沥青路面裂缝(论文)

公路工程质量差的原因—沥青路面早期破坏的原因与对策系别:公路系专业:公路与桥梁班级:04314班(40号)姓名:张丹辅导老师:2007年6月目录一、路面裂缝的形式……………………………………………………1二、裂缝产生的原因……………………………………………………21、荷载型裂缝产生的原因……………………………………………22、非荷载型裂缝产生的原因…………………………………………2三、沥青路面裂缝应力分析……………………………………………31、结构性破坏裂缝……………………………………………………32、温度裂缝……………………………………………………………43、半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝………………………………4四、减轻沥青路面裂缝的措施………………………………………61、设计方法……………………………………………………………62、施工方法……………………………………………………………8五、沥青路面裂缝维修方法……………………………………………71、灌缝修补法………………………………………………………82、切割修补法………………………………………………………83、热再生维修法……………………………………………………94、乳化沥青稀浆封层法维修法……………………………………95、单一的纵横裂缝维修法………………………………………106、网状的和不规则的裂缝维修法………………………………107、土工织物维修法…………………………………………………11六、结束语…………………………………………………………143沥青路面裂缝产生的原因及处治措施摘要：裂缝应在设计、施工各环节加强预防，在裂缝出现的早期，及时采取各种修补措施进行早期处治，注重原材料上的选择和施工时间的选择，做到早补、少补、彻底补，可有效延长沥青路面的使用寿命，取得良好的经济效益和社会效益。关键词：沥青路面裂缝原因措施一、路面裂缝的形式路面裂缝是路面早期破损最常见的病害之一，沥青路面裂缝一旦产生，雨雪水会很快从裂缝渗入到路面层内，至使基层甚至路基软化，导致路面承载能力下降，加速路面破坏，所以沥青路面裂缝一旦产生就要及时分析产生原因及形式，采取适宜的方式进行修补。沥青路面裂缝的形式是多样的，按其形状可分为：横向裂缝、纵向裂缝、龟状裂缝和网状裂缝；按有无荷载可分为：荷载型裂缝和非荷载型裂缝。横向裂缝：裂缝与路中心线基本垂直，缝宽不一，缝长有的贯穿整个或部分路幅。横向裂缝是沥青面层发生最多的一种裂缝，引起横向裂缝的外因很多，但绝大部分是温度裂缝，温度裂缝是由于温度变化的作用引起的裂缝。纵向裂缝：裂缝走向基本与行车方向平行，长度和宽度不一。网状裂缝：裂缝纵横交错，1mm以上或者40cm以下，面积在1m2以上。龟状裂缝：缝宽3mm以上，且多数缝距在10cm以内，面积为1m2以上的块状不规则裂缝。荷载型裂缝：由车轮荷载产生的裂缝反映到面层，往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝，而是稠密的，有时是互相联接的网状裂缝。非荷载型裂缝：主要是温度裂缝，也有因施工不当，材料不当引起的裂缝，其形式主要是横向裂缝。二、裂缝产生的原因沥青路面裂缝产生的原因是多样的，主要有荷载型裂缝和非荷载型裂缝。41．荷载型裂缝产生的原因荷载型裂缝主要是由于行车荷载的作用，使基层底部产生拉应力，当拉应力大于半基层材料的抗拉强度时，基层底部就很快开裂，在行车荷载的反复作用下，所产生的裂缝会沿着底部逐渐向上扩展，最终造成沥青混凝土面层的开裂破坏。由车轮荷载产生的裂缝反映到面层上往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝，而是稠密的，有时是互相联接的网状裂缝，严重时，会伴有表面形变，例如沉陷或辙槽。2．非荷载型裂缝产生的原因非荷载型裂缝即不是由行车荷载引起的裂缝，产生的非荷载型裂缝主要包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝。但在某些情况下，沥青路面开裂也可能是由行车荷载和温度效应共同作用产生的。非荷载型裂缝主要是横向裂缝，也有纵向裂缝和网状裂缝。