沥青路面裂缝成因及预防性养护技术研究

引言

随着我国公路网络规模持续扩大，沥青路面养护需求日益凸显。裂缝作为沥青路面主要病害形式，不仅影响行车舒适性，更会加速路面结构性能衰变。传统修复性养护存在成本高、效益低等问题，而预防性养护通过早期干预可显著延长路面使用寿命。本文基于多维度裂缝特征分析，结合材料学、结构力学理论，系统研究裂缝形成机理与防治技术，旨在建立 " 主动防控、精准养护 "的技术体系，为提升我国公路养护水平提供新思路。

一、沥青路面裂缝类型及特征

（一）裂缝类型分类

公路沥青路面裂缝按照形态的不同，可分为纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝和块状裂缝。每种类型的裂缝都有特定的表现形式和产生原因，对路面的影响也各不相同 [1]。不同裂缝的宽度、深度及扩展模式各异，荷载型裂缝多呈上宽下窄，而非荷载型裂缝则常贯穿整个面层。每一类裂缝的特征都反映了路面损坏的不同阶段和程度，对于诊断路面状况和制订修补方案具有重要意义 [2]。准确识别裂缝类型是制定针对性养护方案的关键依据。

（二）裂缝特征描述

沥青路面裂缝特征具有明显的类型差异性。纵向裂缝通常呈现直线型延伸，宽度较均匀，常见于轮迹带区域；横向裂缝多为贯通路幅的规则开裂，间距相对一致；网状裂缝由密集交错的短小裂缝构成，形似蜘蛛网状；龟裂则表现为相互连接的多边形块状裂缝。从发展规律看，温缩裂缝初期细密，随季节变化逐步扩展；疲劳裂缝始于基层，自下而上延伸，最终形成贯穿性破坏。

二、裂缝成因与养护技术的关系

沥青路面裂缝成因与预防性养护技术存在密切的相互作用关系。裂缝成因分析是选择养护技术的基础，不同类型的裂缝需要针对性的处治方案。对于温缩裂缝，应优先选用柔性密封材料如橡胶改性沥青灌缝，以适应温度变形；疲劳裂缝则需采用结构性补强措施如加铺应力吸收层。同时，预防性养护技术能主动干预裂缝发展机理，如通过改性沥青面层减少材料老化，优化级配提升抗裂性，从而从源头控制裂缝产生。科学的养护策略应建立" 成因识别- 技术匹配-效果反馈 " 的闭环体系，既针对现有裂缝特征选择修复方法，又通过材料改良和结构优化预防新生裂缝，实现从被动维修到主动防治的转变。

三、沥青路面裂缝成因分析

（一）荷载因素

交通荷载是沥青路面裂缝形成的关键诱因。重型车辆反复碾压会引发两种典型破坏：一是集中轴载直接导致轮迹带区域产生车辙裂缝，表现为沿行车方向的平行裂纹；二是长期重复荷载作用诱发基层疲劳，进而形成网状的疲劳裂缝，这类裂缝初期呈现细密纹路，随荷载作用次数增加逐渐扩展为贯穿性开裂。不同轴载类型影响各异，双轮组荷载易造成 Y 型放射裂缝，而超载车辆则会加速疲劳损伤进程。荷载引发的裂缝往往从结构层底部萌生，向上延伸至路面表层，形成典型的自上而下扩展模式。

（二）环境因素

温度变化是导致沥青路面非荷载裂缝的主因。昼夜及季节温差使沥青混合料反复胀缩，当温度应力超过材料抗拉强度时，便产生规则的横向温缩裂缝，这类裂缝通常等间距分布且贯穿路面全厚。在寒冷地区，冻融循环会加剧裂缝扩展，水分渗入裂缝后结冰膨胀，形成边缘破碎的水毁裂缝。此外，持续降水会软化基层材料，在行车荷载共同作用下诱发沉陷性裂缝。环境因素引发的裂缝往往呈现区域性特征，如北方多温缩裂缝，南方多水损害裂缝，反映出气候条件对路面破坏模式的显著影响。

（三）材料因素

沥青混合料的材料特性直接影响路面的抗裂性能。沥青粘结剂的老化会导致粘度增加、延度降低，使混合料脆性增大而更易开裂，龟裂，主要因沥青混合料老化、硬化导致[3] ；集料级配不良或针片状颗粒过多会削弱结构强度，加速裂缝形成。施工环节中，拌合温度不足会降低沥青裹附性，压实度不够则造成空隙率偏高，这些都为后期裂缝发展埋下隐患。此外，混合料离析会导致局部区域材料性能不均，在温差或荷载作用下形成不规则网状裂缝。

