沥青路面裂缝成因分析及预防

沥青路面裂缝成因分析及预防

一. 概述

沥青路面具有表面平整、行车舒适、耐磨、噪音小、施工工期短、养护维修简便等优点，但由于受路面结构、气候、地形、地质条件、行车荷载等多种因素的影响，其基层不论是柔性的还是半刚性的，都会产生不同程度各种形状的裂缝。初期裂缝对沥青路面的使用性能常无明显影响，但随着表面雨水或雪水的侵入，使处于开裂状态下的路面病害日趋严重，特别是使裂缝附近路基的含水量加大，甚至饱和，在大量行车荷载的作用下，产生沉陷、冲刷、唧泥和翻浆等病害，严重影响沥青路面的使用性能。

二.裂缝主要形式及现象

沥青路面的开裂表现形式是多种多样的，主要有横向、纵向、网状和反射裂缝。

• 横向裂缝现象

裂缝与路中心线基本垂直，缝宽不一，缝长有的贯穿整个路幅，有的贯穿部分路幅，裂缝弯弯曲曲、有枝有叉。横向裂缝中的唧浆导致裂缝两侧凹陷，桥头跳车处的路面横向裂缝，在路面积水的作用下加速跳车发展的速度，同时会对路基造成冲刷。 

• 纵向裂缝现象

裂缝走向基本与行车方向平行，裂缝长度和宽度不一。一般都发生在高填方的路基上。纵向裂缝容易形成沿行车方向呈台阶状，影响行车舒适性。

• 网状裂缝现象

裂缝纵横交错，将面层分隔成若干多边形的小块，一般缝宽1mm以上，缝距40cm以下。网状裂缝导致沥青路面松散或坑槽，严重影响沥青路面的综合服务水平。

• 反射裂缝现象

基层产生裂缝后，在温度和行车荷载作用下，裂缝将逐渐反射到沥青表面，路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。对于半刚性基层以横向裂缝居多，对于柔性路面上加罩的沥青结构层，裂缝形式不一，主要取决于下卧层。

（一）沥青路面裂缝病害等级

根据沥青路面的破损程度，病害分为轻、中、重三个等级，具体分类与分级见下表。

1.沥青路面裂缝—龟裂

●龟裂的定义

路面表面产生形似龟背花纹的较宽裂缝称为龟裂。它为块状开裂，块与块互相紧接相连成龟背形。这种裂缝常为续发性裂缝，由一条或数条裂缝为基干裂缝，再由于各种自然因素的或行车荷载的作用，进一步沿主干裂缝扩展延伸而成龟裂。

龟裂可能是全面性的，也可能是局部性的，且大多数发生在行车道上。在龟裂形成初期，裂缝轻微对沥青路面的服务水平影响不大。但随着路面不断有水渗入，造成底面层及路面基层强度的减弱，这样便会加速龟裂面积的扩大以及裂缝的扩展，导致形成坑槽破损。

龟裂—轻度

轻度：初期龟裂，缝细、无散落，裂区无变形，块度处于20－50cm之间，按面积计算。块度尺寸系指物料块最大线性尺寸。

龟裂—唧浆现象

轻度：初期龟裂，缝细、无散落，裂区无变形，渗水后在行车反复作用下形成唧浆现象。是坑槽出现的前兆。

龟裂—中度

中度：裂块明显，缝较宽，无或轻散落或轻度变形，块度小于20cm，按面积计算。

龟裂--重度

重度：裂块破碎，缝宽，散落重，变形明显，急待修理，块度小于20cm，按面积计算。

●龟裂的原因

龟裂通常是在重载车辆的反复碾压下，由于路面整体强度不足、基层湿软、稳定性不良等原因，导致其变形和挠度过大，使沥青路面的柔性不够及由于路面材料的疲劳而形成的一种裂缝，故有时亦将此类裂缝称为疲劳裂缝。

