沥青路面纵向裂缝处理(河西戈壁荒漠地区水泥稳定砂砾基层沥青路面裂缝浅析)

文章来源：微信公众号"沥青路面“

甘肃省戈壁荒漠地区约8.55万km2，占全国约15%，主要分布于西北部祁连山和北山之间河西走廊地区，涉及的行政区域有武威市、金昌市、张掖市、嘉峪关市、酒泉市。河西戈壁荒漠地区地势平坦，风沙作用活跃，普遍发育风沙地貌，有众多的风蚀地貌、广袤的戈壁及零星分布的沙漠;该地区属于大陆性干旱气候，具有日照强烈、降水稀少、干旱少雨、风力遒劲、寒暑变化剧烈、夏季高温，冬季寒冷，温差较大等特征。根据历年养护维修工程实践表明，裂缝是河西戈壁荒漠地区早期高速公路沥青路面各类破损中出现最早、最常见和最易发生典型早期病害。半刚性基层沥青路面产生裂缝后，不仅影响沥青路面的美观，而且会削弱路面的平整度，特别当水分通过裂缝渗到半刚性基层或路基时，急剧削弱结构强度及形成次生病害，从而加剧路面的破坏，缩短路面使用寿命。

裂缝类型及特征

河西戈壁荒漠地区早期高速公路产生裂缝的路段，大多数是采用的水泥稳定砂砾半刚性基层沥青路面结构。通过大量调查，该地区裂缝类型主要表现为横向裂缝、纵向裂缝、局部网裂及部分路基或基层盐胀冻胀变形产生的开裂，且以半刚性基层产生的反射裂缝最为突出。反射裂缝主要是由于半刚性基层产生收缩(干缩或温缩)导致基层开裂，在温度变化与车辆荷载综合作用下，沥青面层底部的拉应力超过沥青混凝土极限强度，裂缝逐渐向上层延伸，逐步贯通至整个沥青面层，与该地区早期大量水泥稳定砂砾基层施工质量息息相关。

横向裂缝

横向裂缝是河西戈壁荒漠地区早期高速公路沥青路面裂缝中分布最多、最常见的类型。横向裂缝与路中心线基本垂直，裂缝宽度从0.3～0.8cm不等，缝长贯穿部分路幅或整个路幅。横向裂缝一般比较规则，大多是自下而上的反射裂缝，每隔一定的距离就会产生一道，部分路段横向裂缝密度较大的部位出现龟网裂现象。

纵向裂缝

纵向裂缝通常以单条或多条平行的裂缝形式出现，有时伴有少量的支缝，裂缝方向与路面中心线大致平行，如图2。河西戈壁荒漠地区早期高速公路沥青路面出现纵向裂缝的路段，大多与该地区大量填方路基施工搭接不良、不均匀沉降等有直接关系。

盐胀、冻胀裂缝

河西盐渍土主要分布在酒泉、张掖、武威等地冲积平原低洼地带，总面积约178万公顷，酒泉分布面积最大。盐渍土分布区域的天然砂砾中，小于4.75mm颗粒中通常含有硫酸盐成分，在外界温度及水分作用下，当路基填料或水泥稳定天然砂砾基层出现盐胀、冻胀、隆起现象后，半刚性基层产生的结构撕裂性的裂缝快速向上反射，使得沥青面层隆起部位产生不规则的裂缝破坏，如图3。根据历年养护调查发现，该地区此类裂缝分布相对较少。

裂缝成因及防治措施

天然砂砾材料控制措施

河西戈壁荒漠地区天然砂砾分布十分丰富，主要由河流冲积砂砾组成，砾石浑圆，粒径1～5cm砂砾居多。在风化、冲击等综合作用下，该区域天然砂砾的质地、级配千差万别。天然砂砾中通常5～10cm颗粒含量少，细集料含量多，细集料中风积沙含量多，液塑限高，如果直接使用时，干缩裂缝比较突出，此现象与对河西戈壁荒漠地区早期高速公路建设历史及路况调查反映情况一致，水泥稳定砂砾在施工过程中，一般就易产生早期裂缝。

天然砂砾采挖时，宜选定在工程沿线的河滩、山脚处，并剔除砂砾中的超粒径。由于河西地区天然砂砾中含有盐渍土成分，对于小于4.75mm以下的细集料原则上应慎重直接使用，一方面要高度重视天然砂砾细集料中是否存在盐渍土及其含量，必要时采取相关改良措施;另一方面在对天然砂砾进行分档筛分的基础上，可采用机制砂替换天然砂砾中4.75mm以下的细集料，对减少半刚性基层产生裂缝、盐胀破坏等有积极的改善作用。

河西戈壁荒漠地区高速公路施工时，无论是采用水泥稳定砂砾底基层还是基层，天然砂砾在采挖过程中建议采取必要的分档筛分措施。当作为基层时，一方面可以在分级后的天然砂砾中掺配20%～30%的机制碎石(砾石)改善级配;另一方面可全部采用大块砂砾石进行二次破碎、分级筛分，可有效控制风积沙含量，减少裂缝的产生。

