路面裂缝产生的原因有哪些？

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本文导读目录：

1、路面裂缝产生的原因有哪些？

2、路面裂缝的原因及防治措施，高速公路养护很重要！

3、路面反射裂缝的原因与战略

　　一是与路面本身的构成材料有关，比如：沥青路面比水泥路面的可塑性与柔性强，相比之下，沥青路面不易产生裂缝。同是沥青路面之间相比，里面含的沙石或再生旧路面（破碎后加入新料中重新熔化）比较多的，新沥青含量少，也容易产生裂缝。铺路面时，下面用大颗粒沙石，铺层较厚，这一层含沥青较少，上面再用含沥青较多的细沙石铺上三、四厘米，这样的路面质量好，既能提高路面的硬度，又不易产生裂缝。 　　二是路基不均匀沉降使路面产生裂缝，这与下面的土质、有没有夯实（夯实的质量）、有没有垫含石灰成水泥的基层材料都有关，也与水的浸入有关。 　　对于水泥路面来说，如果是水泥的标号高、质量好，施工质量高，铺的比较厚，里面的钢筋网比较密，这样当然是不易产生裂缝，反之则容易产生裂缝和坑洼破损。水泥路面要分成方块，方块不易太大，块与块之间留伸缩缝，缝中填入有可塑性的沥青与沙或细石的填充物（沥青不能太少），这是对抗水泥热胀冷缩用的。路面白天日晒下与夜晚的温差相当大，冬天与夏天的温差也大，所以必须为热胀冷缩预留必要的缝隙。最后，在路面建成后，必要的养护也很重要，小毛病即时修，就能防止其快速发展，能大大延长整个路面的使用寿命。 　　不均匀沉降 　　前言 　　路面裂缝是路面各类破损中最常见的、最易发生的早期病害之一，它几乎伴随着路面的整个使用期，并随着路龄的增加而加重。路面出现裂缝不但影响路容美观和行车的舒适性，而且容易扩展成路面结构性破坏，缩短路面的使用寿命。裂缝修补是针对于路面养护的技术，为交通安全提供保障。 　　路面裂缝的成因 　　沥青路面具有表面平整、行车舒适、耐磨、噪音小、施工工期短、养护修复简便等优点，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。 　　①路基沉降裂缝：其中结构物端部和软土地基沉降是影响沥青路面开裂的一个重要因素。 　　②半刚性基层反射裂缝：出现这个裂缝问题的主要原因是由于稳定类基层由于矿料级配设计不合理 ，以及施工后养护不及时或养护不当而造成的。 　　③沥青面层的温缩裂缝：这一般包括两个形式，一种是因气温突降而造成的面层收缩，在有约束的沥青层内产生的温度应力超过沥青混凝土抗拉强度时造成开裂。另一种则是温度疲劳裂缝，这是由于温度反复升降导致温度应力疲劳使混合料的极限拉伸应变变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松驰性能下降，故沥青面层可能在一次降温下开裂。 　　初期裂缝对沥青路面的使用性能无明显影响，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增加，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。 　　由此可见，对各种道面裂缝进行是非常有必要的。灌缝就是有效的预防性养护措施之一，可以有效阻止渗水、基底结冰和结构破坏，极大的延长路面的使用寿命，且成本低廉。 　　