不论是荷载型裂缝还是非荷载型裂缝，进一步分析产生的原因主要与设计、材料、气候、施工、超载因素有关。A、设计原因:（1）对交通量调查不准确，设计的路面结构不合理或厚度不足，在行车荷载的反复作用下，路面强度无法承受，致使沥青路面产生裂缝。（2）水是造成路面损坏的主要原因之一。路基路面的排水设施设计不完善，尤其挖方路段及中央分隔带、土路肩等部位的排水设计不周，就保证不了路面积水的畅通，渗入路面下，使强度降低，承载力下降。更为严重的是进入路面结构层空隙中的水分，在行车荷载的作用下，冲刷层面材料并产生挤浆现象，促使沥青路面松散、剥落等病害，从而加速了路面结构层使用性能的破坏。B、材料因素:（1）石料性能差。（2）沥青混合料中集料级配不合理，骨架结构不密实，影响沥青混合料的整体性能。一般矿粉含量高易产生裂缝。（3）沥青混合料沥青用量偏低，产生裂缝的机率会增大。（4）当使用对温度变化敏感、老化严重、劲度大的沥青原材时，可导致裂缝出现越早。沥青老化是一个复杂的过程，存在有害介质和车辆的机械重压，有多5种物理和化学反应同时发生，例如:氧化，渗出硬化、物理硬化、挥发物的损失，这些因素都可以导致沥青性能的改变:如较低水平、变得无弹性、较高成团性和脆性，沥青层的抗温度裂缝、抗疲劳破坏、抗松散能力、抗水破坏能力都会逐渐减弱，沥青面层的破坏现象就会逐渐增多，路面就会出现坑凹、松散、开裂、剥落、破裂等种种现象C、气候因素:当气温大幅度下降时，沥青材料变得越来越硬，并开始收缩，沥青面层的应变能力随着气温的降低而下降，使沥青混合料的应力松驰跟不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大，当沥青面层可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或极限拉应变，就会产生开裂，这种裂缝一般是横向的。另外，由于半刚性基层易产生干缩性裂缝，所以易导致沥青面层产生反射裂缝。当白天温度与夜间温度之差相当大，在沥青面层可会产生较大的温度应力。这种温度应力日复一日地反复作用在沥青面层中，使沥青面层产生疲劳开裂。D、施工因素:（1）路基压实不均匀，局部未压实，或旧路拓宽时，新旧路基衔接处理不符合技术规范要求，新路基压实度不够，造成路基不同程度的沉陷、滑坡，形成裂缝。（2）台背填土施工中，未按规范要求施工，易造成自然沉降，在行车荷载的作用下易形成裂缝。（3）基层施工厚度不足，使路面产生早期结构性破坏；平整度差，使沥青面层厚薄相差较大，引起路面平整度较快降低。（4）半刚性基层摊铺时随着混合料水分的减少产生干缩应力，形成干缩裂缝。养生不当或养生结束后，不及时洒铺封层或透层油，经暴晒易产生干缩裂缝。基层混合料的离析或碾压不密实，在行车荷载作用下，易产生龟状裂缝。这些基层裂缝，都会使沥青面层形成反射裂缝。（5）路基或基层、面层结构强度不足，产生沉陷。（6）基层混合料、沥青混合料摊铺时，接缝处理不好，易造成路面渗水，降低路基路面稳定性和强度，造成局部变形，形成裂缝。沥青混凝土碾压施工时，压实度不足、不均匀，混合料离析、摊铺时温差大等引起的沥青层的空隙率偏大问题，使水渗入到沥青层中，水在高速行车的作用下，会在沥青层内产生破坏作用，造成水破坏。E、超载因素:（1）超载车辆引起累计轴次的增大，造成设计弯沉值减小。6（2）超载造成正常设计的路面基层或底基层抗拉强度不足，层底产生拉裂。（3）超载车辆在上下坡、刹车时将产生沥青路面层的剪切破坏。三、沥青路面裂缝应力分析1．结构性破坏裂缝：（1）沥青路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。在荷载的作用下，行车荷载在半刚性基层底面产生拉应力，基层的底部就会很快开裂。加上行车荷载的反复作用，基层裂缝会逐渐向上扩展，使沥青面层也产生开裂病害。影响半刚性基层底面拉应力大小的主要内因有：面层的厚度、基层本身的厚度、基层的回弹模量和下承层的弹性模量。试验证明，通过不同的沥青面层厚度和半刚性基层厚度，可得出半刚性基层底部的拉应力与半刚性材料回弹模量间的关系曲线。（2）当底基层采用半刚性材料，可减小半刚性基层底面产生的荷载拉应力，甚至还小于底面产生的拉应力，这对半刚性基层能更好地承受由上面层传来的行车荷载是十分有利的。