沥青混凝土路面横向裂缝开裂机理及处治措施.docVIP

沥青混凝土路面横向裂缝开裂机理及处治措施 　　【摘 要】横向裂缝是沥青混凝土路面主要病害之一，而诱发横向裂缝的因素众多，本文主要分析了严冬期温度骤降引起的横向裂缝和反射裂缝的开裂机理。针对既有横向裂缝，本着探索新材料、新技术、新工艺的原则，以裂缝宽度为分级参数，探索改性乳化沥青压力注浆、铣刨重铺沥青混凝土等预防性养护技术处治路面横向裂缝，可为沥青混凝土路面养护提供参考。 　　【关键词】沥青混凝土 横向裂缝 开裂机理 处治措施 　　沥青混凝土路面引起行车舒适和养护便捷的特点，在现代高速公路中得到广泛应用，我国已建成和在建的高速公路95%以上都是沥青混凝土路面，并且半刚性基层沥青路面占据了绝对比例，半刚性基层沥青路面具有强度高、造价低、施工方便的优点，但是半刚性基层沥青路面也因其突出的裂缝问题而饱受质疑。 　　沥青混凝土路面开裂从外观看分为：横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝和龟裂。横向裂缝不但是我国高速公路最主要的裂缝形式，也是国外高速公路沥青路面最主要的病害之一，为了搞清楚发生横向裂缝的原因，经大量的调查研究，认为横向裂缝主要是由于沥青面层的温缩开裂和半刚性基层的收缩开裂反射引起的。 　　1 沥青混凝土路面横向裂缝开裂机理 　　1.1严冬期温度骤降引起的横向收缩裂缝 　　位于路面面层的沥青结构层，直接受到气温变化的影响，当温度下降时，沥青面层就会产生收缩变形，因沥青路面没有收缩缝，于是这种变形会受到基层对路面的摩阻力和路面无限连续板体对收缩变形的约束作用，是沥青面层内部产生拉应力。 　　另一方面，沥青混凝土具有应力松弛性能，当给沥青混凝土一定的应变时，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。于此同时，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，也导致应力积聚过大，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，以便将应力释放出去。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流到来的时间里。 　　由于降温来自于冷气流，路表温度肯定低于路面内部温度，温缩裂缝当然是从表面开始的，这在上世纪60年代国外的大量调查中已经得到证实。当温度下降时，因沥青路面的表面温度比底面低，沿伸度方向的温度梯度如图1-1（a）所示，应力的产生本来应该与温度梯度式一致的，可是实际路面中沥青混凝土是连续的，没有接缝，不能自由收缩，且与路面基层紧密粘着，不能自由翘曲，其结果如图1-1（b）所示，在表面出现了拉应力（与基层联结成整体的也会出现拉应力），在底面出现压应力，这些应力与其他应力相叠加，就会在表面出现更大的拉应力，一般认为这就是表面容易出现裂缝的原因。 　　图1-1 由温度梯度产生的应力 　　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。 　　1.2反射裂缝 　　反射裂缝又分为温缩型反射裂缝和交通荷载引起的反射裂缝两种。 　　（1）温缩型反射裂缝。当温度下降时，沥青面层自身会因收缩变形产生温度收缩应力，同时，由于基层已经开裂，裂缝端会随温度的下降而产生张开位移，在基层裂缝顶端与沥青面层底部对应的位置产生应力集中。当温度呈周期性变化时，应力集中部位受到低频高幅疲劳应力的累计作用，使得面层底面最大温度应力大于表面，大大的超过了沥青混合料的极限拉应力，使得沥青面层在较短的时间内开裂，并且很快扩展至路表，形成温缩型反射裂缝。不管环境温度高低，只要存在日温差，基层中的裂缝对面层底部对应位置必然开裂。 　　（2）交通荷载引起的反射裂缝。半刚性基层开裂后，车辆产生的交变荷载作用于沥青面层，在基层开裂处对应的面层内产生应力集中，使沥青混合料内部产生损伤，随着荷载作用次数的增加，混合料内部的损伤逐渐累积增加，当损伤累计达到材料的极限承受能力时，沥青混凝土内部变产生微观裂缝，在疲劳和剪切的双重作用下，裂纹不断扩展，最终形成可见的宏观裂缝。 　　2 沥青混凝土路面横向裂缝处治措施 　　横向裂缝是沥青混凝土路面主要病害之一，它严重影响公路技术状况指标，严重影响路容路貌，严重影响高速公路使用寿命。本文以某条高速公路为背景，积极探索养护新材料、新工艺，以裂缝宽度为分级参数，分别采取改性乳化沥青压力注浆、铣刨重铺沥青混凝土等措施处治路面横向裂缝。 　　2.1 改性乳化沥青压力注浆处治路面轻度裂缝