沥青混凝土路面裂缝形成机理.docVIP

沥青混凝土路面裂缝形成的机理与对策 谢芳芳 （广西大学 土木建筑工程学院 广西 南宁 530004） 摘要：本文通过分析裂缝产生的机理,提出防止路面产生裂缝的一些对策。（过于简单，应写出文章的浓缩） 关键词: 　沥青，混凝土，路面，裂缝 沥青混凝土路面以其行车舒适、噪音小、扬尘少、施工周期短、维修方便等优点被广为应用, 但裂缝是沥青混凝土路面的常见病害。随着我国公路建设的发展，沥青混凝土路面的裂缝问题一直困绕着施工单位。 一、路面结构设计引起的裂缝 　沥青路面厚度过薄在行车荷载的作用下就会出现网裂；面层材料太脆,其底面在行车荷载作用下产生过大的应力,使面层拉裂而形成裂缝；面层和基层的刚度相差悬殊,面层底面将出现过大的拉应变,而出现裂缝。 首先，沥青、沥青混合料使用性能是受沥青结合料影响的,沥青质量的优劣与沥青路面的好坏有密切关系,直接影响到沥青路面的使用性能。路用沥青大多数含蜡量高、延度小、温度敏感性强,与石料的粘结力较差,沥青混合料的低温抗裂性能和高温稳定性不好,使得许多沥青面层结构在远小于使用寿命年限内出现损坏，形成纵横向裂缝和网裂现象。其次，矿料质量的好坏直接影响混合料的强度,是沥青路面早期破坏的主要影响因素。碎石的压碎值、磨耗值不符合要求将造成沥青混合料的稳定度偏低。碎石与沥青材料的粘附性大小,对沥青混合料的强度和耐久性有极大影响。沥青混合料一般使用碱性矿料。 二、路基沉降形成的裂缝 路基填土机械压实不足,填筑材料含水量较大,路基交工后沉降时间不够。路基边沟和顶面排水不畅路基受到浸泡，含水量增大，造成路基压实度降低，回弹模量减小，弯沉值增大，交工通车后在车辆荷载的作用下,半刚性基层的底部将产生拉应力,当拉应力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,并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。还有由于路基含水量大,冬季土体冻涨将路面拱起而断裂，形成路基冻涨裂缝。 三、温度变化的裂缝形成原理 沥青材料沥青是一种典型的弹塑性材料,具有很强的温度敏感性，在较高的温度条件下,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。沥青混合料的应力松弛速度不及温度应力的增长,混合料劲度急剧增大;路面中产生的收缩拉应力或拉应变超过沥青混合料路面材料的抗拉强度时, 这种收缩变形受到路面底部摩擦力, 作为无限连接板体的结构对这种拉应力超过混合料本身的抗拉强度极限时,路面就被拉断，沥青路面就会开裂。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。 一方面，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变小,加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松驰性能降低,最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝;另一方面,沥青面层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减少,从而导致面层的表面开裂,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表面的粘结作用,裂缝呈现上宽下窄现象。 大量研究表明，反射裂缝产生的基本机理是受拉疲劳、受拉屈服和剪切屈服，在它们的单独或共同的作用下导致产生反射裂缝。目前我们公路多半为半刚性路面结构，即由半刚性材料（二灰碎石、水泥稳定碎石）基层和水泥混凝土面层构成。由温度变化或水分变化引起基层的膨胀和收缩，使面层承受扯裂作用引起受拉疲劳，产生裂缝并导致裂缝沿竖向扩展到路表，产生裂缝；在面层中，由于沥青混合料的导热性能差，其中上、中、下各层的温度变化幅度不同，在低温及表层与基层的收缩共同作用下，造成温度变化大的表层产生拉应变超过所用材料的极限屈服应变，在拉力作用下产生裂缝，逐渐向下扩展，形成“上宽、下窄”的裂缝。这就是受拉屈服产生裂缝的现象；半刚性材料基层开裂（旧水泥混凝土路面）所形成是板块，由行车荷载引起相邻板块端部之间的差动位移，在面层中引起面层的剪切疲劳而导致开裂，这就是由于剪切疲劳产生裂缝。 四、路面施工引起的裂缝生成 首先，对石灰(水泥或二灰) 无机稳定粒料土,由于石灰剂量不足,拌和不匀,用水量过大或过小、压实度不足、厚度不够等原因,造成基层路面稳定性差、强度低,产生沥青路面早期破坏；其次，对水泥稳定类材料,压实延迟时间长,压实度就变低,强度就受到损失,过长的延迟压实和过度的碾压,都对半刚性基层产生破坏作用；再次，基层找平不当。半刚性基层在整型找平过程中用平地机反复刮补，将高处的混合料刮到低洼处找平，导致一层薄层与原结构层不能有效地结合起来,形成薄夹层。在车辆荷载作用下,薄夹层逐渐被推动压碎松散,进而导致沥青面层产生局部网状裂缝。还有就是，在铺筑上一结构层前,