瀝青混合料低溫抗裂性的防治措施探討

白 愛(ài) 萍

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030002)

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·建筑材料及應(yīng)用·

瀝青混合料低溫抗裂性的防治措施探討

白 愛(ài) 萍

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030002)

從溫縮裂縫與反射裂縫兩方面，分析了瀝青路面出現(xiàn)裂縫的原因，并探討了路面設(shè)計(jì)施工中，提高瀝青混合料低溫抗裂性的措施，從而提升路面的承載力，避免路面病害現(xiàn)象的發(fā)生。

瀝青，路面，抗裂性，溫縮裂縫，反射裂縫

1 概述

在20世紀(jì)90年代末期，對(duì)道路結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度考慮的較少，在設(shè)計(jì)和施工后修筑完成的道路結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度偏小，隨著道路交通量的日益增長(zhǎng)，原結(jié)構(gòu)層已不能滿足因交通量及軸載作用而產(chǎn)生的諸多開(kāi)裂現(xiàn)象，一開(kāi)始表現(xiàn)為縱向裂縫，如不采取處理措施，就會(huì)逐漸發(fā)展為網(wǎng)裂，這一類裂縫在中、低等級(jí)路面中常見(jiàn)，但是近幾年在等級(jí)較高的道路中已普遍采用半剛性基層，對(duì)于保證基層強(qiáng)度有了足夠的載體，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求也越來(lái)越高，荷載及交通量裂縫已不是主要病害。相反，一些與荷載作用無(wú)關(guān)的溫縮裂縫及半剛性基層引起的反射性裂縫越來(lái)越多，此類裂縫多表現(xiàn)為橫向裂縫，經(jīng)研究分析這些裂縫的出現(xiàn)與瀝青及瀝青混合料的抗裂性能有很大關(guān)系。

2 溫縮裂縫

1)溫縮裂縫主要是由于溫度的突然降低，混合料的內(nèi)部應(yīng)力松弛性能趕不上外部溫度下降產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，當(dāng)自身收縮應(yīng)力超過(guò)了混合料的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)所產(chǎn)生的裂縫。

2)溫縮裂縫對(duì)材料的要求。瀝青混合料在低溫時(shí)抵抗變形的能力在很大程度上取決于瀝青原材料的低溫特性、瀝青與礦料的粘結(jié)強(qiáng)度、混合料的級(jí)配類型以及瀝青混合料的均勻性，所以在選擇合理的配合比，選用與瀝青粘結(jié)良好的集料和施工工藝的同時(shí)，還可以考慮采用稠度低、塑性大的瀝青來(lái)提高瀝青混合料的低溫變形能力。

a.瀝青材料的低溫特性。瀝青在低溫時(shí)表現(xiàn)為脆性破壞，通常認(rèn)為針入度越大，瀝青脆點(diǎn)低、抗裂性能也越好，然而在我國(guó)許多瀝青的脆點(diǎn)并不高，但是路面的開(kāi)裂情況卻很嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)常規(guī)所說(shuō)的脆點(diǎn)是瀝青結(jié)合料在低溫條件下脆裂時(shí)的溫度，主要表征的是在載荷作用下路面的開(kāi)裂模式。而溫縮裂縫是由于瀝青路面在急劇降溫過(guò)程中出現(xiàn)收縮，在路面內(nèi)部形成的溫度應(yīng)力超過(guò)了瀝青混合料的自身收縮能力，所造成的溫度應(yīng)力積聚達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí)發(fā)生的路面破壞，而我們關(guān)注的重點(diǎn)指標(biāo)應(yīng)是瀝青的收縮開(kāi)裂溫度，即另一種脆點(diǎn)溫度。它要求的試驗(yàn)規(guī)程是瀝青膜在一定的厚度情況下承受多次溫度急劇變化時(shí)產(chǎn)生的裂縫情況，能夠真實(shí)的評(píng)價(jià)瀝青混合料在低溫狀態(tài)下的裂縫形成情況。

所以在選用瀝青時(shí)要注意產(chǎn)地的選擇，在低溫嚴(yán)寒地區(qū)選用針入度較大、粘度較低的瀝青，這樣在滿足冬季瀝青路面的低溫開(kāi)裂條件時(shí)，又能符合夏季高溫穩(wěn)定性的要求，還要選用溫度敏感性小的瀝青，防止瀝青路面溫度開(kāi)裂現(xiàn)象的發(fā)生。現(xiàn)在廣泛采用的改性瀝青就是一種應(yīng)力松弛性能很好的聚合物。