冷补灌缝胶：专业填补裂缝 　　佰思特冷补灌缝胶是一种适用于混凝土及沥青类裂缝的类似软膏的有机硅酮类密封胶，一旦接触阳光、空气、水分就会固化成一种坚韧的橡胶类固体材料。因其常温下无需加热，便能开槽施工，使用方便，对环境的影响小，故称冷补灌缝胶。佰思特公司自主研发的硅酮类冷补灌缝胶广泛应用于建筑物各类裂缝、混凝土、沥青路面裂缝方面的粘接和密封。 　　特点 　　1、 本产品为单组份的硅酮类胶，其固化是靠接触阳光、空气中的水分而产生物理性质的改变。 　　2、 在零下摄氏度以下使用时，不会发生挤压不出、物理特性改变及断裂等现象。充分固化的冷补灌缝胶在温度到204℃的情况下使用仍能保持持续有效，高温不流淌，低温不脆裂。 　　3、 由于常温施工，无需开槽加热大大降低了施工成本，施工更快捷方便。1cm宽、3-4cm深的道面裂缝，每公斤冷补灌缝胶能灌注10-15m的裂缝，更经济，同时也解决了传统灌缝工艺对环境的不利影响。 　　施工步骤 　　1、细小裂缝无需开槽,1cm以上建议裂缝处开槽处理，深度两公分左右； 　　2、清理裂缝，裂缝壁两侧不能有灰尘； 　　3、将包装袋内的材料直接灌入裂缝处； 　　4、灌注完成后可以用U形推刮平，1个小时左右即可开放交通。　　我国修建沥青路面的历史短，成熟的养护修补技术较少，加之我国近几年国民经济高速发展，由此带来的交通量迅速增长、车辆大型化、超载严重、车辆渠化行驶等问题，使许多沥青路面出现了早期破损现象。裂缝是高速公路各种病害的先期表现，所以对于裂缝的处理显得尤为重要。 　　在对高速公路裂缝病害的处理过程中，通过推广使用新材料、新技术，提高了建设质量，降低了建设成本，可最大限度地节约能源和保护生态环境。 　　反射裂缝 　　表现形式为：a 横缝 与道路中线近于垂直的裂缝；b 纵缝 与道路中线大致平行的裂缝。 　　产生原因：a 碾压混凝土板或现浇混凝土板纵向板块间或横向板块间变形不协调，在竖向荷载应力与温度翘曲应力的反复作用下，相邻板块间出现不同的竖向变形，引起接缝处的沥青混凝土错动，从而产生反射裂缝；b 由于温度应力和水平方向荷载导致水泥混凝土板块产生水平方向的变形，水泥混凝土与沥青混凝土的变形不协调而引起反射裂缝。 　　疲劳裂缝 　　表现形式：横缝、纵缝、斜向裂缝和龟裂。 　　产生原因：在载荷疲劳应力及温度疲劳应力的共同作用下而造成主要承力层——水泥混凝土板的角隅或施工缝与斜裂缝的交叉处，由于应力集中而碎裂，其上的沥青面层随板断裂、严重变形而表现为龟裂。 　　在修补裂缝的过程中，除采用传统的普通热拌沥青混凝土方法修补外，结合近几年发展起来的新材料、新工艺，在有关专家的指导下，尝试了多种切实可行、经济适用的修补沥青路面裂缝的材料和方法。 　　1.对路面反射裂缝的注浆处治 　　对路面反射裂缝采用高聚物注浆处治，注浆流程为：定位→钻孔→注浆准备→注浆→封孔及现场清理→控制交通（养生15min）→质量检验。 　　优点：在实际应用中避免了大面积破损路面，注浆15min后即可恢复通行、正常使用，具有注浆过程快捷、交通干扰小、注浆孔小等优点，是一种快速维修新技术。 　　注意事项：钻孔过程中及时清理废水、废浆及残渣，注浆后及时清理污物，保持路面清洁；合理配置保通人员，确保安全施工；及时清运施工废料，保持行车畅通；检查机具，准备注浆材料妥善保管。 　　硅酮耐候密封胶密封处理方案 　　施工条件：a施工相对方便，能够在常温下进行施工；b施工完成后，与沥青路面没有明显色差，表现效果好；c施工完成后，能够在最短时间内开放交通，减少对行车的影响；d对材料和施工要求不高。 　　