浅析沥青混凝土路面温缩裂缝的成因及防治

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[摘要]本文对沥青混凝土路面温缩裂缝的成因及防治进行分析与探讨

[关键词]沥青混凝土路面 温缩裂缝 成因及防治

中图分类号：P632+.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0123-01

沥青混凝土面层是沥青混凝土路面重要的结构层，直接影响了行车的安全与舒适，温缩裂缝是沥青混凝土面层产生的主要裂缝之一，其产生原因很复杂。本文通过对沥青混凝土路面温缩裂缝的仔细研究，分析了影响沥青路面温缩裂缝的主要因素，并提出了温缩裂缝的防治措施。

1、温度裂缝的成因

沥青混合料在高温时塑性变形能力强，而低温时较脆硬，变形能力差，当温度下降，路面材料受力不均，沥青面层受基层和周围材料的约束而不能自由收缩，因而产生很大的拉应力，当应力超过了沥青混合料的允许拉应力值，就会开裂。

温度裂缝在我国各个地区的沥青路面上十分普遍，在开放交通后的第一个冬季就有可能发生。沥青混凝土路面经常会在寒流到来的一夜之间出现大量的温缩裂缝。沥青混凝土具有应力松弛性能，当给沥青混凝～--定的应变时，由此产生的应力会随时间延长而松弛，在一般的温度范围内，由温度降低而产生的拉应力，会由于应力松弛而使拉应力减小，将不产生出现裂缝那么大的应力。可是当出现寒流或寒潮时，过快的降温速率将使路面内的应力来不及松弛，出现过大的应力积累。与此同时，由于温度降低，沥青混合料的应力松弛模量逐渐增大，应力松弛性能降低，也导致应力聚积过大，待温度应力积累到超过沥青混合料的极限抗拉强度时，路面就将出现裂缝，以便使应力释放出去。因此温缩裂缝往往并不发生在当地的极端温度条件下，而经常大量发生在寒流和寒潮到来的时间里。也就是说，温缩裂缝是由于温度骤降，混合料的应力松弛性能赶不上，温度下降产生的拉应力超过了材料的极限抗拉强度。或者说，在通常温度条件下，沥青混合料的劲度降低，气温下降，材料的应变能力急剧降低，导致材料的劲度模量急剧增大，超过了产生开裂的极限劲度，使产生开裂。这种情况在沥青混凝土面层与基层粘结力不好，可允许有一定自由收缩时更易发生。

另外，由于温度的反复升降使沥青面层温度应力疲劳，沥青混合料的劲度模量变小，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，也是使路面产生裂缝的重要原因。路面开裂以后，温度继续下降便有了自由收缩的可能，此时裂缝宽度将会增加。但是由于沥青面层与基层之间有联结，实际上收缩不是自由的。以后随着使用年限的增加，沥青混合料的劲度模量也同时增加，所以还会产生新的裂缝，从而裂缝间距缩短，裂缝不断加宽，开裂越来越严重。

2、影响温度裂缝的因素

2.1 结构设计方面

2.1.1 增加沥青混凝土面层厚度可以减少或者延缓路面的开裂，但是不能根除。近年来，有的国家提出在沥青混凝土面层上用沥青橡胶（粘稠沥青75%+磨细硫化橡胶粉25%）混合料铺设一层厚约10mm的薄层，构成应力吸收薄膜，以提高路面的抗拉强度和减少温度对路面开裂的影响。

2.1.2 沥青混凝土路面宽度越宽，温度裂缝的间距越大。

2.1.3 基层对开裂也有一定影响，主要体现在基层与面层的黏着状况及基层所使用的材料。半刚性基层较之柔性基层热容量小、与沥青面层的附着性能差（透层油的渗透深度很浅，甚至

根本没有透下去），尤其是本身收缩的附加影响，故横向裂缝要多些。基层与面层的附着性能差，将使面层有一定自由收缩变形的可能性，混合料的应力松弛性能得不到充分发挥，温度应力无法传递到基层中去，而在面层内部积累，容易产生开裂。基层上有透层油加强黏结对抗裂是有好处的。当半刚性基层已有收缩裂缝时，在裂缝处将造成应力集中从而使面层的温缩裂缝容易在这里发生并上下汇合。因此，为减小基层收缩附加力的影响与面层收缩的共同作用，任何减轻基层收缩及减轻反射裂缝的措施都将有利于减少半刚性路面温缩裂缝的产生。

2.2 材料方面

2.2.1 沥青的性质

①采用稠度较低的沥青配制的混合料在低温时具有较好的变形能力，能有效抑制温缩裂缝。

②沥青的温度敏感性越低，可以减少路面的开裂。在工程使用中往往在沥青中加入滑石粉、石灰石粉等矿物填料，以减小其温度敏感性。此外，沥青中含蜡量多时，会在温度较高（60℃左右）时发生流淌，在温度较低时又易变硬开裂，故含蜡量一般控制在3%以内。

③沥青混合料的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，具有较高针入度指数的沥青在温度较高和荷载作用时间较长时，有较高的劲度，即有较高的抵抗永久变形的能力。

④延度是检测沥青低温开裂性能的指标。具有高度延性的沥青，通常对温度十分敏感，在高温时容易流动，低温变得很脆。

⑤沥青的老化是由轻质油分的挥发、沥青的氧化分解所引起的。沥青在使用期的老化越严重，劲度越大，裂缝出现越早。

2.2.2 沥青混合料的组成

①沥青用量对沥青混合料的劲度有影响，但实验结果表明沥青用量在最佳用量的0.5%～1.0%范围内波动时，对开裂率无明显影响。另外，沥青增加，混合料的应力松弛性能提高，但其收缩性也变大，二者互有抵消。

②对不同混合料类型作温度应力实验发现，不同级配的混合料的温度应力增长有较大差异，粒径粗的、空隙率大的混合料内部微空隙较多，应力松弛极限温度降低，使温度应力有所减小，中粒式比细粒式的温度应力减小。沥青碎石及贯入式的温度应力要比沥青混凝土小。

总而言之，温缩裂缝产生的原因很复杂，它包括设计、施工、材料等各方面因素，只有对裂缝进行全面、客观、准确的调查、检测、勘察与分析，才能找到防治的措施。在确保优良的设计质量的基础上，再辅以施工单位的规范施工和管理单位的严格把关，从而把沥青混凝土路面的温缩裂缝控制在最小范围内。