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原文传递沥青路面裂缝及预防措施研究

论文题名：	沥青路面裂缝及预防措施研究
关键词：	沥青路面;半刚性基层;温度裂缝;反射裂缝;预防措施;路面养护维修
摘要：	目前，半刚性基层的沥青路面是我国高等级公路普遍采用的主要结构形式。由于沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便、抗滑性好、安全性好及扬尘少等优点，所以是一种较理想的面层结构。但由于沥青材料自身的特性以及施工中不可避免的存在各种问题，沥青路面裂缝是一个普遍存在的结构顽疾，一直无法得到彻底解决。但实践证明：通过改善原材料性能、采用适宜的配合比、在施工中采取各种行之有效的措施，就能够有效减少沥青路面上出现的各种裂缝数量，大大地减缓裂缝出现的时间，延长沥青路面的使用寿命。　　由于沥青路面结构比较复杂，各种类型的裂缝都可能产生，这就要求我们在施工前进行认真调查研究，分析各种裂缝的类型，找出裂缝的成因，分析裂缝形成的机理，然后制定出切实可行的防治措施，确保施工质量。现根据有关类型分述如下：　　 1.反射裂缝　　在半刚性基层上，在已开裂的老沥青路面上、或在有接缝的水泥混凝土路面上铺筑沥青层后，基层的裂缝及老路面上原先的裂缝或接缝会在新铺沥青面层上相同位置重新出现“反射裂缝”，这种反射裂缝在雨水、雪水、气温和荷载作用下，使路面强度降低以至破坏。　　反射裂缝发生的基本机理是受拉疲劳、受拉屈服与剪切屈服，在它们的联合或单独作用下导致产生反射裂缝。　　半刚性基层主要是指水泥稳定粒料基层，导致半刚性基层开裂的主要因素有：　　 1)昼夜温差大，产生收缩裂缝；　　 2)暴露时间长，产生温度疲劳裂缝；　　 3)混合料拌和不均匀，产生不规则裂缝；　　 4)养生不当，产生干缩裂缝；　　 5)施工工艺不当，产生细微裂缝。　　由于半刚性基层材料具有热胀特性、干燥特性、疲劳特性等特点，其裂缝产生主要由于温度收缩、干燥收缩和疲劳荷载作用。无机结合料稳定材料的外观胀缩性的三相在降温过程中相互作用，使无机结合料稳定材料产生体积收缩。干燥收缩是由于水分蒸发而发生的毛细管张力作用、吸附水分子间力作用、矿物晶体或凝胶体的层间水作用、炭化脱水作用而引起的整体的宏观体积变化。由于半刚性基层材料的抗拉强度远小于其抗压强度，在车辆荷载、温湿应力的重复作用下，结构层底的弯拉应力超过其疲劳强度时，基层底便产生裂缝，并逐渐向表面发展。　　控制基层开裂应从原材料、集料配合比、施工工艺及加强养生等方面来采取措施。集料的最大粒径应控制在31.5mm以内，在满足设计强度要求的条件下，应尽量采用较小的水泥用量，上基层的水泥含量尽量控制在5％左右，极限用量不要超过5.5％。级配曲线应为一条平顺的圆滑曲线，同时级配曲线应尽可能靠近级配区域的下限。拌和过程中，严格控制水泥用量和用水量，严禁随意浇水、提浆，保证在最佳含水量的条件下碾压成型。　　消除沥青路面的反射裂缝应从消除裂缝的反射源，增强面层的抗拉强度，以及在面层及基层之间设置消力层等方面来考虑。常采用的方法有：使用土工织物，对旧混凝土路面采取碎石化处理，在面层下设应力吸收层或过渡层等。　　 2.温度影响裂缝　　沥青面层温度影响裂缝有两种形式，一种形式为：低温作用产生的温度收缩应力超过沥青混凝土的抗拉应力时的开裂，称之为温度收缩裂缝，现场表现为与道路交通方向垂直、裂缝间距较均匀的裂缝；另一种形式为：经过长时间昼夜温差作用，沥青混凝土产生疲劳，即使温度应力小于其抗拉强度时也能产生开裂，称之为温度疲劳裂缝。低温裂变与沥青材料的性能、沥青混合料的组成、路面结构层厚度、地方环境因素以及施工工艺和交通量的影响等因素有关。　　当外界温度下降，路面材料逐渐变硬并开始收缩时，此时产生的拉应力超过路面材料的抗拉强度，沥青路面就开裂。由于路面结构宽度有限，收缩受路面结构的相互约束小，所以温度收缩裂缝主要是横向的。较薄的沥青路面面层、基层受到较大的温差作用，基层对沥青面层的阻力矩也较大，部分地抵消了裂缝尖端邻近的拉应力，从而使裂缝尖端的应力强度减小，于是在一定条件下，沥青面层底部的相对位置处开裂，并向上扩展直至贯通面层厚度。当沥青面层较厚时，基层受到的温差作用较小，基层对面层的摩阻力不足以抵消由于基层温缩增大对沥青面层裂缝尖端邻近产生的拉应力的增大部分，从而使裂缝尖端的应力强度继续增加。　　温度裂缝的防治主要是采取灌油修补法，乳化沥青稀浆封层和沥青混合料罩面。　　 3.水损害影响裂缝　　表面层为半开级配的沥青混凝土，由于其空隙率较大、压实度不够或不均匀性较大时，表面水就能进入表面层，使沥青与矿粉分离，产生坑洞和网裂。在沥青一集料体系中有两种失效的模式，即粘附性和粘聚性破坏。粘附性破坏是由于集料对水分的吸引力比沥青大，水分可以进入沥青和集料之间，使沥青与集料表面接触角减少，粘结力降低，从而导致沥青薄膜剥离。粘聚性破坏是由于水分侵入使沥青变软，粘度降低，从而导致沥青混合料的整体强度降低。因此，沥青混凝土路面的水损害机理是粘附力和粘结力的损失。　　减少沥青路面水损害的主要措施是加强防水和排水。一是采用密级配沥青混合料面层和下封层等措施，阻止雨水及地下水进入到路面中，从而减少水与沥青混合料的作用；二是设计合理的排水措施，使进入到路面中的水分尽快排出，有效减少水与沥青混合料的作用时间。但防水和排水措施只治标不治本，在防水和排水之间还有一个重要的耐水环节：即提高沥青混合料的耐水性，才是解决水损害问题的根本途径。如采取提高沥青与集料的粘附性、级配优选、合理控制空隙率、设置良好的路面内部排水系统等措施。　　 4.结束语　　沥青路面裂缝是一个十分复杂的问题，我们只有在工作中不断探索、学习、实践，才能逐渐找出其中的原因，进而制定出切实可行的解决措施，为今后的施工提供有益的帮助。
作者：	董贤芸
专业：	建筑与土木工程
导师：	王有志
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文