施工程序：人工清缝→高压空气吹缝→注胶→抹缝。 　　优点：a能封水，封闭后不透水；b与沥青混凝土结合良好，并具有一定的粘结强度；c具有一定的强度和良好的延展性，变形能力和抗撕裂能力强（最大拉伸伸长率可达400%），能适应温差引起的裂缝宽度的变化；d耐候及高温、低温稳定性均好；e耐磨，耐老化，具有良好的耐久性；f抗腐蚀，无毒、无污染；g具有可修补性，新旧兼容。 　　稀释沥青灌入法 　　操作程序：准备工作→备料→开槽（沿裂缝走向）→清缝（用吹风枪或森林灭火器吹）→灌缝（压力灌缝机）→观察→二次补灌→人工刮平形成封膜→固化→质量检验→开放交通。 　　注意事项：a槽口的深度应大于宽度；b施工时应保证路面干燥；c开槽后应把槽口清理干净；d对槽口内灌注密封胶后，应用刮板将缝口刮平 　　高速公路沥青路面裂缝修补是一项经常性任务。如何改进裂缝修补工艺，提高修补质量，延长路面使用寿命是亟待解决的重要问题。要想保证灌缝质量和寿命就必须满足三个条件：a灌缝材料应具有良好的粘结力；b灌缝材料在低温状态下应具有优良的延伸性和弹性；c灌缝材料应具备持久的抗老化和抗疲劳能力。 　　文章内容来自网络，如有侵权，请联系删除。　　随着中国经济的迅速发展，高等级公路的里程不断增加。为适应高等级公路重交通、重载对道路的要求，以无机结合料稳定粒料（土）类为基层，沥青混凝土为面层的半刚性路面被广泛使用于高等级路面。因为半刚性路面具有两个较为明显的特点，其一，具有较高的强度和承载力。一般来说，半刚性基层材料具有较高的抗压强度和抗压弹性模量，并具有一定的抗弯拉强度，且都随着龄期的增加而不断增加，因此，半刚性沥青路面通常具有较小的弯沉和较强的荷载分布能力。 　　其二，半刚性基层强度大，使得其上沥青面层弯拉应力值较小，从而提高了沥青面层抵抗行车疲劳破坏的能力。 　　鉴于半刚性沥青路面强度、平整度及抗行车疲劳性能等优点，半刚性沥青路面已成为目前中国高等级公路路面的主要形式。然而随着这种结构的大量使用，发现其存在着严重的裂缝问题，并已成为该结构的主要问题。反射裂缝是沥青路面裂缝的主要形式，它的存在破坏了路面结构的整体性和连续性，并一定程度上导致结构强度的削弱（如裂缝处弯沉增大，回弹模量降低等）。而且随着雨水和雪水的浸入，基层变软，在大量行车荷载反复作用下，导致路面强度大大降低，产生冲刷和唧泥现象，使裂缝加宽，裂缝两侧的沥青面层碎裂，加速沥青路面的破坏，影响路面的使用性能。 　　一、反射裂缝的类型 　　对于半刚性基层沥青路面，反射裂缝指由于半刚性基层在温度梯度和湿度变化下产生收缩开裂，此种基层材料先开裂而后沿开裂基层向上方反射到沥青面层而形成的裂缝，或者在行车荷载作用下，裂缝沿已开裂半刚性基层向上扩展而形成的裂缝。很显然，反射裂缝的产生主要是刚性基层已先开裂，再经行车或温度、湿度变化而引起沥青面层裂缝。 　　沥青路面开裂的原因和形式是多种多样的，沥青路面的裂缝主要包括两种：一是荷载型裂缝，主要是由于行车荷载作用产生的；二是非荷载型裂缝，其主要类型是温度裂缝。它包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝两种。根据研究资料表明，半刚性路面的反射裂缝主要是非荷载型裂缝，由温度引起的。 　　