非均匀沉降引起。debondt指出，在这种情况下，应用综合方法来分析这些影响。同时指出，交通荷载加速了非均匀沉降引起的路面开裂，反之亦然。
44、4沥青路面裂缝的防治 应注意限制施工初期裂缝的形成和采用合适的预开裂措施。路面设计时应限制施工初期裂缝的形成，包括正确的选择基层材料，合理的设计道路结构和控制施工质量。如果知道裂缝的起因，有些情况下，可以在加铺前采取避免现有裂缝向上扩展的方法。因路基含水量过高而使其承载力减弱引起的的裂缝，此时，可以通过排水降低土体中含水量和通过路表防渗阻止水分的进一步渗入；因通常的结构疲劳引起的裂缝，可以妥善的设计结构材料强度，解决这一问题；因层间滑动引起磨耗层的疲劳开裂，此时，可以有计划的挖除磨耗层，再铺筑与下层粘结良好的新磨耗层。对于新铺水泥处治基层等半刚性基层沥青路面，其收缩裂缝难以避免，为防止裂缝对沥青面层造成不利影响，可采取预开裂技术（目前常用五种不同的预开裂技术，结构层顶部且槽、沥青乳液接缝、嵌入硬质波浪形夹片、嵌入柔性塑料带、结构层底部预开裂），在缝处铺设土工织物防止基层开裂，并确保基层的压实度达到规范的要求等。 4.1新建沥青路面裂缝的预防4.1.1材料的选择 根据道路所在地区的气候条件和混合料类型选