沥青路面裂缝的机理及防治.pdfVIP

沥青路面裂缝的机理及其防治 曹克平 高级工程师 天津市公路管理局 内容提要： 沥青路面裂缝是公路诸多病害中危害较为严重的一种顽症，对此，本文综合了产生反射裂 缝和温度裂缝的机理，提出了综合治理的新思路，在设计；施工；选材上加以改进的方法，在总结 国内外维修裂缝方法的基础上，介绍了一种适用的修补方法：现场再生维修法。 关键词：沥青路面裂缝机理防治 沥青路面裂缝的机理及其防治 沥青路面的常见病害虽然较多，较难，但经过多年的努力，随着施工技术和机械化程度 的提高，许多病害逐年减少，路面平整度的水平已达到或接近世界先进水平。而沥青路面裂 缝这一病害就被突出来，成为至今未能治愈的病症。全面分析其发生的原因，找出加以根治 的方法是很有必要的。 一．日Ij吾 · 沥青路面产生裂缝导致路面迅速损坏，这在我国七十年代普及油路时期是极为常见的病 害，经过长期的实践、探索，多方努力研究、攻关，提出了裂缝维修处治的方法，把裂缝分成纵 裂，横裂，龟裂和不规则裂纹，按开裂程度以及面积的大小划分成三类等级。在路面调查、计 算破损率、好路率时，列到重要位置，加强了裂缝的修补。因开裂导致路面迅速损坏的现象有 所改善，但并未能根除裂缝。国外对这一问题的解决也受到了条件的限制，纷纷作为专题开展 研究，认清沥青路面发生裂缝的机理，提出综合治理的新思路及新的维修方法，本文就此加以 论述。 二．沥青路面发生裂缝的宏观原因(分析) ， 资料表明．沥青与砂石料形成的面层在建成后和使用过程中受环境和基层的影响．渐渐 丧失粘结力，从而降低路面抗剪和抗拉能力，导致裂缝的产生和扩延。 普遍认为裂缝的产生是自基层裂缝向上扩展的结果，称之为反射裂缝。但有的专家提出 裂缝通常是从沥青路面外露表面开始，向下扩展与基层裂缝相接，向外延伸形成纵、横、网裂 的。 ～般认为，旧水泥混凝土路面上沥表罩面层的反射裂缝是由于旧水泥面板的移动所造成 的，而这种移动又主要来源于温度的变化，行驶车辆及两者的综合作用。 此外，铺筑的土路基不密度，软土处理不当，基础层产生不均匀沉降，形成路面开裂：桥、 涵等构造物联接处，因基层结构性质变化或施工不当造成路面开裂，地震，水毁等天灾也时常 造成路面断裂。这类裂缝的防治是以提高施工质量，研究改进局部处理及加强抗灾措施加以 解决。 233 三．反射裂缝的机理综述 大量研究表明，反射裂缝产生的基本机理是受拉疲劳，受拉屈服与剪屈服，在它们的联合 或单独作用下导致产生的。 天长日久的温度变化引起基层的涨缩，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。扩展速率是由基层温度变化的幅度，基层扳块的长度，基层材料 的温度特性以及面层对这种疲劳的抵抗性能等因素决定的，这种疲劳作用在面层较簿或基层 板块较长的路面上尤其明显。 在面层中，由于沥青混合料导热性能差，其上、中、下层的温度变化幅度不同，加之寒冷 的气候及表层与基层的收缩、翘曲联合作用，造成温度变化大的表层产生的拉应变超过所用 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，称为 受拉层服。调查与研究表明，当面层材料的屈服应变值大于1％时，不会产生这种裂缝a 基层由于开裂而形成板块，当车辆通过时，相邻板块端部之间的竖向位移差，在面层中引 起面层的剪切疲劳而导致开裂，在相邻基层板块的嵌锁联接作用完全破坏后，这种剪切疲劳 便是裂缝产生的主要原因。 反射裂缝的扩展速度受半刚性基层板长、基层裂缝率的影响，较小的板长和增加裂缝率 将降低面层屈服破坏。沥青混合料中的沥青含量、沥青等级、矿料级配、空隙率以及镝筑的 面层厚度都对受拉疲劳寿命有影响。 进一步的理论分析，是从线弹性断裂力学的基本原理出发，用有限元法研究了半刚性基 层开裂后路面的受力状况，得出裂缝尖端的开裂强度因子K-和剪切型强度因子k。。及两者综合 后的混合型强度因子KJ。当K’小于该材料断裂韧性K