半刚性基层沥青路面施工期开裂分析

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1、半刚性基层沥青路面施工期开裂分析苏交科集团股份有限公司江苏211112摘要：半刚性基层沥青路面是由半刚性材料底基层、基层和沥青面层构成的路面结构形式。半刚性基层沥青路面具有强度高、刚度大、整体性好、水稳性和抗冻性好以及抗行车疲劳性能好等优良特性。另外，半刚性材料取材广泛、利于机械化施工且工程造价低，因而作为主要结构形式，广泛应用于我国高等级公路。木文从沥青路面开裂机理入手，对施工期沥青面层的温缩裂缝、反射裂缝和对应裂缝进行分析，得出沥青路面施工期出现开裂的主要原因。关键词：半刚性基层；裂缝；温度应力；开裂1前言随着公路建设的发展，尤其是高等级公路建设的发展，半刚性基层沥青路面得到了越来

2、越广泛的应用。据统计，我国有95%的沥青路面均为半刚性基层沥青路面。半刚性路面是以无机结合料稳定材料作为路面结构层，与采用粒料类材料作为路面结构层的柔性沥青路面相比，具有强度高、承载力高、整体性好、刚度大的优点，但半刚性路面也有其自身的不足，由于无机结合料稳定材料抗温、抗湿变形能力较差，易形成干缩裂缝及温缩裂缝，进而使路面产生开裂损坏。尤其在施工期间，半刚性材料由于受温度的影响较大，施工控制不利则易开裂。道路建成投入使用后，在荷载和非荷载的共同作用下，裂缝发展速度较快，直接影响了道路的使用性能和美观。同时，由于养护期的缩短，直接经济效益受到较大损失。2沥青路面开裂机理2.1低温收缩裂缝

3、低温收缩裂缝多发生在冬季气温较低及易发牛.温度骤降的地IX。位于路面面层的沥青结构层直接受到气温变化的影响，在降温过程中，常常伴随大风,使与空气直接接触的沥青面层的温度降至气温以下，沥青表面将产生温度收缩应力，一旦沥青路面的温度收缩应力大于沥青材料的抗拉强度，就会导致路面开裂。路面开裂以后，若温度继续下降，路面便冇了自由收缩的可能，此吋裂缝宽度和深度将会不断增加，开裂越来越严重。2.2温度疲劳裂缝产生低温裂缝的沥青混凝土面层，日复一日的昼夜循环以及冬夏季节的年温度循环使沥青面层受热胀冷缩的影响，一时裂缝弥合，一吋裂缝张开，经过长吋间的温度循环，冷热交替，导致温度位力疲劳，使混合料的极限

4、拉伸应变变小，应力松弛性能下降，加之沥青的逐渐老化，使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，致使沥青面层产生疲劳开裂，由于此种裂缝开裂包括了温度应力疲劳的因素，而将其称为“温度疲劳裂缝”。温度疲劳裂缝可能发生在冬季最低气温并不太低，但是昼夜温差较人的地区，而II裂缝随着裂缝的增加而不断增加。温度疲劳裂缝的开裂形式为横向裂缝。2.3荷载裂缝所谓荷载裂缝是指路面在行车荷载特别是重车，超重车的反复作用下,使沥青面层底面产生的拉应力超过材料的抗拉强度，而从底面先开裂的裂缝，又由于重复荷载的作用，使裂缝进而扩展，最终向上扩展到路表面层。荷载型裂缝在路面使用年限末期，随着沥青面层的老化，劲度模量的降低，

5、这吋在行车荷载的反复作用下，路面不但易产生裂缝，而且会产生龟裂。沥青面层自身产生裂缝的原因是多种多样而又复杂的，尽管我们分别讨论各种裂缝的产生原因，但在路面实际使用过程中的裂缝是由上述诸因素综合作用产生的。当面层表面降温梯度大时，产生的温差应力也大，而且沥青面层表面受到气候降温的循环作用，材料容易老化，抗拉能力降低，再加上交通荷载的反复作用，沥青层表面经受着“拉一压一拉”的疲劳过程，材料性能进一步恶化。在上述因素的综合作用下，整个沥青面层容易产生裂缝，产生裂缝后也会继续扩展，最终贯通。3施工期沥青面层开裂原因分析3.1沥青面层的温缩裂缝温度裂缝与半刚性基层无关，裂缝从沥青面层开始形成，

6、向纵深发展，形成机理如下：在寒冷和较寒冷地区，一旦气温大幅度下降，在沥青面层中沿纵深方向产生温度梯度，常常伴随的大风使与大气直接接触的沥青面层的温度降至气温以下。据山西气象资料表明：土壤的最低温度比该天的最低气温要低1〜7°C。而H，沥青面层表面温度变化率最人，随深度而逐渐降低。因此，在人风降温过程中，沥青面层表面产生的温度收缩应力最大。一旦这个应力超过沥青面层中某一薄弱面（或点）混合料的抗拉强度，沥青面层的表面首先要开裂。另外在南方地区，夏季由于骤降暴雨，使沥青面层温度在短吋间内降低30°C左石，使沥青面层产生较大的温度收缩应力，这种温度应力的反复作用可使沥青面层表面产生温度疲劳裂缝

7、。沥青面层的表面一旦开裂，当再一次降温会使在裂缝的尖端产生大的应力集中，使裂缝向下延伸穿透整个沥青面层。由光弹试验分析得到沥青面层表面，已有裂缝吋应力集中情况如图1所示。图1沥青面层表面已有裂缝时应力集中（降温30'C）由于沥青面层表面温度与底面温度的差别以及面层底面与基层面的粘结作用（后者使面层底部的收缩受到更多的约束），裂缝常是上宽下窄，其开裂过程如图2所示。由于裂缝已到基层的表面，下一次的降温过程，裂缝的再一次扩展将给基层产生附加应力&s