沥青路面低温的开裂影响因素及改善措施

摘要：沥青路面的低温开裂是沥青里面的主要病害形式之一，本文着重介绍了沥青路面低温开裂的发生机理机理，以及对沥青面层低温裂缝的主影响要因素进行了比较全面而系统的分析。针对在开裂机理和影响因素的基础上，并提出有效改善沥青路面低温开裂的主要改善措施从而可以提高路面的使用寿命。

关键词：沥青路面；低温开裂；影响因素；改善措施

0引言

随着国民经济的发展，我国的交通基础建设快速发展以及交通量的不断上升，那么对路面的质量要求也越来越高。经过大量的调查表明，在环境和荷载的作用下，沥青里面的低温开裂成为路面的主要病害之一。目前，我国的高等级公路多采用半刚性基层沥青路面，强基薄面的设计指导以及半刚性基层造价低廉的原因，就会使路面产生裂缝。裂缝本身对沥青面层使用性能影响不大，但裂缝一经出现，水分便乘机而入，水分的侵入不仅会冲刷基层，造成唧浆，而且还会深入底基层，软化基层甚至土基，使得整个路面结构承载力下降，引起路面的进一步开裂、病害迅速恶化，导致沥青面层结构出现早期破坏，大大缩短路面结构的使用寿命。

1沥青路面低温开裂机理分析

在多种因素的作用下，沥青路面低温将会产生很多破坏形式，如图1所示的常见形式，经过大量的调查分析，沥青路面低温开裂机理主要有三个方面：

一种是由于气温骤降造成面层温度收缩，在有约束的沥青层内产生的温度应力超过沥青混凝土抗拉强度时造成开裂。在一般温度条件下，由于沥青混合料具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不至于产生过高的温度应力。当气温骤降时，由于沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，超过混合料的极限拉伸应变，便产生开裂。

低温开裂的另一种形式是温度疲劳裂缝。温度反复升降导致温度应力疲劳使混合料的极限拉伸应变变小，又加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，故可能在比一次性降温开裂温度高的温度下开裂。

低温开裂的第三种形式，是由于水泥、石灰、粉煤灰稳定类的半刚性基层收缩，或者已经开裂了的半刚性基层在裂缝部位的应力集中与沥青面层低温收缩、荷载作用产生的综合作用，使温缩裂缝产生。

图1 常见沥青路面低温开裂的形式

2沥青路面裂缝类型及影响因素

沥青路面产生裂缝的原因很多，裂缝的种类也是多种多样的。据统计，对我国沥青路面出现的裂缝分类见表1。

沥青路面温宿产生的裂缝是路面开裂形式中破坏最广泛的，从沥青路面的温度裂缝而言，裂缝的发生与沥青结合料和沥青混合料的低温抗裂性能直接相关，影响沥青面层温缩裂缝的因素主要有：1）材料因素：由于沥青的温度敏感性、劲度、针入度、延度、老化、含蜡量对温度裂缝起到关键作用。因此，沥青时影响沥青路面低温开裂的主要影响因素。沥青混合料设计时确定的沥青用量、矿料组成级配、集料品种、孔隙率对温度裂缝起到重要作用。2）环境因素：气温越低，沥青路面越容易产生温度裂缝。沥青面层顶部与底部的温度差越大，产生的温度应力越大，路面越容易开裂。3）路面结构：现场调查结果表明，窄路面比宽路面的温度裂缝间隔小。面层厚度越大，越不容易开裂。使用透层油来增强面层与基层间的粘结，可以减少温度裂缝。另外，如果面层与基层的结合不紧密，面层的温度应力无法传递到基层中，而在面层内部积聚，容易产生开裂。4）其他因素：由于荷载的搓揉压实，交通流大的路段温度裂缝开始可能较少，但随路龄的增长，车辆荷载的反复疲劳作用将使裂缝增长加快。除此之外，施工时用钢轮碾压低劲度的沥青面层会产生横向微裂缝。事后可能在这些微裂缝处出现温度裂缝。

3主要改善措施

1）应力吸收层

目前，国内外对防裂材料的研究主要集中在低弹性模量、高韧性的应力吸收材料上，用这种材料铺设的应力吸收层从结构的角度延缓了裂缝尖端的应力集中，因此起到了较为明显的防裂效果。根据断裂力学的理论，如果面层与基层完全失去粘结就可以完全消除由于基层开裂而对沥青面层的应力集中，但是这种方法在现实中是不可能的，采用低模量的中间夹层却是可以实现的。采用的中间夹层通常具有较低的弹性模量且能承受很大的应变而不破坏，在路面结构中它能依靠自身的塑性变形来吸收应力，不致把很大的应变传递到面层上。

2）改性剂

研究表明，PE改性剂可以明显的改变沥青的性能，随着PE量的增加，改性之后的沥青的延伸度减小，而改性后的沥青的冻断应力在5Mpa以上，同时，其冻断温度最低为-34.2℃，因此，选用PE改性沥青混合料铺筑路面能够更好的抵抗路面的低温开裂现象。

3）纤维增强

纤维的咬合效应对于沥青基体裂纹扩散起到阻滞作用。纤维具有很高的抗拉强度和断裂延伸率，并且对温度的敏感性很低。当混合料在低温时产生裂缝时，纤维跨越裂缝使得裂缝中的能量释放，对裂缝的扩展起到约束作用，从而混合料强度有所提高。

纤维沥青混合料在受力过程中，纤维的受力是通过沥青传递的。当外界作用力时，因纤维受到拉伸发生拉伸变形，外界作用消失后，将发生弹性恢复，具有促使混合料恢复原来形态的趋势，增强了材料的自愈能力，减小外力作用引起的损伤，从而改善材料的抗裂性能，提高了低温性能。

4结语

沥青路面的低温裂缝严影响路面的使用性能和使用寿命，对经济和社会造成很大的影响。低温开裂的影响因素很多，应该严格控制原材料以及施工工艺，并且在施工之前应该在沥青混合料中添加一些改善沥青路面低温性能的手段，在实际工程的应用过程中，综合考虑工程造价以及路用性能等条件，采用合适的改善方法对工程进行性能改善具有较大的实用性。

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