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沥青路面裂缝产生的原因及防治措施和处理方法
1、引言
随着高等级公路的大量修建．半刚性类材料以其优良的工程性能和显著的经济效益在我国公路建设中得到了广泛的应用，并在公路建设中越来越占有特殊的重要地位。
由于沥青路面具有造价低、噪音小、行车舒适、施工快捷、维修方便等优越性，因而沥青路面得到了广泛的推广和应用。
然而，沥青路面在温度、湿度变化时易产生裂缝，当沥青面层较薄时易形成反射裂缝，沥青路面本身也易产生低温裂缝，沥青路面一旦出现裂缝，有可能导致路面结构性破坏，影响路面的使用功能。
2、沥青路面裂缝产生的原因
2.1沥青路面裂缝的型式
沥青路面裂缝按裂缝的形状可分为纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝（龟裂）和不规则裂缝等四种型式，每种裂缝型式都有其各自的特征和产生原因，以下针对裂缝型式和其产生原因进行详细的介绍。
2.1.1纵向裂缝
损坏特征：
与道路中线大致平行的长直裂缝，有时伴有少量支缝。
这类裂缝通常由路基、基层沉降，或施工接缝质量或结构承载力不足而引起。
路基、基层沉降引起的纵缝，通常断断续续，绵延很长；施工搭接引起的纵缝，其形态特征是长且直；而结构承载力不足引起的纵缝多出现在路面边缘，由于路基湿软造成承载力不足，从而导致纵缝。
纵向裂缝产生的原因：
改建公路中新老路衔接处处理不符合技术规范要求，造成路基不均匀的沉陷或者滑坡，形成裂缝；
新建公路中由于碾压不均匀，出现路基、基层局部未压实或两侧密实度不够，使路基、基层承载力不足产生不同程度的沉陷，形成裂缝；
沥青混合料摊铺时，接缝处理不当，造成路面渗水或面层压实度未达到要求，在行车作用下形成裂缝；
2.1.2横向裂缝
损坏特征：
与道路中线近于垂直的裂缝，有时伴有少量支缝。
横向裂缝多由路基、基层裂缝的反射或由路面低温收缩造成；最初多出现于路面两侧，逐渐发展形成贯通路幅的横缝。
横向裂缝产生的原因：
路基、基层出现干缩或冻缩形成裂缝，反射到沥青路面上产生裂缝；
在施工过程中路基、基层的上、下层横接缝出现重叠或搭接过少而形成裂缝，反射到沥青路面上产生裂缝；
冬季气温下降，沥青路面收缩形成裂缝。
网状裂缝、不规则裂缝产生的原因。
基层整体强度不足，沥青路面老化，在行车的作用下形成网状或不规则裂缝；
沥青面层偏薄，不符合设计要求，或交通量超过设计能力，造成网状或不规则裂缝；
沥青面层在温度周期性的变化下产生收缩，造成不规则裂缝。
2.1.3网状裂缝
损坏特征：
相互交错的裂缝将路面分割成形似网状或龟纹状的锐角多边形小块，块的尺寸小于50cm×50cm。
网状裂缝（龟裂）是行车荷载的重复作用而引起的疲劳裂缝，其最初形态是一条或几条平行的纵缝，随着荷载重复作用次数的增加，平行纵缝间出现了横向、斜向连接缝，形成多边的、锐角的、形似网状、龟裂状的裂缝型式。
2.1.4不规则裂缝
损坏特征：
路面裂缝呈不规则形状，块的最长边长小于100cm。
不规则裂缝主要由面层材料的收缩和温度的周期性变化所致。
2.2影响裂缝产生的主要因素
2.2.1沥青及沥青混合料的性质
沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因，沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。
在沥青性能指标中，影响更大的是温度敏感性，温度敏感性大的沥青更容易开裂。
2.2.2基层材料的性质
基层材料的收缩性愈小，面层裂缝愈少。
基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的，基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。
2.2.3气候条件
极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。
2.2.4交通量和车辆类型
半刚性基层中的最大拉应力，通常是由最重的车轮荷载产生的；并且对于半刚性路面，不同轴载对路面的破坏作用远不是4次方的关系，而11～13次方的关系，即使是通过次数较少的重荷载也对路面破坏起着决定性的作用。
2.2.5施工因素
1）路基或基层结构强度不足，路基局部下沉路面掰裂。
2）半刚性基层在铺建时随着混合料水分的减少产生干缩应力，形成干缩裂缝。
3）基层混合料的离析或碾压不密实及机械组合不合理，造成基层上部细粒料上浮，形成强度较弱的薄层，在行车荷载作用下，易产生龟状裂缝。
4）半刚性基层养生不当直接影响干缩裂缝的产生。
5）半刚性基层养生结束后，如果不及时洒铺封层或透层油，随着暴晒时间的增长产生干缩裂缝。
6）施工填土未压实，路基产生不均匀沉陷，接缝处压实未达到要求，在行车作用下形成纵向裂缝。
