沥青路面温缩裂缝的分析和探究

沥青路面温缩裂缝的分析和探究

王培栋史小猛胡建洪郭恩会

中国建筑第六工程局有限公司海南海口570100

摘要：随着社会经济的发展，我国交通事业建设突飞猛进，沥青路面已广泛应用于城市道路和公路干线，成为目前中国铺筑面积最多的一种高级路面。沥青混凝土是一种集弹性、塑性和粘性为一体的材料，具有良好的力学性能，路面有弹性，能减震降噪，行车较为舒适，且在施工与公路养护方面，较方便快捷，并可分期改造和再生利用，但是沥青路面往往在建成通车后五年内就产生严重的破坏。本文主要针对沥青路面因温度差而产生的裂缝进行分析和探究。

关键词：沥青路面；温缩裂缝

1前言

随着我国道路建设的迅速发展，沥青路面得到广泛运用，但就已开通的道路使用状况来看，普遍存在十分严重的早期破坏问题，不论南方北方，通车后五年内均出现大量裂缝，裂缝率高达64%。裂缝的产生不仅影响行车的舒适性，更重要的是在积水、行车荷载和周期性环境温度变化的影响下，使得裂缝迅速向四周扩展，沥青路面裂缝一旦产生，雨雪水会很快从裂缝渗入到路面层内，使得基层甚至路基软化，导致路面承载力下降，加速破坏，大大缩短了沥青路面的使用寿命。

如今虽然改性沥青可以同时拥有良好的高温和低温性能，但是沥青本身是一种集弹性、塑性和粘性为一体的半刚性材料，裂缝几乎不可避免。一般而言，在路面结构整个寿命期内，大部分时间是带裂缝工作的。沥青路面的设计理论是将路面看作无限大的弹性层状体系，裂缝的出现破坏路面的整体性和连续性，从而改变了路面受力状态。

总而言之，沥青路面的开裂问题仍是道路工程沥青路面建设中所需要解决的技术难题。

2原因

道路温度场随外界气温变化而变化，路面结构内部温度亦随不同深度而变化，各结构层由温度变化产生的伸缩变形受阻即产生应力，形成裂缝。温缩裂缝有两种，一种是低温收缩裂缝，另一种是温度疲劳裂缝。

2.1低温收缩裂缝

沥青材料在较高温度条件下，应力松弛性能良好，温度升降时产生的变形不至于产生过大的温度应力。虽然沥青路面在低温时强度很高，但抵抗变形的能力却较差。沥青路面在温度骤降过程中产生的温度收缩应力，使得沥青路面很少松弛，就会逐渐积累直到超过沥青混合料的抗拉强度，使沥青路面开裂。由于一般道路沥青路面的宽度都不很大，收缩所受的约束小，所以产生低温裂缝主要是横向的。

2.2温度疲劳裂缝

温度疲劳裂缝主要发生在太阳照射强裂，日温差大的地区。由于温度的反复升降导致沥青路面产生温度应力疲劳，渐渐地使沥青混合料的极限拉伸应变能力变小，再加上沥青的老化，使应力松弛性能降低，当达到极限抗拉强度时，使沥青路面产生疲劳开裂，即温度疲劳裂缝。

由于沥青路面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，并且面层表面的温度应力随降温幅度变小而减小。沥青路面的表面一旦开裂，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路面；由于面层表面温度与底面温度存在着一定的差别，以及面层底部与基层表面的粘结作用，裂缝呈现上宽下窄现象。

3危害

3.1防水性降低

路面出现任何裂缝，都会使路面水有机会渗入路面结构内部，甚至进入对湿度要求高的路基中，致使路基含水量过大，结构层承载力大幅下降。

3.2引起路基过大压应力

由于存在裂缝，造成路面整体不连续，在行车荷载作用下将加大路面边缘的变形，从而在裂缝处传递过大压力至路基顶面。

3.3增大路面变形

路面结构边缘变形，会在基层和路面表层结构内产生很大的应力和变形，在行车荷载作用下大大缩短结构层的使用寿命。

3.4磨耗层的破坏

在车辆、水分、霜冻等因素的综合作用下，磨耗层常常会沿裂缝产生骨料或小块沥青混凝土的剥落。

3.5影响行车的舒适性和安全性

虽然初期产生的裂缝对公路路面的使用性能无明显副作用，但随着雨水渗入结构内部，降低了路面强度后，在行车荷载的反复作用下，使路基的强度和稳定性急剧下降，由此而影响到道路的使用寿命以及路面行车的舒适性和安全性。

