沥青路面裂缝类型及结构层疲劳断裂性能影响因素分析

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1、沥青路面裂缝类型及结构层疲劳断裂性能影响因素分析摘要：分析沥青路面裂缝的主要类型有：自下而上荷载疲劳裂缝、自上而下荷载疲劳裂缝、反射裂缝、低温裂缝和温度疲劳裂缝，指出形成荷载型裂缝的主要原因有：沥青路面结构层层底弯拉应力超过材料的容许弯拉应力；钢桥面铺装表面的负弯矩作用；集中于沥青路面轮迹带附近的剪切、弯拉等复杂的力学作用。随后对沥青路面结构层材料疲劳断裂性能的影响因素进行分析，发现主要影响因素有：沥青胶浆的疲劳断裂性能；空隙率及其分布；矿物级配及集料颗粒分布；沥青胶浆与集料颗粒界面粘结性能。关键词：沥青路面，裂缝，疲劳断裂1.沥青路面裂缝类型开裂是沥青路面常见的一种损坏形

2、式，开裂的原因是多方面的，有可能是荷载的原因，有可能是下卧层不均匀或开裂的原因，有可能是低温收缩的原因，有可能是高低温变化导致疲劳的原因，也有可能是两种或者多种原因的综合作用，但是裂缝的基本形式主要有以下四种，见图1：自下而上荷载疲劳裂缝、自上而下荷载疲劳裂缝、反射裂缝、低温裂缝和温度疲劳裂缝。沥青路面的裂缝按其在路面上的空间分布形式可以分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝；按其是否由荷载原因引起可以分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝。荷载型裂缝按其在竖向的扩展路径又可分为自下而上裂缝和自上而下裂缝，自下而上扩展裂缝是符合路面结构层底受弯，在层底弯拉应力大于材料的容许弯拉应力时开裂破

3、坏，并逐渐向上扩展理论的一种典型的路面疲劳开裂形式，由结构层底面拉应力引起的疲劳破坏首先从底基层、基层或者面层产生疲劳破坏，在车辆荷载的反复作用下，裂缝逐渐向上扩展至表面，随着沥青路面的厚度逐渐增加和柔性基层的逐渐使用，该种裂缝形式逐渐减少；自上而下扩展裂缝，近来更多确认产生于沥青路面表面沿轮迹带方向，由表面扩展进入面层、基层及以下路面结构层里，在路面表面经常表现为纵向裂纹。（a）自下而上载荷疲劳裂缝（b）自上而下载荷疲劳（c）反射裂缝（d）低温裂缝和温度疲劳裂缝图1沥青路面裂缝的主要形式下面就荷载型裂缝和非荷载型裂缝分别对沥青路面裂缝的成因进行分析。形成荷载型裂缝的主要原

4、因有：（1）沥青路面结构层层底的拉应力大于材料的容许拉应力。这种裂缝从下往上扩展，一般为横缝，是一种经典的沥青路面荷载开裂形式。（2）正交异性钢桥面铺装层顶部受到的负弯矩作用而产生疲劳开裂，多见于行车道的车轮附近和两车轮中间。（3）剪切、弯拉、撕拉等复杂的力学作用。这种裂缝多为纵缝，多见于车轮附近以及两个车轮之间的路面，容易发生在交通量大的较薄的沥青路面另外在交通量大的柔性基层沥青路面和较厚沥青层的半刚性沥青路面的表面也容易发生。（4）路面的整体承载能力不足。形成非荷载型裂缝的主要原因有：（1）路基的不均匀沉降。在道路拓宽时，新旧路基衔接不好时产生差异沉降可能会导致沥青路面

5、产生纵向裂缝；软基或者高填方路基处理不好也会产生差异沉降，从而可能导致沥青路面开裂。（2）基层裂缝的反射。基层的裂缝一方面可以在交通荷载的作用下反射到路面，另一方面可以在基层裂缝在温度应力的作用下继续张开时由于基层和面层的摩擦约束力在面层内引起的拉伸应力超过面层材料的抗拉强度而产生面层开裂，一般多是在两者的综合作用下基层的纵向裂缝反射到路面。（3）低温收缩作用。在寒冷的天气里，沥青路面的材料会产生收缩，可能会促使沥青路面开裂。另外，在寒冷天气中，上层的温度比下层的温度低，结果因深度不同而收缩量不同，会引起路面的翘曲，自然会对路面材料施加翘曲应力，有可能使得沥青路面开裂，裂缝

6、多为横缝。（4）温度疲劳作用。因季节、早晚气温的不同，而频繁、交替的使沥青路面材料收缩、膨胀，从而可能产生温度疲劳裂缝，裂缝多为?逊臁?温度疲劳裂缝和低温裂缝可通过选择合适的胶结物加以控制。反射裂缝可通过改善基层及以下各层的均匀状况，使用柔性基层，设应力吸收层的办法加以控制，另外，沥青路面结构层的抗疲劳断裂能力的增强也会对反射裂缝的扩展起到阻止或者延缓的作用。荷载疲劳裂缝的控制一方面需要设置合理的路面结构，另一方面更需要沥青路面结构层具有很好的抗疲劳断裂性能。2沥青路面结构层材料疲劳断裂性能影响因素分析近代某些研究认为沥青混合料是一种多级空间网状结构的分散系。它是以粗集料为

7、分散相，分散在沥青砂浆介质中的一种粗分散系；同样，沥青砂浆是以细集料为分散相，分散在沥青胶浆介质中的一种细分散系；沥青胶浆是以填料为分散相，分散在沥青介质中的一种微分散系。沥青路面结构层的疲劳断裂破坏机理极其复杂，影响沥青混合料疲劳断裂性能的因素众多，并且各因素之间相互作用。将影响沥青混合料疲劳断裂性能的因素按其所表征的特性不同分为外部因素和内部因素两大类。将那些用于表征外在环境（条件）状态的因素统称为外部因素，外部因素主要包括荷载形式和大小、温度、湿度、下卧层的强度和刚度等；而那些用于表征沥青路面结构层混合料内在