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（简称低温裂缝），另一种是温度疲劳裂缝。（1）低温裂缝沥青材料在较高温度条件下，应力松驰性能良好，温度升降时产生的变形不致于产生过大的温度应力。虽然沥青面层在低温时强度很高，但抵抗变形的能力却较差。沥青面层在温度骤降过程中产生的温度收缩应力，如很少松驰或来不及松驰就会逐渐积累直到超过沥青混合料的抗拉强度，使沥青面层开裂。由于一般道路沥青面层的宽度都不很大，收缩所受的约束小，所以产生低温裂缝主要是横向的。（2）温度疲劳裂缝温度疲劳裂缝主要发生在太阳照射强裂，日温差大的地区。由于温度的反复升降导致沥青面层产生温度应力疲劳，渐渐地使沥青混合料的极限拉伸应变能力变小，再加上沥青的老化，使应力松驰性能降低，当达到极限抗拉强度时，使沥青路面产生疲劳开裂，即温度疲劳裂缝。温度疲劳裂缝既可能发生在冬季，也有可能发生在其他季节。由于沥青面层表面的温度应力随着面层的增厚而增加，面层内的应力随深7度而很快减小，并且面层表面的温度应力随降温幅度变小而减小。沥青面层的表面一旦开裂，随着持续低温或另一次降温，在裂缝尖端会产生较大的应力集中，使裂缝向下延伸并逐渐穿透整个沥青面层；由于面层表面温度与底面温度存在着一定的差别，以及面层底部与基层表面的粘结作用，裂缝呈现上宽下窄现象。3、半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝：半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝主要是非荷载型的，一般是由温度引起的；在某些情况下，也可能是由温度和荷载共同作用而产生的，对应裂缝或反射裂缝可能是沥青混凝土上覆层早期损坏的根源。上覆层有了开裂，就会使水下渗，导致上覆层与下面路面之间的粘结力降低。水是影响此类材料温缩的主要因素，特别是在非饱水状态时影响较大。有关试验表明，当温度在0°～10°C时，在最佳含水量附近总出现最大的温缩系数。干缩的基本原理是由于水的蒸发而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间作用、材料矿物晶体或凝胶体间水的作用、碳化收缩作用等引起的整体宏观体积变化，结合料的矿物成分和分散度影响最大，从而使集料干缩降低。可见初期养生不良，随着龄期增加、强度提高，必将导致很大干缩，特别是二灰碎石7d后干缩才趋于稳定。当基层为石灰土等水硬性结合料时，因湿度变化而产生的收缩裂缝反映到面层上，使面层相隔一定距离出现横向裂缝；当在旧沥青面层或旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层时，其原有的接缝或裂缝会反射到沥青面层上来。由于半刚性路面基层被广泛运用，在这里主要探讨半刚性路面引起的反射裂缝。（1）由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝在已经开裂的半刚性基层上加铺沥青面层后，原先的裂缝会在新铺沥青面层的相同位置处重新出新。这种裂缝称之为反射裂缝。之所以产生这种裂缝的原因是由于被覆盖路面的垂直位移和水平位移。垂直位移是由行车荷载引起的下卧路面结构在裂缝处的差动位移，水平位移是由温度变化或水分变化引起的膨胀和收缩所引起。在结合很好的沥青面层下，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较大的拉应力或拉应变，由于在低温下，沥青混凝土面层通常较硬，只能承受较小的拉应力或拉应变，因此很容易被拉裂。（2）由半刚性基层干缩开裂引起的反射裂缝或对应裂缝在基层成型过程中，特别是新铺的半刚性基层，随着混合料中水分的减少8或在铺筑沥青面层前，如半刚性基层上没有覆盖层保护而遭受曝晒，将产生干缩应力；水分减少得越多、越快，产生的干缩应力就越大。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，然后逐步向上扩展开来，形成反射裂缝。由于反射裂缝的扩展途径是由下至上的，所以沥青面层的厚度越薄，反射裂缝形成的就越早、越多。但在较厚沥青面层的情况下，由于温度应力在表面作用最大，基层的裂缝将促使面层先从表面开裂，然后逐渐向下传递形成对应裂缝，沥青面层越厚，有可