二、反射裂缝的形成机理 　　通常情况下，把反射裂缝的形成过程分为两个阶段：一是反射裂缝的产生阶段；二是反射裂缝的扩展阶段。 　　1.反射裂缝的产生。（1）温度型反射裂缝。温度型反射裂缝有两种，一种是在开裂基层（或老路）上铺厚沥青面层后，在冬季突然降温过程中，基层（或老路）的裂缝会由于温度收缩而继续拉开，它将给产生温度收缩的新铺沥青面层增加一个附加拉应力；两个拉应力叠加一旦超过沥青混合料抗拉强度，新沥青面层的表面在基层（或老路）裂缝的上方开裂，并逐渐向下延伸，直到与老路的裂缝相连，这样形成的裂缝通常称为低温收缩裂缝。另一种裂缝主要发生在昼夜温差比较大的地方。在开裂基层（或老路）上铺薄沥青面层的情况下，裂缝将从面层底面开始，面层底面一旦开裂，除在负温差下缝端有拉应力外，在正温差（升温造成的温差）下缝端产生的拉应力更大。由此产生的裂缝称之为温度疲劳裂缝。（2）荷载型反射裂缝。当行车荷载经过接缝或裂缝时，在面层中产生的应力影响线可分为三个阶段：一是轴载位于接、裂缝一侧时，接、裂缝两侧产生较大的相对位移，在沥青面层中造成较大的剪切应力；二是轴载位于接、裂缝顶面时，两侧无相对位移或相对位移较小，沥青面层主要承受弯拉应力作用；三是轴载驶离接、裂缝时，在面层内产生与第一次方向相反的剪切应力。在整个过程中沥青面层受到两次剪切一次弯拉作用，其直接结果是引起反射裂缝的产生和扩展，荷载因素是引起反射裂缝的一个重要因素。 　　2.反射裂缝的扩展。沥青面层的反射裂缝从其产生到整个路面破坏，中间要经历一个裂缝扩展阶段，即反射裂缝在罩面层厚度方向上的纵向扩展和其在表面的横向扩展。（1）反射裂缝的纵向扩展。断裂力学认为，裂缝的扩展有三种位移模式：张开模式、剪切模式和撕开模式，其中，温度应力对反射裂缝影响的模式为张开模式；行车荷载对反射裂缝影响的主要模式为张开模式和剪切模式。当车轮驶经裂缝的正上方时，以张开模式来引起反射裂缝；在裂缝之前和之后的位置，主要以剪切模式影响反射裂缝。撕开模式在罩面层中不常出现。与张开模式相对应的温度型反射裂缝通常产生于薄层罩面层底部，而后向上逐渐扩展到罩面层顶面。当沥青罩面层或面层较厚且气温较低时，裂缝产生在罩面层或面层的顶面和底面，而后向罩面层或面层中间扩展，形成所谓对应裂缝。对于正荷载作用下的张开模式所对应的反射裂缝，一般产生于罩面层底面，在周期性荷载的作用下垂直向上扩展。在偏荷载作用时，反射裂缝以剪切模式在罩面层中向上扩展，其扩展路径在罩面层中是沿大约45°角的方向向上扩展。当车轮荷载（偏荷载）和温度应力共同作用于复合罩面结构时，裂缝的扩展界于偏荷载和温度应力单独作用时裂缝扩展路径之间，比偏荷载作用时的裂缝扩展路径更垂直一些。（2）反射裂缝的横向扩展。裂缝发展过程是首先应在道路表面某些位置产生，然后再向两侧扩展。一般情况下，反射裂缝多出现在轮迹处。环境因素会加速反射裂缝的扩展。裂缝一旦出现，水分的浸入、氧化以及行车荷载的反复作用，常常加速反射裂缝向四周扩展。即使裂缝贯穿于整个路面宽度，也不会影响行车的舒适性。各地区的温度状况不同，各路段的交通条件和现有路面的结构状况也不相同，因而，反射裂缝的产生有可能主要是温度原因引起的，也有可能主要是荷载作用引起的，或者是温度和荷载共同作用所造成的。对于基层裂缝引起的反射裂缝而言，主要是由于温度引起的，行车荷载在其形成的后期起到促进作用，但较薄的沥青面层和较厚的沥青面层的反射裂缝产生的机理不同；对于旧水泥砼接缝上的沥青罩面层中出现的反射裂缝而言，主要是由于荷载原因引起的，行车荷载的施加速度远高于温度变化产生的面板伸缩位移的速度，特别是偏荷载作用。 　　