b.瀝青與礦粉的粘結(jié)強(qiáng)度。在瀝青混合料中加入的礦粉與瀝青形成的粉膠比粘度要比單體瀝青的粘結(jié)能力大很多，游離瀝青的粘度敏感性較大。影響瀝青混合料的粘結(jié)力及高溫穩(wěn)定性原因之一為礦粉的摻量，在施工規(guī)范中對(duì)礦粉的細(xì)度有明確的要求，不能少于最小規(guī)定范圍。當(dāng)瀝青混合料中小于0.075 mm的顆粒較少時(shí)，也就是說(shuō)瀝青混合料中的填料用量少，與填料用量多時(shí)相比較，混合料的感溫性變大了，瀝青混合料中通過(guò)0.075 mm篩孔量少時(shí)路面所產(chǎn)生裂縫變多。瀝青混合料粗、中、細(xì)的劃分關(guān)鍵就是細(xì)集料含量的多少，當(dāng)細(xì)集料含量減少時(shí)會(huì)成為透水性大的混合料，當(dāng)作為上面層使用時(shí)會(huì)加速瀝青的老化進(jìn)程，促進(jìn)混合料的早期裂縫發(fā)生。

c.級(jí)配類型以及瀝青混合料的均勻性。對(duì)不同規(guī)格型號(hào)的瀝青混合料進(jìn)行溫度敏感性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，混合料的溫度因級(jí)配的不同應(yīng)力有較大的差異。溫度應(yīng)力減小與應(yīng)力松弛極限溫度升降相關(guān)，中粒式比細(xì)粒式的溫度應(yīng)力快，瀝青碎石比瀝青混凝土的更低，破壞時(shí)的溫度應(yīng)力差異致使路面發(fā)生破壞但這些是由于混合料的內(nèi)部缺陷多不同而形成的，但破壞形式卻無(wú)太大差別。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)間斷級(jí)配及密級(jí)配的中粒式比瀝青砂和細(xì)粒式瀝青混凝土的裂縫多，所以說(shuō)礦料級(jí)配與路面橫向開(kāi)裂是有一定關(guān)系的。

d.瀝青及集料的控制。原材料要選用集料中吸水率小的，粗集料的吸水率不大于2%，采用純機(jī)械軋制的碎石集料拌制瀝青混合料，瀝青用量應(yīng)嚴(yán)格控制最佳用量在允許范圍內(nèi)，當(dāng)在±0.5%范圍內(nèi)時(shí)對(duì)裂縫影響小，若混合料中的瀝青含量超過(guò)允許值較多時(shí)對(duì)低溫抗裂性有益，但對(duì)高溫穩(wěn)定性會(huì)有負(fù)作用。

3 反射裂縫

當(dāng)路面的柔性下承層產(chǎn)生裂縫時(shí)，裂縫在荷載作用下的拉應(yīng)力比沒(méi)有裂縫處的應(yīng)力增大，超過(guò)了瀝青混合料的極限抗拉強(qiáng)度，瀝青面層會(huì)隨著開(kāi)裂。瀝青面層的早期破壞根源是反射裂縫，從而使路面的維修周期縮短，也減少了路面的服務(wù)年限。

半剛性基層比柔性基層的溫度變化小，與瀝青面層的粘結(jié)性主要通過(guò)透層油來(lái)連接，而透層油的滲透深度并不是很理想，有時(shí)甚至根本沒(méi)有滲透下去，由于半剛性基層中水泥的含量對(duì)干縮、溫縮影響較大，在自身內(nèi)部應(yīng)力作用下基層表面就會(huì)產(chǎn)生橫向裂縫。當(dāng)基層與面層的粘結(jié)性能差時(shí)，面層有形成一定的自由伸縮變形的可能，當(dāng)混合料的應(yīng)力松弛性能不能得到充分的發(fā)揮時(shí)，無(wú)法將內(nèi)部溫度應(yīng)力有效的傳遞到基層中，而在瀝青路面面層內(nèi)部集中，致使開(kāi)裂現(xiàn)象在面層中產(chǎn)生。如何減少收縮裂縫在半剛性基層產(chǎn)生的反射縫，應(yīng)在設(shè)計(jì)施工中著重考慮以下幾方面：

4 結(jié)語(yǔ)

瀝青路面低溫抗裂性是瀝青混合料的一個(gè)很重要的工作特性，其產(chǎn)生裂縫的因素也很復(fù)雜多樣，受多種因素的制約不可能從根本上完全解決，以上觀點(diǎn)只是筆者在工作中的一些發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí)的總結(jié)，希望能在實(shí)際的工作中予以借鑒并能予以發(fā)揚(yáng)。

[1] 沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2] 張宜洛.瀝青路面施工工藝及質(zhì)量控制[M].北京：人民交通出版社，2013.

[3] 張登良.瀝青與瀝青混合料[M].北京：人民交通出版社，1999.

On prevention measures of low-temperature crack-resistance of asphalt mixture

Bai Aiping

(TaiyuanMunicipalEngineeringCompany,Taiyuan030002,China)

From the temperature shrink cracks and reflection cracks, the paper analyzes the reasons for the cracks on the asphalt roadbed, and explores the measures to enhance the low-temperature crack-resistance of the asphalt mixture in the roadbed design construction, so as to promote the roadbed loading capacity and avoid the roadbed diseases.

asphalt, roadbed, crack-resistance, temperature shrink crack, reflection crack

1009-6825(2016)18-0102-02

2016-04-18

白愛(ài)萍(1978- )，女，工程師

TU535

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