 ●龟裂的预防

(1)采用低温变形能力高的优质沥青，并按照要求控制好沥青混合料的拌和质量。

(2)沥青面层摊铺前，认真检查下承层的施工质量，及时清除泥灰等杂物，处理好软弱层，保证下承层稳定，并喷洒透层油，必要时可以按照要求洒石屑或砂，保证层间结合。

(3)沥青各层要满足最小施工厚度的要求，保证上下之间有良好的连接，并从设计、施工、养护上采取相应的措施及时排除雨后结构层内的积水。

2.沥青路面裂缝—网裂

●网裂的定义

成片呈网状格形的裂缝,其间距大小相近。此类裂缝形状呈不规则的大多边形（或呈大网格状），其在形状上和尺寸上都有别于龟裂，通常其短边长度大于40cm，长边长度小于3m，且棱角较明显。

这类裂缝常常会导致路表水渗入路基和路床，降低路面的结构强度而形成其他的损坏，诸如龟裂、车辙等。

网状（块状）裂缝—轻度

轻度：缝细，不散落或轻微散落，块度大，块度大于100cm，按面积计算。

网状（块状）裂缝—重度

重度：缝宽，散落，裂块小，块度处于50－100cm之间，按面积计算。

 ●网裂的原因

块裂通常是由于铺设沥青路面的沥青混合料采用了大量的低针入度沥青和亲水性集料，或沥青发生老化失去其弹性，而在交通荷载作用下导致或由于在低温作用下使沥青混凝土产生缩裂，故有时亦将此类裂缝称为收缩裂缝。网裂在较开阔的广场、停车场和城市道路上时常发生。

3.沥青路面裂缝—纵向裂缝

●纵向裂缝的定义

顺路方向出现在行车道上的单根纵向长条裂缝。一般成熟的纵向裂缝都较长，达到20-50m，在路表水渗入路堤下地基范围较小的情况下，可能仅在中央分隔带两侧行车道上，甚至接近硬路肩的一侧产生一条纵向裂缝，在路表水渗入路堤下地基范围较大的情况下，可能在中央分隔带两侧行车道上和超车道上产生两条纵向裂缝，少数路段甚至有三条纵向裂缝。

纵向裂缝—轻度

轻度：缝壁无散落或轻微散落，无或少之缝，缝宽小于5mm，按长度计算。

纵向裂缝—重度

重度：缝壁散落、支缝多，缝宽大于5mm，按长度计算。

●纵向裂缝的原因

当路基边部压实不足，路堤边部会产生沉降，导致在距路边30cm左右处产生纵向裂缝。在沥青混合料摊铺时，由于纵向接缝处理不当，造成路面早期渗水或压实未达到要求，在行车作用下亦会在纵向接缝处形成纵向裂缝。由于地基和填土在横向不可避免的不均匀性，特别是在有路表水渗入地基的情况下，沥青路面产生细而小的纵向裂缝也是不可避免的。但是沥青路面产生纵向裂缝过多过早，裂缝宽度过大和过长，将严重影响路面的使用性能和使用寿命。

4.沥青路面裂缝—横向裂缝

●横向裂缝的定义

沿路线横断方向有规则的裂缝。沥青路面出现的绝大部分横向裂缝是温度裂缝，该类裂缝一般从沥青面层表面开裂，逐渐向底面层和基层延伸或扩展，从而形成上宽下窄的裂缝。有时横向温度裂缝会贯通路面的一部分，而大部分横向温度裂缝则是贯通整个路面宽度。一条沥青路面会有多根横向温度裂缝，其纵向间距约为5-10m不等。

横向裂缝—轻度

轻度：缝壁无散落或轻微散落，无或少之缝，缝宽小于5mm，按长度计算。

横向裂缝—重度

重度：缝壁散落、支缝多，缝宽大于5mm，按长度计算。

●横向裂缝的原因

由于地基或填土路堤纵向不均匀沉降，或由于沥青混合料摊铺时横向接缝处理不当，会产生横向裂缝，并伴有错台现象出现。在温度变化大的地区，夏季完好的路面到了冬季会由于路面温度过低或温度变化过大，产生纵向近似等间距的横向裂缝，通常将这类裂缝亦称为温度裂缝。