7）沥青混合料摊铺时间过长，其表面温度低，内部较热，用重型压路机碾压易引起路面表层切断。
8）施工接缝处理不当、碾压方式不正确易产生横向裂缝。
9）压力机加速或减速过猛，尤其是转向时过猛易产生路面横纹。
10）沥青混合料分幅碾压力或纵向接茬时，由于接茬处理不当造成接茬开裂。
2.2.6超载因素
1）由于超载车辆引起累计轴次的增大，从而引起设计弯沉值减小。
2）由于超载造成正常设计的路面基层或底基层抗拉强度不足，使其提前在层底产生拉裂。
3）由于超载，加之车辆的振动冲击作用，可将路面压坏，即一次性破坏作用。
4）由于超载，车辆在上下坡、刹车时将加速沥青路面层的剪切破坏。
2.3沥青路面裂缝应力分析
2.3.1结构性破坏裂缝
沥青路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。
在半刚性基层下采用半刚性材料做底基层，可使基层底面由行车荷载产生的拉应力明显减小，甚至还小于半刚性底基层底面产生的拉应力，这对半刚性基层承受行车荷载的反复作用是十分有利的。
同时在面层渗水、冰冻水、毛细水等的作用，裂缝的修补不及时等原因，造成水分积聚在基层和面层之间、缝隙之中，在冻涨、车辆冲击荷载作用下，造成基层界面软化、叽泥等，使该部位完全失去连续性。
造成面层单板、基层裂缝处集中应力作用。
两种情况均会完全脱离原有的基础，造成面层底、裂缝边缘处应力集中，很快导致破坏。
2.3.2温度裂缝
沥青面层上的非荷载型裂缝主要是温度裂缝。
温度裂缝有两种，一种是低温收缩裂缝或简称低温裂缝，另一种是温度疲劳裂缝。
低温裂缝。
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，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。
温度疲劳裂缝。
这种裂缝主要发生在日温差大的地区。
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。
2.3.3半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝
由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝冬季或在寒冷地区，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。
由半刚性基层干缩开裂引起的反射裂缝或对应裂缝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，并较快形成反射裂缝。
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.预防措施及处治方法
3.1减轻沥青路面裂缝的措施
3.1.1建沥青路面裂缝的预防措施
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择结合料，对于水泥处治基层，如果条件允许，最好使用温度膨胀系数低的骨料。
对于沥青结合料，使用某些聚合物或添加剂可以提高其抗裂能力。
沥青混合料中的集料应选用表面粗糙，石质坚硬，耐磨性强，嵌挤作用好，与沥青粘附性的材料，尽可能使用人工砂代替圆形颗料的天然沙。
路面结构设计。
显然，所设计的道路必须能适应客观存在的交通荷载水平和温度条件。
若道路随载力不足，将加速路面疲劳开裂过程。
在设计中应特别注意路面排水与防水措施：
沥青混凝土配合比设计。
沥青混合料级配也是一项重要因素，在合理选择混合料级配时，应兼顾其高温稳定性，疲劳性能和低温抗裂性，以及耐久性等各方面的要求。
对受拉疲劳开裂的研究表明，沥青用量从4.2%增加到6.2%，可以使用25m板长为基层的密级配沥青碎石路面的抗疲劳寿命由10年延长到45年。
设计应力吸收层。
设计应力吸收层，对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果，可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少，可明显减弱裂缝尖端应力的奇异性，降低应力强度因子，而吸收层的弹模越低，防裂效果越好。
就目前常用的材料而言，土工织物与沥青橡胶薄膜的弹模较低，变形率越大，且不存在低温脆化问题，效果最佳。
施工质量。
铺筑路面材料时，应该遵循正确的施工原则。
3.1.2半刚性基层反射裂缝的预防措施
a）结构层顶部切槽。
这种方法是结构层碾压后在其顶部预切槽口，深度约为层厚的1/3-1/4。
b）沥青乳液接缝。
这种预开裂技术是在结构层碾压前切割一条缝直至层底，并在缝壁内注和速破沥青乳液。
c）嵌入硬质波浪形夹片。
这种技术形成所谓的“活性接缝”。
d）嵌入柔性塑料带。
