瀝青混凝土路面溫縮裂縫的成因及防治措施

郭斌

摘要：我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速提升，各個(gè)地區(qū)對(duì)于道路工程投入了較大的力量，瀝青混凝土也廣泛用于道路工程中。溫度裂縫作為眾多裂縫中的一種對(duì)道路路面影響大，會(huì)影響貨運(yùn)、客運(yùn)的舒適性與安全性。文章對(duì)文縮裂縫的現(xiàn)象、影響因素進(jìn)行了分析和探討，提出了防治溫縮裂縫的幾種方法。

關(guān)鍵詞：溫縮裂縫;降溫幅度;疲勞破壞;厚度

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們生活水平的提高，對(duì)客運(yùn)、貨運(yùn)的要求日益增高，使得對(duì)公路路面平順度的要求越來(lái)越高。大量數(shù)據(jù)顯示，瀝青混凝土路面經(jīng)常存在各種裂縫病害，這些裂縫病害會(huì)嚴(yán)重影響運(yùn)輸?shù)陌踩c旅客的舒適性，特別地下水會(huì)沖刷路基，影響公路的整體穩(wěn)定性。溫縮裂縫是常見的導(dǎo)致路面裂縫的病害因素。

1、影響路面溫縮裂縫發(fā)展的因素

1.1 降溫幅度的影響

瀝青混凝土路面產(chǎn)生溫縮裂縫的最主要原因之一就是溫度的急劇變化。因?yàn)闉r青混凝土材料為感溫材料，當(dāng)瀝青混凝土路面處于一個(gè)溫度急劇降低的環(huán)境中時(shí)，其溫度應(yīng)力的變化會(huì)隨溫度的降低而迅速增大，當(dāng)由溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的收縮變形超過(guò)瀝青混凝土路面的最大允許形變時(shí)，路面會(huì)產(chǎn)生橫向溫縮裂縫。根據(jù)韓碩等的研究表明，溫縮裂縫的發(fā)展與降溫幅度的關(guān)系如下圖所示。

如上圖所示，當(dāng)溫度下降5℃的時(shí)候其溫度應(yīng)力值在1.24MPa左右，而瀝青混凝土路面的最大溫度應(yīng)力值為2.5MPa，因此溫度降低5℃時(shí)瀝青混凝土表面不會(huì)產(chǎn)生裂縫;當(dāng)溫度下降10℃時(shí)，其溫度應(yīng)力值為2.56MPa左右，接近瀝青混凝土面層的最大應(yīng)力值，此時(shí)在路面上開始出現(xiàn)裂縫;當(dāng)溫度下降到15℃時(shí)，溫度應(yīng)力在3.86MPa左右，此時(shí)路面裂縫開始逐步發(fā)展;當(dāng)溫度下降分別到達(dá)20℃和25℃時(shí)，此時(shí)最大溫度應(yīng)力在6.6MPa左右，路面裂縫急劇增多。因此，瀝青混凝土路面的裂縫會(huì)隨著降溫幅度的增加而發(fā)生明顯的變化，當(dāng)降溫幅度急劇加快時(shí)，路面更易產(chǎn)生裂縫。

1.2 瀝青面層勁度模量的影響

勁度模量是瀝青性質(zhì)的統(tǒng)一、簡(jiǎn)便的綜合評(píng)價(jià)體系，是瀝青在一定時(shí)間和溫度條件下，應(yīng)力與總應(yīng)變的比值。瀝青勁度模量的不同也會(huì)影響溫縮裂縫的形成與發(fā)展。瀝青在溫度由低到高環(huán)境中，其勁度模量變化由大到小。當(dāng)溫度低時(shí)，瀝青表現(xiàn)為脆硬性，路面抵抗變形的能力降低;當(dāng)溫度升高時(shí)，瀝青由脆硬性變?yōu)檎硰椥泽w，抵抗路面變形的能力有所提升。

根據(jù)韓碩等的研究表明，勁度模量與溫度應(yīng)力的變化曲線如下圖。

從圖中可知，在不同勁度模量的瀝青面層中，面層的的勁度模量越大瀝青混凝土路路面面層的溫度應(yīng)力也越大，當(dāng)面層溫度應(yīng)力超過(guò)瀝青面層的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，瀝青混凝土路面面層出現(xiàn)溫縮裂縫。因此瀝青混凝土路面運(yùn)用進(jìn)度模量不同的瀝青面層，也會(huì)對(duì)路面面層造成影響，瀝青面層模量的增加所帶來(lái)的溫度應(yīng)力值也隨之增加，超過(guò)瀝青面層抵抗變形的最大應(yīng)力值時(shí)就會(huì)出現(xiàn)溫縮裂縫。

1.3 面層厚度的影響

瀝青混凝土面層厚度同樣也會(huì)對(duì)溫縮裂縫造成影響，裂縫的具體表現(xiàn)不是裂縫的發(fā)展，而是裂縫數(shù)量的變化。瀝青混凝土面層厚度不同的情況下，其面層溫度應(yīng)力變化不大，但是都已達(dá)到瀝青混凝土面層材料的極限抗拉強(qiáng)度值，裂縫依然存在。隨著面層材料厚度的增加，瀝青混凝土面層出現(xiàn)溫縮裂縫的數(shù)量逐漸減少，因此，瀝青混凝土面層材料的厚度的變化不僅會(huì)出現(xiàn)溫縮裂縫還會(huì)隨著面層材料厚度的不同減少或增加出現(xiàn)溫縮裂縫的數(shù)量，從而對(duì)路面造成影響。