●横向裂缝的预防

(1) 结合本地区的气候条件和道路等级选用符合要求的沥青种类，以减少或消除沥青面层的温缩裂缝。

(2) 摊铺作业尽可能连续，尽量避免和正确处理冷接缝，充分压实横向接缝。

(3) 桥涵回填应选择透水性及材质良好的砂砾等材料，并充分碾压；正确处理软基，减少回填部位的不均匀沉降。

5.沥青路面裂缝—反射裂缝

●反射裂缝的定义

反射裂缝是指下层混凝土板的接逢或半刚性基层裂缝，由于温度和湿度的不断变化与车辆荷载的反复作用，在加铺层的相应位置上产生裂缝。

基层产生裂缝以后，在温度和行车荷载的作用下，裂缝逐渐反射到沥青混凝土面层，路面的裂缝形式与基层裂缝形式基本一致。对于半刚性基层以横向裂缝居多，对于柔性路面上加盖的沥青结构层，裂缝形式不一，主要取决下承层。  

●反射裂缝的成因

(1)在已经开裂的旧沥青、旧水泥路面上加铺沥青面层，因温度的变化(降低)，老路面裂缝继续拉开，从而使新铺层在旧裂缝处断开。

(2)由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝。

(3)新铺半刚性基层随着混合料中水分的减少产生干缩和干缩应力，从而产生开裂，反射到沥青面层。

● 反射裂缝的预防

(1)在旧有路面上加铺沥青面层，最好先铣除原有路面后再进行加铺；或者铺设土工布或土工格栅，以减少反射裂缝。

(2)适当控制基层材料中粉料的含量及塑性指数，小于0.075mm的颗粒含量不应超过5％。

 (3)基层施工尽可能使混合料在接近最佳含水量状态下碾压，并且碾压充分，保证基层强度；同时要加强对已完基层的养生，要尽早铺筑上层，或进行封层，以减少干缩缝。

反射裂缝—轻度

轻度：缝壁无散落或轻微散落，无或少之缝，缝宽小于5mm，按长度计算。

反射裂缝—重度

重度：缝壁散落、支缝多，缝宽大于5mm，按长度计算。

6.沥青路面裂缝—滑移裂缝

●滑移裂缝的定义

此类裂缝是在车辆刹车、转弯或加速时产生的突然增大的水平力作用下，在路表面上沿行车方向形成的一种新月形状的裂缝，或称为U形裂缝。U形的顶端常指向作用力的方向。滑移裂缝最常发生在车辆刹车、转弯或加速的位置处。

当滑移裂缝由刹车引起时，滑移裂缝的末端（U形的顶端）指向行车方向；如果滑移裂缝是由车辆加速引起，裂缝的末端则指向车的后方。

●滑移裂缝的成因

滑移裂缝通常是由于沥青路面表面层与底面层或面层与基层粘接性不好，且面层太薄，同时面层受到较大的水平外力时无法有效地传递给底层，而使表面层单独承受，造成的路表面被撕裂破坏。

滑移裂缝—轻度

重车刹车造成的路面推移与撕裂

滑移裂缝—重度

重车转弯造成的路面撕裂

路面面层较薄，重车转弯造成的路面撕裂

三.裂缝产生的主要原因

引起沥青路面开裂的原因很多，大体可分为三大类:

一是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝在车轮荷载的作用下，当路面结构层底部产生的拉应力大于其材料的抗拉强度时，产生的开裂称之荷载型裂缝。

二是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝，称之非荷载裂缝。

三是经常出现在桥涵两端的横向裂缝，或在路段上出现较长的纵缝，主要是由填土固结沉陷或地基沉陷引起，称为沉降裂缝。尽管沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的，但其中的行车荷载作用、沥青面层温度变化是产生裂缝的主要原因。

