沥青路面的裂缝原因及措施

维普资讯 http://www.cqvip.com 学术・建设园地Ｉ　交通与路桥建设＿　专版　沥青路面的裂缝原因及措施　口黄振金　摘要：沥青路面在使用过程中开裂是普遍存在的问题，且不论其基层是柔性的还是半刚性的。路面裂缝的危　害在于从裂缝中不断进入水分，使基层甚至路基软化，导致路面承载力下降，产生唧浆、台阶、网裂等病害，从　而加速路面破坏。如何提高沥青面层的防裂性能、改善沥青及沥青混合料的使用品质应是我们今后研究的主　要方向。　关键词：沥青，裂缝应力；原因，措施　１沥青路面开裂原因　《１）沥青路面开裂的主要原因可分为两大类：一种是由于　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或简称低温裂缝，另一种是温度疲劳　裂缝。　２．２．１低温裂缝　行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型　裂缝。另一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂　缝，包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝，一般称之为非荷载型裂缝。　（２）由于我国现行沥青路面设计规范中规定或推荐沥青路　面采用半刚性基层。所以还存在着因为半刚性基层的温缩裂缝　或干缩裂缝引起沥青面层产生的反射裂缝或对应裂缝。此类裂　缝主要是非荷载型的，在某些情况下也可能是由温度和荷载共　同完成的。　沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松驰性能，温　度升降产生的变形不致于产生过大的温度应力，但当气温大幅　度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的　底部将产生拉应力，当拉应力沥青混合料的应力松驰赶不上温　２沥青路面裂缝应力分析　２．１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。　影响拉应力主要因素有面层的厚度、基层本身的厚度、基层的　度应力增长，混合料劲度急剧增大。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。这种情况在沥青面层　与基层的附着力不够好、允许有一定的自由收缩时，裂缝就更容　易发生。由于沥青路面宽度有限，收缩受路面结构的相互约束　小，所以低温裂缝主要是横向的。　２．２．２温度疲劳裂缝　这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降　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）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，甚至还小于半刚性基　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　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，应力松弛性　能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。　２．２．３光弹试验　在面层和基层均无裂缝的情况下，表面降温３ＯｏＣ，在沥青　面层中产生的温度应力分布。在面层已有裂缝时，光弹试验得　到的温度应力分布状况。　度２５ＭＰａ。　（４）锚索抑制体《地梁）应作的顺直、美观、锚索应与锚具工　作台垂直。　（５）锚索张拉宜分级进行，该工点分三级，分级荷载为１／３　预应力。预应力应考虑地层松弛、徐变等影响，超张拉荷载可取　为设计荷载的１Ｏ％。　（６）锚索张拉完成后切除其外露多余部分，应留８～１２ｃｍ　以防曳滑，最后采用Ｃ１　５混凝土将外露钢件《钢垫板、钢绞线）封　死，以作永久防护。　梯形踏步，坡率为１：１，设单侧扶手。　７草皮使用条件　（１）适宜草皮生长的各种黏性土边坡和铺填１Ｏｃｍ厚黏性　土后草皮方能很好生长的无黏性土及风化极严重的岩石边坡。　（２）边坡坡率一般缓于１：１。　（３）气候湿润，宜于草皮生长。■　参考文献　】《路基设计规范》（ＪＴＪＯｌ３－９５）　６．５关于铺草皮　（１）施工前应清刷坡面浮土，填充坑凹，使坡面大致平整。　（２）骨架砌筑前应按设计型式尺寸挂线放样，开挖沟槽。见　图４。　【２】《混凝土结构设计规范＞（ＧＢＪ１　Ｏ－８９）　【３ｌ＜公路路线设计规范》【ＪＴＪＯ１　１—９４）．　【４】《公路设计手册——路基》（交通部第二公路勘察设计院．１９９７）　（３）施工时若边坡有地下水露头，应将地下水引入排水系　统，不可堵死。　（４）在骨架内铺草皮时应使骨架与草皮密贴，防止地表水　将交界处草皮冲毁。　（５）为便于养护，应于适当位置设一宽１ｍ、厚Ｏ．３ｍ的阶　２３３　广东科技２００７１０总第１７３期　（作者单位：广东省公路勘察规划设计院）　维普资讯 http://www.cqvip.com

专版　ｌ　一方面温度向沥青面层底部传递需要一定的时间，不是瞬　半刚性基层中的最大拉应力，通常是由最重的车轮荷载产　生的：并且对于半刚性路面，不同轴载对路面的破坏作用远不　是４次方的关系，而１　１～１３次方的关系，即使是通过次数较少　的重荷载也对路面破坏起着决定性的作用。　３．５施工因素　主要指半两０性基层材料的碾压含水量，半刚性基层完成后　的暴晒时间等因素。　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。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；由于面层底部与基层　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　表面的粘结作用，裂缝呈现上宽下窄现象。　２．３半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝　２．３　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。　冬季或在寒冷地区，在结合得好的沥青面层下，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，它只能　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。　２．３．２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。　不同的应力分布规律不难推断，通过进一步的试验或计　算，将会得到～个临界面层厚度。面层厚于此临界厚度时，裂缝　将主要从表面开始；薄于此临界厚度时，裂缝可能主要从底部　开始。此临界厚度与气候条件、面层混合料的劲度模量、温缩性　以及基层混合料的温缩性有关。　３影响裂缝产生的主要因素　３．１沥青及沥青混合料的性质　沥青和沥青结合料的性质是影Ⅱ向沥青路面温度开裂的最　主要原因，沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的　最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥　青性能指标中，影Ⅱ向更大的是温度敏感性，温度敏感性大的沥　青更容易开裂。　３＿２基层材料的一陛质　基层材料的收缩性愈小，面层裂缝愈少。基层上有透层油　以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的，基层材料种类对沥　青面层的裂缝率有明显影Ⅱ向。　３．３气候条件　极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次　数是气候条件影Ⅱ向沥青路面温缩裂缝的四大要素。　３．４交通量和车辆类型　２３４　广东科技２００７１０总第１　７３期　面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　方面来进行考虑。　４．１设计方面　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～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　（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　实际上按照现行沥青路面设计规范要求，沥青路面厚度设　计相对偏厚，目前采用的半刚性基层收缩性都比较小，施工工　艺水平有很大提高，所以新建半刚性沥青路面上出现的裂缝绝　大多数是沥青路面本身产生的温度裂缝。■　（作者单位：广东省韶关市城郊公路局）