这种技术是在刚处理的摊铺材料中埋入柔性塑料带，以形成裂缝，其厚度大约为结构层厚度的1/3。
保证了裂缝处有效的传递荷载能力。
e）结构层底部预开裂。
与
（1）类似，通过在结构层底放置三角开采木板或木块，减少水硬性结合性结构层横断面，使首先在该处产生裂缝。
3.1.3复合式沥青路面裂缝的预防措施
复合式路面是用沥青混凝土铺筑在旧水泥路面上，反向裂缝的预防如前所述，采取的措施还包括：
a）铺筑20cm全厚式沥青混凝土。
b）在水泥混凝土和沥青混凝土之间铺设应力吸收层。
c）采用裂缝固定技术后，再铺筑三层体系的防裂沥青混凝土面层。
d）在原水泥混凝土路面加铺一层3cm厚的钢纤维混凝土，再铺沥青混凝土。
e）锯开水泥混凝土面板。
f）用1-2mm厚，0-10cm宽的弹性沥青层覆盖裂缝。
g）用水泥砂浆或环氧树脂填充来限制混凝土板的移动和填充水泥混凝土板下脱空。
h）用沥青或改性沥青注入裂缝或接缝来阻止水渗入到下部结构。
i）在水泥处治基层接缝处上的沥青加铺层内预切缝并灌填缝料。
根据规范，通过路面结构设计和厚度计算可以满足沥青路面强度和承载能力要求，基本解决荷载型裂缝产生的问题。
对于如何避免或减轻非荷载型裂缝的产生，应从设计与施工两个方面来进行考虑。
3.1.4设计方面
a）在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。
b）选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。
在缺少优质沥青的情况下，应采取改善沥青性质的措施。
c）在稳定度满足要求的前提下，优先选用针入度较大的沥青做沥青面层。
d）沥青面层采用密实型沥青混凝土。
e）采用合适的沥青面层厚度，确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
f）为进一步提高表面层抗温度裂缝性能，可采用橡胶沥青或聚合物沥青在沥青混凝土表面做一封层。
g）设置应力消减（应力吸收）中间层。
3.1.5路基方面
a）在项目规划时，尽可能先实施放淤固堤项目，使堤防隐患充分暴露，有针对性处理后，再实施堤顶道路硬化工程项目。
b）如果机淤固堤项目还没有批复，不妨在堤顶路面硬化前先处理堤身隐患，再硬化路面。
c）对于堤顶道路已经硬化的堤段，机淤固堤时，放淤前先在靠堤身侧修筑一道隔堤（需层层压实），以截断因放淤产生的渗水，从而消除或减小对原有堤身及堤顶道路产生的渗透破坏。
d）堤防加高地段要经一段时间沉降期后，进行路面硬化工程实施，以避免堤身发生不均匀沉降产生纵向裂缝破坏现象。
e）使用锥探灌浆措施处理堤防存在的虚土层、洞穴、堤身裂缝等隐患。
该办法在处理堤身虚土层、洞穴及裂缝隐患时，不需要大断面开挖，对堤防道路交通和日常管理影响较小，效果也较为理想，造价也相对较低。
3.1.6施工方面
a）严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。
b）半刚性基层碾压完成后，要及时养生。
c）半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。
d）透层或粘层完成后，应尽快铺筑沥青面层。
实际上按照现行沥青路面设计规范要求，沥青路面厚度设计相对偏厚，目前采用的半刚性基层收缩性都比较小，施工工艺水平有很大提高，所以新建半刚性沥青路面上出现的裂缝绝大多数是沥青路面本身产生的温度裂缝。
如何提高沥青面层的防裂性能、改善沥青及沥青混合料的使用品质应是我们今后研究的主要方向。
3.2养护工艺的新发展
3.2.1养护工艺当今和未来的趋势将主要沿着以下方向发展：
a）随着材料性能的不断提高。
养护工艺将进一步向冷态施工的方向发展。
b）利用科学手段。
采用不同工序复合或多种工艺的复合整合出养护技术的新工艺．来提高养护质量和生产效率。
c）引入发达国家的新技术来解决养护作业中突出的矛盾和问题。
3.2.2养护设备的新发展更好地满足养护材料和工艺发展的要求一直是推动养护设备技术进步的原动力。
养护设备当今和未来的趋势仍将沿着下面三个方向发展：
a）满足新材料、新工艺不断发展的需要。
b）现代高新技术向传统机械工业渗透、改造的趋势方面发展。
c）满足现代公路交通高速发展的需要。
4、处治方法
沥青路面裂缝修补方法很多，一般可根据裂缝的实际情况（如宽度、深度等）确定具体的修补工艺。
目前常用的方法主要有普通沥青灌缝、专用灌缝料施工、压浆法修补裂缝和进口密封胶灌缝。
四种修补方法对照表见表1
表1四种裂缝修补方法对照表
工艺参数指标
项目施工方法
普通沥青灌缝
专用灌缝料施工
压浆法修补裂缝
进口密封胶灌缝
材料
普通沥青
改性沥青
水泥
高分子聚合物
便宜
较贵
价格低
价格高
设备
简单
比较简单
普通
合理
人员
3
7
20
10
操作
容易
易操作
较复杂
易操作
工程造价
2.5-3元/m
6元/m
