沥青混凝土路面结构特性与路面形成裂缝的关系分析

摘 要：沥青混凝土路面的施工技术比较复杂，重要的环节包括拌和、摊铺以及碾压等等。相关人员应重视对混凝土路面施工技术的有效控制，以此保证路面工程的质量。当前，由于沥青混凝土路面结构特性导致的路面裂缝现象较为普遍。本文主要针对沥青混凝土路面结构特性与路面形成裂缝的关系进行浅析，仅供参考。

关键词：结构特性 裂缝 成因

前言

随着我国高速公路的迅速发展，公路对于沥青混凝土的运用范围也在逐渐扩大。在使用的过程中，相关人员采取的配合比设计方式也在逐渐增加，以此增强沥青混凝土的功能。但是由于沥青混凝土路面结构特性导致的裂缝现象较为明显。因此，在沥青混凝土路面施工时，应该合理运用各种资源和科学工艺，以此增强完成碾压后的材料紧实度避免裂缝的形成，具体内容如下。

1路面基层

在半刚性路面设计时，首先应该选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小和抗拉强度高的半刚性材料作基层。室内外的试验已经表明，稳定粉粒（小于0.075mm）含量的粒料的抗冲刷性能最好，水泥稳定粒料和密实式石灰粉煤灰稳定粒料是所有半刚性材料中收缩系数最小的材料。应该首先选用这两种材料。

半刚性基层的结构性破坏裂缝是由行车荷载引起的。行车荷载在半刚性基层地面产生拉应力，影响半刚性基层底面拉应力大小的主要内因有：面层的厚度、基层本身的厚度、基层的弹性模量和下承层的弹性模量。

在其他条件相同的情况下，半刚性基层厚度从10cm增加到15cm荷载作用在基层底部产生的拉应力减小到一半。而在其他条件相同的情况下，面层厚度增加到5cm，基层底部的拉应力的减少比例要小得多。

半刚性基层的厚度增加时，其承载能力也迅速增加。实际使用经验表明，半刚性基层的厚度为10cm时，个别重车轮荷载通过就可能使其破坏。当半刚基层的厚度为10cm-12cm时，中型卡车通过几次就会出现裂缝。甚至当半刚性基层像其他类型基层一样铺15cm厚时，如果交通量增长到每天每个车道达150-200辆载重汽车或每车道累计通过82kN俗贾嶂50万次以上是，也可能会损坏。

宽度大的裂缝传荷能力差，容易促使沥青面层开裂，产生反射裂缝。因此，以前不少国家常限制水泥稳定基层材料的抗压强度不超过某一高限值。例如，7d龄期的无侧限抗压强度，在日本不超过4MPa，在前苏联不超过3 MPa等。随着汽车载重量的增大和交通量的大幅增加，在一些道路上，人们往往使设计厚度增大，而需分两层铺筑。分两层铺筑时，往往两层的结合较差，使得完成的半刚性路面不能达到设计使用期就开始破坏。

当半刚性基层下采用半刚性底基层时，两层的刚度也就不会相差很大，基层底部就不会产生大的拉应力和拉应变。由于他们的厚度通常不小于15cm，只有当土基比较弱，其回弹模量与底基层回弹模量之比很小时，在底基层底部才产生值得注意的拉应力。

2沥青面层

沥青面层主要起保护基层不产生干缩裂缝和提供良好行使性能的作用。沥青面层的合适厚度应该保护未开裂的半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温度裂缝。面层厚度随当地的气温、日最大温差和冬季气温条件而变。例如：根据现有路况调查，在河北省的中部和南部，厚7cm以上的沥青面层上的裂缝已主要是温度收缩裂缝。石家庄市用煤沥青做的厚8cm的沥青混凝土面层，甚至在石灰土基上过两个冬季也没有发现任何裂缝。沈-大高速公路，水泥砂粒基层上厚12-15cm沥青面层上的裂缝主要是沥青面层本身的温度收缩裂缝。不同地区的沥青面层厚度应改通过现有半刚性路面的调查来解决。就冻土地区而言，可以采用9-12cm。