自然气候对裂缝的影响

河西戈壁荒漠地区半刚性基层施工多为夏季，该地区日照长、气温高、风力遒劲，干燥少雨，昼夜温差较大，如果天然砂砾中细集料的风积沙含量过大，施工过程中就极易出现干缩、温缩裂缝，若未及时采取相关处治措施，将为后期反射裂缝的形成埋下隐患。

运营期间，河西戈壁荒漠地区夏季高温、冬季寒冷、干燥少雨、温差较大，这种气候环境和温度变化下，沥青路面结构直接暴露在大气中，受自然环境的影响，路面结构的温度也随着环境温度的变化而变化，材料体积随着路面结构内温度的升降而引起膨胀和收缩，如果沥青路面中温度低于其断裂温度，附加温度拉应力超过此温度下沥青混凝土的极限抗拉强度时，沥青面层便产生温度收缩裂缝。

河西戈壁荒漠地区季节性、昼夜温差较大，随着沥青面层表面温度的大幅度变化沥青面层表面产生较大的温度收缩应力，在温度应力的反复作用下，沥青面层从表面开始产生温度疲劳裂缝。沥青面层表面开裂后，随着持续低温或者再一次降温，使裂缝向下延伸并且穿透整个沥青面层。受自然气候的影响，河西戈壁荒漠地区沥青面层必然要面临低温收缩裂缝的考验，大量调查表明这种裂缝存在，但其影响力远远不及水泥稳定砂砾开裂的反射裂缝。

施工工艺防治措施

(1)拌和。水泥稳定砂砾混合料拌和应采用集中厂拌法，确保矿料级配计量准确，拌和彻底，水泥浆体必须裹覆均匀。水泥对基层抗裂性能具有较大影响，水泥用量越大，基层强度就越高，刚度越大，但会导致混合料的抗裂性能下降;水泥用量较小，虽然有较好的抗裂性能，但难以保证强度要求。因此，在满足基层强度的前提下，应尽量减少水泥的用量。

水泥稳定砂砾混合料含水量不均，在一定程度上影响了基层混合料的干缩性能。施工碾压时含水量越大，结构层越易产生干缩裂缝。夏天施工时气温较高，即使在同一天，早、中、晚不同时段混合料拌和用水量也应不同。由于河西戈壁荒漠地区蒸发量大、气候干燥，应充分考虑到混合料在运输、摊铺、碾压等环节中水分散失及气温影响，确保混合料在最佳含水量范围内完成碾压。

(2)运输与摊铺。在运输过程中，为减少水分散失应对混合料进行覆盖，混合料运至现场后应及时摊铺，避免因为水分的过多蒸发而导致干缩裂缝的出现。摊铺的过程中要尽量做到慢速、连续摊铺，最好采用大型或全厚度摊铺机施工。摊铺过程中尽量较少粗集料集中，应有专业人员处理离析和坑洼现象，整个过程一般宜在2h内完成。

(3)碾压。碾压应以振动压路机碾压为主，既要确保垂直层面的振动压实，同时也要借助胶轮压路机的揉搓作用，确保半刚性基层材料骨架结构及强度的形成，避免产生早期微裂缝。大量实践证明，当压实度达到较高标准时，可以大幅度提高半刚性材料强度，可大减少基层混合料中的微裂隙，对半刚性基层的抗裂、抗疲劳能力也有显著改善作用。

(4)养生。河西戈壁荒漠地区气候干燥，蒸发量大、风力强劲，水资源相对缺乏，半刚性基层施工过程中经常出现“失养”或养生不到位的现象。在水泥稳定砂砾混合料分层(底基层、下基层、上基层)施工时，一是严格防止由于以上任何一层长时间置于暴晒状态，减少暴晒下结构层表面和内部水分蒸发速率不统一导致的干缩裂缝;二是必须注重工序的连续性，当一层铺筑完成且养生验收合格后，下一层必须马上跟进施工或继续养护;三是采用覆盖“始终保湿”的洒水养生措施，减少随风力与晾晒作用下水分产生的损失。此外，施工后宜尽早的洒布透层、应力吸收层及铺筑沥青面层，尽量避免越冬后再进行沥青面层施工。

结语

半刚性基层沥青路面产生裂缝是无法避免的，这一问题是由许多因素所造成的，多种因素之间又相互影响。河西戈壁荒漠地区天然砂砾材料十分丰富，从就地取材和降低造价等方面综合考虑，在半刚性基层材料中充分利用天然砂砾具有重要现实意义。

综上分析，为有效防治和减少水泥稳定砂砾基层沥青路面早期裂缝，一方面要加强天然砂砾材料控制，特别注意细集料中风积沙含量把关，积极采取分档筛分或二次破碎措施，同时在天然砂砾中掺配一定比例的机制碎石，弥补天然砂砾存在的级配缺陷，优化矿料级配和配合比设计;另一方面要紧密结合地材及自然气候特征，加强施工工艺与工序控制;其次要加强半刚性基层、沥青面层结构整体抗裂设计，积极推广沥青碎石应力吸收层技术，达到多重防治裂缝的目的，从而全面提升道路服务质量，延长道路使用寿命。