（四）设计与施工因素

道路设计参数直接影响路面的抗裂性能。基层厚度不足或模量偏低会加剧荷载应力传递，诱发反射裂缝；半刚性基层收缩特性与沥青面层不匹配时，易产生对应裂缝。施工环节中，摊铺不均匀会导致混合料离析，碾压不及时会降低压实度，接缝处理不当则形成薄弱区域，这些施工缺陷都会成为裂缝萌生的起点。此外，施工期温度骤降或降雨可能导致面层提前开裂。

四、沥青路面预防性养护技术

（一）预防性养护的概念与原则

沥青路面预防性养护是指在路面结构性能良好、尚未出现明显损坏时，通过早期干预措施延缓病害发展的系统性维护策略。其核心理念是 " 防患于未然"，与传统修复性养护的" 坏了再修" 形成鲜明对比。预防性养护遵循三大原则：

一是时机优先，在裂缝初始阶段及时处置，在沥青混凝土与开槽区域完全贴合、灌注材料不再下渗之后，即完成沥青混凝土的灌注，并对缝槽进行封缝处理[4] ；二是成本效益最大化，通过小投入避免大修费用；三是可持续发展，采用环保材料与工艺减少全寿命周期环境影响。

（二）预防性养护时机的确定

预防性养护时机的确定需要综合评估路面技术状况与发展趋势。当路面出现初期病害特征时，如细密网状裂缝宽度小于 3mm 、局部轻微车辙或抗滑系数开始下降，即为最佳干预窗口期。具体决策需结合三项关键指标：一是功能性指标，包括平整度衰减导致的行驶质量降低；二是结构性指标，如弯沉值反映的基层承载能力变化；三是表面特性指标，包括纹理深度和摩擦系数。通过定期检测建立 PCI 指数变化曲线，当指数进入平缓下降向加速衰减的拐点时实施养护，既能充分利用路面剩余性能，又可避免病害恶化导致的修复成本激增。

（三）预防性养护技术方法

沥青路面预防性养护主要技术包括四类：表面封层类技术适用于轻度老化路面，如稀浆封层能修复表面缺陷，微表处可改善抗滑性，施工快捷但对基层强度要求高；对于因基层沉降、开裂产生的路面裂缝问题，处理时应使用外包钢加固技术 [5] ；裂缝处治技术包括灌缝和贴缝，适用于孤立裂缝修复，需选用弹性密封材料适应温度变形；薄层罩面（ 1.5-3cm ）可矫正车辙并提升结构强度，但需配套界面处理工艺；雾封层通过渗透再生剂恢复表层沥青性能，成本低但仅适用于轻微老化。技术选择需综合考虑病害类型、交通量及气候条件，如重载道路宜采用微表处，温区裂缝优先选用高弹性灌缝胶。

（四）预防性养护技术的优化与创新

当前预防性养护技术正向高性能化与智能化方向革新。在材料方面，纳米改性密封胶可提升裂缝修复的耐久性，温拌再生剂能实现旧料循环利用；工艺创新体现在采用红外线加热技术实现无缝修补，以及基于 3D 扫描的精准雾封层施工。智能养护系统通过埋入式传感器实时监测裂缝发展，结合大数据分析优化养护周期。建议建立" 检测- 评估- 决策- 实施- 监测" 的闭环养护体系，通过材料改性、工艺升级和设备智能化三位一体的创新路径，实现从被动应对到主动防控的转变，最终提升路网整体服务水平。

结语

本研究阐明了沥青路面裂缝的多元成因机制，验证了预防性养护在延缓路面性能衰变中的关键作用。建议通过 " 政产学研用 " 协同创新，推动养护技术从经验决策向数字化、精细化转型，最终实现路面设施全寿命周期效能最大化。本研究成果不仅适用于公路领域，对城市道路养护同样具有参考价值。

参考文献

[] 薛奋德 . 公路沥青路面裂缝原因及标准化修补技术探讨 [J]. 大众标准化.  2024 (23)

[2] 薛奋德 . 公路沥青路面裂缝原因及标准化修补技术探讨 [J]. 大众标准化.  2024 (23)

[3] 王安邦 . 公路沥青路面裂缝灌缝材料性能研究 [J]. 工程与试验 .  2024 ,64(04)

[4] 吴铮 . 聚合物水泥净浆在道桥混凝土结构裂缝修补中的应用及性能测试[J]. 合成材料老化与应用 ,2022,51(1):88-90+10.

[5] 张德霞 . 公路沥青路面裂缝原因及防治技术要点探析 [J]. 汽车周刊 .  2025 (02)