• 横向裂缝

⑴沥青面层的自身温缩开裂；

⑵半刚性基层特别是水泥稳定碎石的开裂反射到沥青面层；

⑶某些基层开挖沟槽埋设管线以及冰冻地区路基冻裂导致路面的横裂；

⑷面层施工时，施工缝未处理好，接缝不紧密，结合不良。

⑸桥梁、涵洞或通道两侧的填土产生固结或地基沉降等。

• 纵向裂缝

⑴填方材料和填方的不均匀性，以及填方密实度达不到设计要求。经过一段时间的自然沉降，特别是经过雨水浸泡后，路基强度有所下降，沿边坡部分路基承载力也下降，就会出现纵向裂缝。

⑵施工时，前后摊铺幅相接处的冷接缝未按有关规范要求认真处理，结合不紧密而脱开；

⑶纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷；

⑷拓宽路段的新老路面交界处土层处理不彻底，沉降不均匀引起纵向开裂；

⑸边坡值小于设计值，边坡压实不够和边沟过深使实际填土高度加大而滑坡等引起的纵向开裂。

• 网状裂缝

⑴路基局部压实度不足或基层材料局部松散不成板体，使路面的承载能力下降形成的裂缝；

⑵沥青与沥青混合料质量差。沥青延度低，抗裂性差。沥青混合料拌和时间过长，拌和温度过高或在储料仓仓储时间过长，使沥青变硬，对拉应变敏感而产生的裂缝；

⑶沥青层厚度不足，层间粘结差，水分渗入，形成的裂缝；

⑷行车荷载重复作用下引起的疲劳裂缝。

⑸外界原因如污染、腐蚀等造成的局部网裂。

• 反射裂缝

⑴在已开裂的旧沥青、旧水泥混凝土路面层上加罩沥青面层，由于温度的变化（降低），老路面的裂缝继续扩展，给也处于温度收缩的新沥青面层一个附加应力，使新铺层在旧裂缝处断开。

⑵半刚性基层温缩和干缩开裂引起的反射裂缝等。

四. 预防裂缝产生的措施

（一）横向裂缝的防治

1、对基层进行处治。采取防裂措施，及时对基层进行养生以减少前期开裂，及时铺筑沥青面层或浇洒透油层以减少裸露时间，减少基层横向干缩性开裂。

水泥稳定基层的收缩裂缝的预防

（1）控制细料的含量和塑性指数

控制集料中细料的含量和塑性指数，以减少水泥稳定集料中的粘土含量‘通过0.075mm筛孔的颗粒含量应控制在5%—7%。细土的无塑性指数时，可以放宽到7%．有塑性指数时不得大于5％。细土的塑性指数要尽可能低．不宜大于4％。如果某种粒料土中．粉料含量过多或塑性指数过大．宜筛除塑性细土，并用部分粉煤灰代替．或先用石灰处治。        

（2）设计水泥稳定基层混合料的干缩应不大于200—250με。

（3）在达到强度标准的前提下，采用最小水泥剂量．但不小于4.5％。

（4）改善集料级配，减少水泥用量，使水泥剂量不大于6％。

（5）在水泥稳定土混合料中掺入缓凝阻裂剂，如HF—6(掺量为3%—5％)补偿收缩。

（6）严格控制施工碾压的含水量不超过基层施工规范所规定的值。

（7）水泥稳定基层养生结束和喷洒透层沥青或做下封层后，立即铺沥青面层，保护基层混合料不使其过分变干和产生干缩裂缝。

2、桥涵两侧填土充分压实或进行加固处理；沉降严重地段，事前应进行软土地基处理。

3、按本地区气候条件和道路等级选取适用的沥青类型，以减少或消除沥青面层温度收缩裂缝。优先考虑采用优质沥青。

4、合理组织施工，摊铺作业连续进行，减少冷接缝。冷接缝的处理，应先将已摊铺压实的摊铺带边缘切割整齐、清除碎料，然后用热混合料敷贴接缝处，使其预热软化；铲除敷贴料，对缝壁涂刷粘层沥青，再铺筑新混合料。