80-120元/m
18-22元/m
寿命
1年
5年
长期
15年
评价
可用
寿命不理想
特殊部位施工
推广应用
4.1横向、纵向和反射裂缝的修补
缝宽小于2mm时，可不作处理。
缝宽2-5mm的可用改性乳化沥青灌缝，大于5mm的可用改性沥青（如SBS改性沥青）灌缝。
灌缝前，须先清除缝内、缝边碎垃圾、垃圾，并保持缝内干燥，灌缝后，表面撒上粗砂或3-5mm石屑。
4.2网状裂缝
如夹有软弱层或不稳定结构层时，应将其铲除；如因结构层积水引起网裂时，铲除面层后，需加设将路面渗透水排除至路外的排水设施。
然后再铺筑新混合料。
如强度满足要求，网状裂出自沥青面层厚度不足时，可采用铣削网裂的面层后加铺新料来处理。
加铺厚度按现行设计规范计算确定；
由于路基不稳定，导致路面网裂时，可采用石灰或水泥处理路基，或注浆加固处理，深度可根据具体情况确定，一般为20-40cm。
消石灰用量5%-10%，或水泥用量4%-6%。
待土路基处理稳定后，再重做基层、面层。
由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时，可根据情况，分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。
水稳定性好、收缩性小的半刚性材料是首选基层。
基层加强后，再铺筑沥青面层。
5应用案例
5.1案例概况
津京唐高速公路通车以来，车流量超大，此高速公路通行后交通量年平均增长率约为12%，特别是重型交通不断增长，路面荷载加大，使得路面过早过多地承受了轴载作用次数，导致路面疲劳开裂，主要有网状裂缝和反射裂缝。
5.2路面裂缝的处治
对津京唐高速公路出现的反射裂缝进行修补的措施是：
针对缝宽小于2mm的裂缝，不作处理，缝宽2-5mm的用改性乳化沥青灌缝，大于5mm的用改性沥青（如SBS改性沥青）灌缝。
灌缝前，须先清除缝内、缝边碎垃圾、垃圾，并保持缝内干燥，灌缝后，表面撒上粗砂或3-5mm石屑。
对津京唐高速公路出现的网状裂缝进行修补的措施是：
有的地段是因为夹有软弱层，采取的措施是将其铲除；
有的地段是因为结构层积水引起网裂，采取的措施是铲除面层后，加设将路面渗透水排除至路外的排水设施，然后再铺筑新混合料。
有的地段是因为沥青面层厚度不足，采取的措施是：
用铣削网裂的面层后加铺新料来处理。
加铺厚度按现行设计规范计算确定。
修补裂缝后的外观质量要求
灌缝材料要高于路面表面约3mm，其贴封层边缘应整齐，表面平整、光滑，无颗粒状胶粒，裂缝材料经车辆碾压后不变形，并保持有足够的弹性。
针对津京唐高速公路出现的网状裂缝、反射裂缝采取的修补措施，证明了文中标题4中提到的横向、纵向和反射裂缝的修补以及网状裂缝的修补的措施。
总之对于高速公路出现的网状裂缝和反射裂缝，养护单位要即时采取正确的处理方式处理，并坚持高标准、严要求，并总结经验，加强施工质量。
6结束语
综上所述，沥青路面裂缝的问题虽然成因很多，影响因素错综复杂，但还是有方法可以预防和防治的。
具体施工中要靠我们多观察，多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，基本上能控制裂缝缺陷，从而保证沥青路面质量。
防治沥青路面裂缝是—个系统工程，裂缝的产生也是不可避免的，重点在于“防治”。
采取上述综合性控制措施后，能有效的控制裂缝发生，不能杜绝裂缝的产生，当这些裂缝发生后，必须先查明裂缝产生的原因，判明裂缝的类型，才能选择正确的处理方法，同时正确选用原材料、严格遵守施工技术规程、加强施工监控、提高施工技术水平，把裂缝控制在设计允许范围内，这样才有可能极大程度减少裂缝的产生以及造成的危害，提高沥青路面的质量。
参考文献
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人民交通出版社，2003．
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人民交通出版社，2005．
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致谢
首先感谢魏鸿汉教授对我的细心的指导以及在我毕业的最后关头给予我的巨大的帮助与鼓励,使我能够顺利完成毕业设计，在此由衷感激。
魏鸿汉教授认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平对我在以后的工作、学习都会起到指导作用，都是我学习的榜样。
毕业将即，才发现自己和魏教授学习交流不够主动，错过了许多和魏教授学习的机会，在以后的工作岗位上，我要弥补不足，工作积极主动，理论联系实际，在自己的工作岗位上做出成绩，不辜负魏教授的培养，不辜负父母的期望，对得起自己积极向上的心。
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