沥青路面裂缝相关问题探讨

　　摘要：沥青路面以其平整度好、施工无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、易于养护维修等特点被广泛应用于各种等级的公路。但是沥青路面的裂缝问题一直困扰着养护、施工人员。本文就这方面的问题进行了探讨。

　　关键词：沥青路面; 结构性破坏裂缝; 温度裂缝

　　Abstract: the asphalt pavement construction with its good flatness and no juncture, driving comfort, wear-resisting, little vibration, low noise, short and easy to maintenance during the characteristics are widely used in various grades of highway. But of the asphalt pavement cracks have plagued maintenance, construction workers. In this paper, problems are discussed.

　　Key words: the asphalt pavement; Structural damage crack; Temperature crack

　　中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：

　　1. 前言

　　由于沥青路面其有造价低、噪音小、行车舒适、施工快捷、维修方便等优越性，伴随着高等级公路的大量修建、半刚性类材料以其优良的工程性能和显著的经济效益，沥青路面在我国公路建设中得到广泛的应用，并在公路建设中越来越占有特殊的重要地位。然而，半刚性材料的缺点在于抗变形能力低，在温度、湿度变化时易产牛裂缝，当沥青面层较薄时易形成反射裂缝，沥青路面本身也易产牛低温裂缝，裂缝是沥青路面常见的病害，对道路的危害极大，特别在冬季和春季，因时有雨、雪水渗入，在行车荷载的作用下，使本来就处于裂缝状态的路面病害更加趋于严重，最终导致破坏。因此，为了提高路面质量，减少路面病害，必须加强对沥青路面早期裂缝的认识及防治工作。

　　2. 沥青路面裂缝分析

　　2.1 结构性破坏裂缝

　　沥青路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下，大于半刚性基层材料的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展到上部，并使沥青面层也产生开裂破坏。影响拉应力的主要因素有面层的厚度、基层本身的厚度、基层的回弹模量和下承层的回弹模量。选取不同的沥青面层厚度和半刚性基层厚度，通过试验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。

　　在半刚性基层下采用半刚性材料做底基层，可使基层底面由行车荷载产生的拉应力明显减小，甚至小于半刚性底基层底面产生的拉应力，这对半刚性基层承受行车荷载的反复作用是十分有利的。

　　2.2 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

　　在较高温度条件下，因沥青材料具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不会产生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料便逐渐发硬并开始收缩。此时，当沥青混合料的应力松驰赶不上温度应力增长时，混合料劲度就会急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中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，沥青面层就会开裂。

　　(2)温度疲劳裂缝

　　这种裂缝主要发生在日温差较大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛能力降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。

　　(3)光弹试验

　　光弹试验主要是测试在面层和基层均无裂缝的情况下，当表面降温 30 ℃，在沥青面层中产生的温度应力分布，以及在面层已有裂缝时，光弹试验得到的温度应力分布状况。一方面，温度向沥青面层底部传递需要一定的时间，不是瞬时完成的，而且沥青面层内部和底部的温度不可能与其暴露表面的温度相同，始终有温度差，即沥青面层中会产生较大的温度梯度。沥青面层愈厚，表面温度与底部温度差愈大，层间温度梯度也愈大。

　　另一方面，沥青面层表面的温度应力随着面层的增厚而增加，面层内的应力随深度增加而很快减小，同时面层表面的温度应力随降温幅度变小而减小。

　　2.3 半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝

　　(1)由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝

　　通常假设导致反射裂缝的机理是处于沥青面层下的半刚性基层已经开裂，并且允许有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。

　　在冬季或寒冷地区，在结合较好的沥青面层下，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大的拉应力或拉应变，由于在较低温度下沥青面层通常较硬，只能承受小的拉应力或拉应变，因此容易被拉裂，并且裂缝的扩展途径是由下至上的。沥青面层的厚度愈薄，反射裂缝形成的愈早和愈多。

　　(2)由半刚性基层干缩开裂引起的反射裂缝或对应裂缝

　　对于新铺的半刚性基层，随着混合料中水分的减少，要产生干缩和干缩应力;水分减少得愈多愈快，产生的干缩应力和干缩应变就愈大。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，并较快形成反射裂缝。一旦行车产生的拉应力与温度应力相结合，反射裂缝就会形成得更快。在较厚沥青面层的情况下，由于温度应力在表面最大，基层的裂缝将促使面层先从表面开裂，然后逐渐向下传播形成对应裂缝。

　　3. 裂缝产生的主要因素

　　沥青路面开裂是世界各国沥青路面使用中均会遇到的主要病害之一，无论是冰冻地区，还是非冰冻地区，只是各自的裂缝严重程度不同而已。沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的，但就沥青路面开裂的主要原因而论，裂缝可分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。

　　3.1 荷载型裂缝

　　即主要由于交通荷载作用下产牛的疲劳裂缝。在半刚性基层沥青路面设计合理，施工质量良好的条件下，单纯由荷载作用引起面层开裂的可能性不大。

　　3.2 非荷载型裂缝

　　主要为温度型裂缝。沥青路面温缩型开裂包括低温收缩开裂与温度疲劳开裂，均体现为张开型开裂方式。对于沥青路面基层存在裂缝情形，按沥青面层裂缝开裂部位，又可以分为反射裂缝与对应裂缝。

　　由于环境温度、交通荷载等因素的影响，沥青路面初期产牛的裂缝对沥青路面使用性能常无明显影响但由于半刚性基层自身十缩和温缩应变胀缩产牛的拉应力超过半刚性基层自身的极限抗拉强度，使其从强度薄弱处产牛断裂。随着路面使用时间的延长，最终形成大小不等独立板块，在表面水的作用下，致使裂缝附近基层的含水量加大，甚至饱和。其结果是路面强度明显降低。在大量行车荷载反复作用下，产牛冲刷、唧浆和沉陷等现象。聚终导致路面很快产牛结构性破坏，使道路结构逐渐丧失承载能力。

　　4. 减轻沥青路面裂缝的措施

　　根据规范，通过路面结构设计和厚度计算可以满足沥青路面的强度和承载能力要求，基本解决荷载型裂缝产生的问题。对于如何避免或减轻非荷载型裂缝的产生，应从设计与施工两个方面进行考虑。

　　4.1 设计方面

　　在设计方面应注意以下几点：①在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层;②选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层，在缺少优质沥青的情况下，应采取改善沥青性质的措施;③在稳定度满足要求的前提下，优先选用针入度较大的沥青做沥青面层;④沥青面层采用密实型沥青混凝土;⑤采用合适的沥青面层厚度，确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝;⑥为进一步提高表面层抗温度裂缝性能，可采用橡胶沥青或聚合物沥青在沥青混凝土表面做一封层;⑦设置应力消减(应力吸收)中间层。

　　4.2 施工方面

　　在施工方面应注意以下几点：①严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内;②半刚性基层碾压完成后，要及时养生;③半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后，应立即用乳化沥青做透层或封层;④透层或粘层完成后，应尽快铺筑沥青面层。

　　5. 结束语

　　沥青路面裂缝的形式多种，路面裂缝产生的原因不一， 必须从设计、施工、养护等各个环节抓起，在施工中必须牢固树立预防为主的思想，严格把住施工各个环节。在工程质量控制中，做到事前积极防治、事中严格控制、事后及时处治，最大限度降低沥青路面裂缝的产生，将裂缝控制在允许的范围之内，确保沥青路面的使用寿命。

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