3 沥青路面的结构组合设计

半刚性基层上有较厚的沥青面层时，路面表面的裂缝主要是沥青面层本身的温度裂缝，随着裂缝的增长和延伸导致最后基层的破坏，此时由半刚性基层引起的对应裂缝即使有，也是很次要的。较厚面层的半刚性基层材料的水分减少也是相当缓慢。由此而产生的干缩应力比暴露的基层要小得很多，同时会产生明显的应力松弛现象。在一般情况下，铺筑沥青面层前没有干缩开裂的半刚性基层，在铺筑较厚度的沥青面层后也不易产生干缩裂缝。但在铺筑面层前已有干缩裂缝的半刚性基层，在铺筑沥青面层厚继续产生干缩的情况下，原裂缝会继续拉开和扩展。

在新铺未开裂的半刚性基层上为薄沥青面层时，半刚性基层混合料的含水量会逐渐较少，半刚性基层逐渐产生干缩裂缝，从而引起沥青面层开裂，形成反射裂缝。在干缩性大的石灰土基层和水泥土基层上，这种现象最为严重。在干旱地区，同样材料的半刚性基层薄沥青面层，由基层干缩裂缝引起的反射裂缝更为严重。半刚性基层薄沥青路面层内的反射裂缝在我国南方非冻土地区较为普遍。

在已经产生干缩裂缝的半刚性基层上铺筑沥青面层，与在已开裂的老路面上加铺沥青面层相似。在较薄沥青面层的情况下，半刚性基层的裂缝会由于温度应力而是面层底面先开裂，而较快形成反射裂缝。一旦行车产生的拉应力与温度应力相结合，反射裂缝形成更快。在较厚沥青面层的情况下，由于温度应力，基层的裂缝将促使面层表面先开裂，然后逐渐向下传播形成对应裂缝。京津塘高速公路上的一段试验路证明，即使沥青面层厚达到18cm也难于避免产生对应裂缝。

在70年代，应力消减中间层广泛用于试验路，以减少或预防反射裂缝。试验路包括在沥青混合土和水泥混凝土路面上铺上覆层。这样做在经济上是合理的。但是可惜的是虽然理论和室内试验都确定中间层能减少裂缝处的应力，但是还没有开发出一个有证据的充分利用应力消减中间层的设计方法。

沥青面层本身的开裂。当沥青面层表面的温度达到某一负值时，开裂从表面开始，并向下延伸到整个沥青混凝土层。因此沥青质量是重要的影响因素。

沥青结构层相同时，在砂土土基上的沥青路面的裂缝较粘土土基上的沥青路面的裂缝密。有较厚沥青结构层的路面，单位长度内的横缝数量较少。

由于柔性路面承载能力较半刚性材料差，所以当荷载轴数较大时，荷载型裂缝也是在所难免。努斯鲍姆等发现，10cm厚的半刚性材料层的承载能力约为10cm厚粒料层的承载能力的1.5倍；如半刚性材料层的厚度增加到25cm，则其承载力约为同样厚度粒料层的承载力的3.3倍。

4结束语

综上所述，在我国的公路建设中，通常会采用沥青混凝土路面的方式。沥青混凝土路面指的是，把沥青、集料等物质与温度进行搅拌，从而形成沥青混合料。然后进行碾压后可以形成沥青混凝土路面。在沥青混凝土路面施工的全过程中，碾压步骤是非常关键的环节。因此，在沥青混凝土路面组合碾压施工时，应该按照工程标准与规定进行操作，同时应该合理规划配合比，注重摊铺与碾压的过程，以此提高沥青混凝土工程的质量。

参考文献：

[1]沙庆林，高等级公路半刚性基层沥青路面，人民交通出版社1999年8月，第一版。

[2]孙立军，沥青路面结构行为理论， 同济大学出版社，2003年4月第1版

[3]黄卫、钱振东，高等沥青路面设计理论与方法，科学出版社，2001年8月第一版

[4]沥青路面抗裂――设计理论与方法 郑健龙等 人民交通出版社