4预防措施

4.1材料

选用高温稳定性与低温缩裂性好、松弛性能好的优质沥青做沥青面层。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。在缺少优质沥青的情况下，应采取改善沥青性质的措施。比如采用改性沥青混合料（包括用改性沥青拌制沥青混合料和将改性剂或外掺剂直接拌入沥青混合料中两个途径）改善沥青混合料的热稳定性和低温抗裂性能，并延长疲劳寿命。为更好地提高面层抗温度裂缝性能，可采用橡胶沥青或聚合物改性沥青在沥青混凝土表面做一封层。

4.2切缝

对于容易产生温度裂缝的地区，特别在质量较差的沥青时，沥青面层碾压结束后，根据实际情况，每隔一定距离预先切一条横向通缝，即伸缩缝，缝深可为层厚的1/2-1/3。用密封胶或其他强度高且弹性好的材料对沥青混凝土路面的切缝进行灌填，使得密封胶与沥青路面良好衔接，形成弹性伸缩缝，具有较好的拉伸效果，从而避免因温缩裂缝而导致雨水渗入，延长道路使用寿命，达到预防性养护效果。

4.3设置土工布中间层

4.3.1缓解裂缝处的集中应力

土工布具有一定的延伸性和较好的柔韧性，铺设在刚性基层与沥青混凝土面层之间，基层裂缝拉应力可通过土工布扩展至更宽的范围，从而缓解裂缝处的集中应力，起到吸收部分拉伸能量的作用，并承担部分水平应力，增加地基承载力。这样就降低了基层与面层的结合力，使基层对面层的附加应力减小，面层底部所受拉应力下降而不致造成裂缝。

4.3.2保温作用

土工布的导热系数低，当环境温度高于路基基层时，外部热量传递受阻于土工布，使基层温度相对较低；当环境温度低于路基基层时，内部热量传递也受阻于土工布，使基层温度相对较高，起到隔热保温的作用，减缓了基层与环境的温降，降低了温差应力，从而抑制温度裂缝的产生。

4.3.3隔水防渗作用

土工布被沥青粘合料浸透之后，形成一个完整的防渗层，可以有效地阻止路面雨水下渗而造成的基层含水量过高。

4.4防水

防止初期裂缝中渗水导致对道路的加速破坏，要高度重视路基路面防排水设计，按照“以防为主，防排结合”的原则，做好路基、基层、面层的防排水综合设计，尤其挖方路段及中央分隔带、土路肩等部位的排水问题。中央分隔带需要植树绿化时要认真做好防排水层，对防排水难以做好的路段，可采用表面封闭的中央分隔带形式。对于设置拦水带或路缘石的

路段，尤其纵坡平缓、降雨量大的路段，应适当加密开口及边坡排水设施。路基水文状况不良路段，应设置排水垫层和横向盲沟。对于超高路段宜尽量采用内外半幅单独排水方案；土路肩宜尽量选用碎石或砂砾等透水性材

料填筑，以利路面横向排水。年降雨量较大地区的高速公路，可在结构内部及边缘土路肩内设置排水设施。对于植草的土路肩，其排水设计还要考虑土路肩与硬路肩标高差、横坡及植草的疏稀程度。为保证防排水设施的有效性，可适当提高设计富余量以保证排水通畅。

5结论

沥青路面裂缝是道路早期损坏最常见的病害之一，一旦发生，会给道路使用年限大打折扣，不仅影响交通，而且增加修补成本，应在建设期内设计、选材、施工、养护各个环节加强预防，避免温缩裂缝的出现，延长沥青路面的使用寿命，取得良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]吴国勤，谢群生，沥青路面的常见病害及预防措施，公路与汽运，2001（3）

[2]于泾泓，崔亚波，浅谈沥青路面早期破损原因及预防性养护[J]，中国水运（下半月），2010（03）