1.4 溫度疲勞的破壞

溫度疲勞是指由于溫度反復(fù)的升降導(dǎo)致瀝青混凝土路面面層材料溫度應(yīng)力疲勞，使其極限抗拉強(qiáng)度變小，最終產(chǎn)生裂縫。這種情況主要發(fā)生在日夜溫差大的地區(qū)或由于在使用年限內(nèi)氣溫的反復(fù)升降。瀝青混凝土路面面層材料在路表循環(huán)變溫的情況下，路面最終會(huì)形成裂縫，并且會(huì)向下層逐漸擴(kuò)展。根據(jù)王金昌對(duì)瀝青混凝土路面疲勞變溫?fù)p傷的分析中可以得出，兩種長(zhǎng)度的裂縫分別在相同的循環(huán)變溫次數(shù)下，裂縫的變化情況都是在低溫時(shí)裂縫擴(kuò)展迅速，溫度稍高的情況下裂縫幾乎不擴(kuò)展，但循環(huán)的過(guò)程中會(huì)使面層材料產(chǎn)生疲勞破壞加劇了裂縫的開展，會(huì)使瀝青混凝土道路使用壽命降低，這對(duì)路面有很大的影響。

2、瀝青混凝土路面溫縮裂縫防治措施

2.1 選擇使用SBS改性瀝青等溫度明感性較小的材料

由于瀝青路面在溫度的升降過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮的現(xiàn)象，特別是低溫狀態(tài)下的瀝青路面最容易產(chǎn)生溫縮裂縫。此時(shí)我們可選擇對(duì)溫度敏感性小的瀝青材料，從而減少瀝青混凝土路面的溫縮裂縫。普通的瀝青材料溫度敏感性較大，不易于直接使用，在使用前可以采用一些方法改善普通瀝青的性能，使得瀝青在工程中能夠得到廣泛的使用。

2.2 根據(jù)車流量確定合理的面層厚度

瀝青混泥土路面面層厚度對(duì)溫縮裂縫的產(chǎn)生有著較大的影響，研究表明瀝青混泥土面層厚度在15cm以上時(shí)，就會(huì)較大程度的較少由于溫度疲勞而產(chǎn)生的裂縫，并且還能提高車輛對(duì)路面剪應(yīng)力的承受能力。對(duì)于高速公路來(lái)講，一般瀝青混凝土的厚度根據(jù)車流量的大小控制在12cm至18cm左右適宜。所以選擇適當(dāng)?shù)臑r青面層厚度，能有效的防治由低溫引起的路面面層開裂，同時(shí)還能對(duì)半剛性基層的開裂中的反射性裂縫起到一定的阻礙作用。

增設(shè)橡膠瀝青應(yīng)力吸收層

對(duì)于溫度疲勞引起的表面裂縫的出現(xiàn)與發(fā)展，可以在路面層與下層之間增設(shè)應(yīng)力吸收層，利用橡膠瀝青與碎石及其他集料制作應(yīng)力吸收層，能減少瀝青混凝土路面裂縫的出現(xiàn)及發(fā)展，同時(shí)還能降低裂縫處應(yīng)力，從而延緩裂縫的開展。用橡膠瀝青等集料制作的應(yīng)力吸收層還能有效的阻止水的通過(guò)，并且提升了瀝青混凝土的黏附性，還降低了工程施工難度。

3、結(jié)論

通過(guò)以上的論述，對(duì)溫所裂縫的現(xiàn)象、產(chǎn)生、影響因素及防治方法進(jìn)行了分析和總結(jié)，在許多工程中，都會(huì)出現(xiàn)溫縮裂縫，這對(duì)工程質(zhì)量及道路工程的使用年限等都會(huì)起到很大的影響，還能影響貨運(yùn)及客運(yùn)的舒適性。對(duì)溫縮裂縫的產(chǎn)生施工單位應(yīng)注意分析發(fā)生的原因，并有針對(duì)性的進(jìn)行處理，嚴(yán)格施工過(guò)程檢驗(yàn)與考核，降低裂縫的出現(xiàn)幾率，防治裂縫的開展。

參考文獻(xiàn)

[1]韓碩. 瀝青混凝土路面溫度應(yīng)力及溫縮裂縫研究[D]. 吉林大學(xué)，2014.

[2]吳繼鋒，吳紀(jì)生，李洪華. 瀝青路面低溫抗裂性能研究[J]. 山西建筑，2007，33（6）：283-285.

[3]顧凱鋒，黃靖波，王金昌. 溫度變化對(duì)瀝青混凝土路面裂縫的影響[J]. 中外公路，2004，24（3）：41-44.

[4]唐鋒. 瀝青罩面對(duì)連續(xù)配筋混凝土路面疲勞應(yīng)力的影響[J]. 公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2013（5）.

[5]郭建民，張靜，丁勇. 瀝青路面溫縮裂縫的成因與防治措施[J]. 科技與企業(yè)，2013（22）：204-204.