三、防治对策及处理方法 　　目前，中国在防治反射裂缝方面主要从以下三大部分进行处理：一是改善沥青混凝土面层性能，如增加沥青层厚度、加筋罩面层、使用改性沥青等；二是设置应力/应变吸收薄膜夹层，如采用SAMI、土工织物、土工网格、粘结间断层等；三是对基层材料本身，选择抗冲刷性好，干缩系数和温缩系数小和抗拉强度高的半刚性材料。 　　1.适当增加面层厚度。由机理分析，反射裂缝明显受沥青面层厚度的影响，厚度超过15cm的面层可以有效防止反射裂缝的扩展；还可以降低车辆荷载引起的剪应力。当然，过分的增大面层的厚度，会造成浪费，应适当的增大沥青面层的厚度，使得起到明显的防止裂缝的作用。 　　2.改善半刚性基层的温干缩性质。造成半刚性基层沥青反射裂缝的一个重要原因是半刚性基层自身的开裂。为了减少自身的开裂，所以就要降低其温缩和干缩系数。（1）尽量使用骨架密实结构矿料级配。（2）由于细料比表面大，所以半刚性基层材料中细料越多，材料内部孔隙也就越多，从而在水作用下其收缩也就越大，所以要控制粒料中细料含量和塑性指数。通过0.075mm筛孔的细料含量控制在约5%～7%；细土的塑性指数应尽可能地小，不宜大于4。（3）在满足要求的情况下，用最小水泥剂量。因为随着水泥用量增加，其收缩也随之增加。必要时，在水泥稳定料中使用减水剂。3.在面层和基层之间设置应力应变削减中间层（SAMI）。SAMI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（有人研究认为可减少到15%），可明显减弱裂缝尖端应力的奇异性，降低应力强度因子。SAMI可以分成以下几类：橡胶沥青中间层，预制纤维膜布，土工织物中间层，低稠度沥青混凝土中间层，开级配沥青混凝土底层。在选择和设计SAMI应注意以下几点：（1）SAMI与面层、基层的粘结性能，这种粘结必须是均匀和永久的，否则会过早出现分层。（2）SAMI的劲度：夹层的劲度与夹层的模量和厚度有关，如果夹层的劲度很低，那么在罩面层的底部引起很大的应变，从而导致罩面层的开裂。与此相反，如果夹层的劲度过高或者夹层特别薄，温度应力将100%的传递到罩面层中，起不到防止反射裂缝的效果。（3）SAMI的韧度：如果SAMI的韧度太低，那么裂缝将很容易在SAMI中扩展，使得SAMI没有防治效果或者效果有限。 　　4.在面层和基层之间设置级配碎石。减少反射裂缝的一个较有效措施是在半刚性基层与较薄沥青面层之间设置厚100mm～150mm的级配碎石中间层。级配碎石作为散粒结构，不传递拉应力、拉应变，能充分吸收其下层裂纹释放的应变能；级配碎石还有很好的隔离作用，可以大大改善半刚性基层的温度、湿度状况，从根本上消除和减轻半刚性基层的温缩和干缩，减少反射裂缝。 　　四、总结 　　反射裂缝的产生主要是由于半刚性基层的温干缩应力导致基层先开裂，而后在温差应力和荷载应力共同作用下向面层发展。面层厚度和基层的温缩性能是影响反射裂缝多少和发展快慢的主要因素。增加面层厚度，降低半刚性基层的温干缩系数，在基层和面层之间添加SAMI层或级配碎石是消除和减少反射裂缝的有效措施。

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