5、充分压实横向接缝。碾压时，压路机在已压实的横幅上，钢轮伸入新铺层15cm左右，每压一遍向新铺层移动15-20cm，直到压路机全部在新铺层为止，再改为纵向碾压。

（二）纵向裂缝的防治

（1）路基填筑时，使用合格的填料，并进行分层压实，同时正确放坡，高填方段放缓边坡，减少边坡深度。

（2）面层施工时，尽量采用全路幅一次摊铺，如分幅摊铺时，前后幅应紧跟，避免前摊铺幅混合料冷却后才摊铺后半幅，确保热接缝。如无条件全路幅摊铺时，上、下层的施工纵缝应错开15cm以上。

前后幅相接处为冷接缝时，应先将已施工压实完的边缘坍斜部分切除，切线须顺直，侧壁要垂直，清除碎料后，宜用热混合料敷贴接缝处，使其预热软化，然后铲除敷贴料，并对侧壁涂刷粘层沥青，再摊铺相临路幅。摊铺时控制好松铺系数，使压实后的接缝结合紧密、平整。

（3）应分层填筑、压实，压实度需达到要求。如符合质量要求的回填土来源或压实有困难时，须作特殊处理，如采用黄砂、砾石砂或有自硬性的高钙粉煤灰或热焖钢渣等。

（4）宽路段的基层厚度和材料须与老路面一致或稍厚。土路基应密实、稳定。铺筑沥青面层前，老路面侧壁需涂刷粘层沥青。沥青面层应充分压实。新老路面接缝宜用热烙铁烫密。

（三）网状裂缝的防治

⑴沥青原材料质量和混合料质量严格按《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）的要求进行选定、拌制和施工。尽量采用低温变形能力高的优质沥青。

⑵控制好半刚性基层的施工质量，有条件的可以采用沥青碎石柔性基层，以缓解网裂或龟裂的程度。

⑶沥青路面摊铺前，对下卧层需认真检查，及时清除泥灰，处理好软弱层，保证下卧层稳定，并宜喷洒粘层沥青。

 ⑷沥青面层各层应满足最小施工厚度的要求，保证上下的良好连接；并从设计施工养护上采取措施有效地排除雨后结构层内积水。

 ⑸路面结构设计应做好交通量调查和预测工作，使路面结构组合与总体强度满足设计使用期限内交通荷载要求。上基层必须选用水稳定性良好的有粗粒料的石灰、水泥稳定类材料。

（四）反射裂缝的防治

⑴采取有效措施减少半刚性基层收缩裂缝。

⑵基层混合料应在接近最佳含水量的状态下碾压,要防止碾压时含水量过小,压实度和强度不足,造成强度裂缝。

⑶对分段施工的基层，在碾压时，应预留3-5m混合料暂缓碾压，待下段混合料摊铺后一起碾压，以利于衔接。对于分层碾压的基层，上下层的接头应错开3-5m，以减少出现裂缝的机会。

⑷合理选择混合料的配比，控制细料数量；重视结构层的养护，并及早铺筑上层或下封层以利于减少干缩缝。

⑸在旧路面加罩沥青路面结构层前，可铣削原路面后再加罩，或采用铺设土工布、土工隔栅后再加罩，以延缓反射裂缝的形成。

五.路面裂缝的处治措施

（一）横向、纵向和反射裂缝的修补

⑴缝宽小于2mm时，可不作处理。

⑵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。

四种裂缝修补方法对照表

（二）网状裂缝的修补

⑴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。

⑵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；如在路面上加罩，为减轻反射裂缝，可采取各种“防反”措施进行处理。

⑶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。

⑷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。 

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