沥青路面裂缝相关问题探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 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。 中国论文网 /2/view-12901266.htm 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 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： 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；选 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 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；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；沥青面层采用密实型沥 青混凝土；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；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；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： 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；半刚性基层碾压完成后，要 及时养生；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；透层或粘层完成后，