瀝青混凝土路面溫縮裂縫的成因及防治措施

郭斌

摘要：我國社會經濟飛速提升，各個地區對于道路工程投入了較大的力量，瀝青混凝土也廣泛用于道路工程中。溫度裂縫作為眾多裂縫中的一種對道路路面影響大，會影響貨運、客運的舒適性與安全性。文章對文縮裂縫的現象、影響因素進行了分析和探討，提出了防治溫縮裂縫的幾種方法。

關鍵詞：溫縮裂縫;降溫幅度;疲勞破壞;厚度

隨著社會經濟不斷發展，人們生活水平的提高，對客運、貨運的要求日益增高，使得對公路路面平順度的要求越來越高。大量數據顯示，瀝青混凝土路面經常存在各種裂縫病害，這些裂縫病害會嚴重影響運輸的安全與旅客的舒適性，特別地下水會沖刷路基，影響公路的整體穩定性。溫縮裂縫是常見的導致路面裂縫的病害因素。

1、影響路面溫縮裂縫發展的因素

1.1 降溫幅度的影響

瀝青混凝土路面產生溫縮裂縫的最主要原因之一就是溫度的急劇變化。因為瀝青混凝土材料為感溫材料，當瀝青混凝土路面處于一個溫度急劇降低的環境中時，其溫度應力的變化會隨溫度的降低而迅速增大，當由溫度應力而產生的收縮變形超過瀝青混凝土路面的最大允許形變時，路面會產生橫向溫縮裂縫。根據韓碩等的研究表明，溫縮裂縫的發展與降溫幅度的關系如下圖所示。

如上圖所示，當溫度下降5℃的時候其溫度應力值在1.24MPa左右，而瀝青混凝土路面的最大溫度應力值為2.5MPa，因此溫度降低5℃時瀝青混凝土表面不會產生裂縫;當溫度下降10℃時，其溫度應力值為2.56MPa左右，接近瀝青混凝土面層的最大應力值，此時在路面上開始出現裂縫;當溫度下降到15℃時，溫度應力在3.86MPa左右，此時路面裂縫開始逐步發展;當溫度下降分別到達20℃和25℃時，此時最大溫度應力在6.6MPa左右，路面裂縫急劇增多。因此，瀝青混凝土路面的裂縫會隨著降溫幅度的增加而發生明顯的變化，當降溫幅度急劇加快時，路面更易產生裂縫。

1.2 瀝青面層勁度模量的影響

勁度模量是瀝青性質的統一、簡便的綜合評價體系，是瀝青在一定時間和溫度條件下，應力與總應變的比值。瀝青勁度模量的不同也會影響溫縮裂縫的形成與發展。瀝青在溫度由低到高環境中，其勁度模量變化由大到小。當溫度低時，瀝青表現為脆硬性，路面抵抗變形的能力降低;當溫度升高時，瀝青由脆硬性變為粘彈性體，抵抗路面變形的能力有所提升。

根據韓碩等的研究表明，勁度模量與溫度應力的變化曲線如下圖。

從圖中可知，在不同勁度模量的瀝青面層中，面層的的勁度模量越大瀝青混凝土路路面面層的溫度應力也越大，當面層溫度應力超過瀝青面層的標準值時，瀝青混凝土路面面層出現溫縮裂縫。因此瀝青混凝土路面運用進度模量不同的瀝青面層，也會對路面面層造成影響，瀝青面層模量的增加所帶來的溫度應力值也隨之增加，超過瀝青面層抵抗變形的最大應力值時就會出現溫縮裂縫。

1.3 面層厚度的影響

瀝青混凝土面層厚度同樣也會對溫縮裂縫造成影響，裂縫的具體表現不是裂縫的發展，而是裂縫數量的變化。瀝青混凝土面層厚度不同的情況下，其面層溫度應力變化不大，但是都已達到瀝青混凝土面層材料的極限抗拉強度值，裂縫依然存在。隨著面層材料厚度的增加，瀝青混凝土面層出現溫縮裂縫的數量逐漸減少，因此，瀝青混凝土面層材料的厚度的變化不僅會出現溫縮裂縫還會隨著面層材料厚度的不同減少或增加出現溫縮裂縫的數量，從而對路面造成影響。

1.4 溫度疲勞的破壞

溫度疲勞是指由于溫度反復的升降導致瀝青混凝土路面面層材料溫度應力疲勞，使其極限抗拉強度變小，最終產生裂縫。這種情況主要發生在日夜溫差大的地區或由于在使用年限內氣溫的反復升降。瀝青混凝土路面面層材料在路表循環變溫的情況下，路面最終會形成裂縫，并且會向下層逐漸擴展。根據王金昌對瀝青混凝土路面疲勞變溫損傷的分析中可以得出，兩種長度的裂縫分別在相同的循環變溫次數下，裂縫的變化情況都是在低溫時裂縫擴展迅速，溫度稍高的情況下裂縫幾乎不擴展，但循環的過程中會使面層材料產生疲勞破壞加劇了裂縫的開展，會使瀝青混凝土道路使用壽命降低，這對路面有很大的影響。

2、瀝青混凝土路面溫縮裂縫防治措施

2.1 選擇使用SBS改性瀝青等溫度明感性較小的材料

由于瀝青路面在溫度的升降過程中會產生熱脹冷縮的現象，特別是低溫狀態下的瀝青路面最容易產生溫縮裂縫。此時我們可選擇對溫度敏感性小的瀝青材料，從而減少瀝青混凝土路面的溫縮裂縫。普通的瀝青材料溫度敏感性較大，不易于直接使用，在使用前可以采用一些方法改善普通瀝青的性能，使得瀝青在工程中能夠得到廣泛的使用。

2.2 根據車流量確定合理的面層厚度

瀝青混泥土路面面層厚度對溫縮裂縫的產生有著較大的影響，研究表明瀝青混泥土面層厚度在15cm以上時，就會較大程度的較少由于溫度疲勞而產生的裂縫，并且還能提高車輛對路面剪應力的承受能力。對于高速公路來講，一般瀝青混凝土的厚度根據車流量的大小控制在12cm至18cm左右適宜。所以選擇適當的瀝青面層厚度，能有效的防治由低溫引起的路面面層開裂，同時還能對半剛性基層的開裂中的反射性裂縫起到一定的阻礙作用。

增設橡膠瀝青應力吸收層

對于溫度疲勞引起的表面裂縫的出現與發展，可以在路面層與下層之間增設應力吸收層，利用橡膠瀝青與碎石及其他集料制作應力吸收層，能減少瀝青混凝土路面裂縫的出現及發展，同時還能降低裂縫處應力，從而延緩裂縫的開展。用橡膠瀝青等集料制作的應力吸收層還能有效的阻止水的通過，并且提升了瀝青混凝土的黏附性，還降低了工程施工難度。

3、結論

通過以上的論述，對溫所裂縫的現象、產生、影響因素及防治方法進行了分析和總結，在許多工程中，都會出現溫縮裂縫，這對工程質量及道路工程的使用年限等都會起到很大的影響，還能影響貨運及客運的舒適性。對溫縮裂縫的產生施工單位應注意分析發生的原因，并有針對性的進行處理，嚴格施工過程檢驗與考核，降低裂縫的出現幾率，防治裂縫的開展。

參考文獻

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