柔性路面破坏机理研究

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1、柔性路面破坏机理研究柔性路面破坏机理研究朱卫勇（甘谷公路管理段，甘肃甘谷741200）【摘要】柔性路面破坏受交通、气候、日照等自然因素影响，其次，受到材料、温度、施工工艺、路面结构本身特殊性、渠化交通等因素影响，产生了三大类，共计8种破坏形式，分别研究其破坏机理，为今后设计、施工和路面维修工作提供可靠的科学理论。..关键词柔性路面；破坏；机理0引言柔性路面大部分以沥青路面或者沥青混凝土路面出现，由于它具有养护维修方便、技术成熟、行车稳定性和舒适性较好，因此，各级公路大部分为柔性路面。然而，沥青混凝土路面在

2、使用几年后,路面受交通、气候、日照等因素的影响,开始氧化并出现轻微车辙、疲劳裂缝、骨料剥落等路面病害。这些病害经过一个雨季后加速发展和扩大,逐步进入下层,造成整个沥青面层、甚至基层结构的损害，以致柔性路面施工养护任务也越来越重，且占有相当比重的投资额，成为公路行业中另外一个新兴产业。要做好公路施工养护与维修，必须要对各种破坏机理进行研究，分析其破坏类型、破坏形式、破坏时期等。其中常规的损坏主要分为裂缝、变形、表面损坏一级其他损坏四种类型，每一种类型又有很多不同的表现形式1路面裂缝破坏机理路面裂缝是路面破坏

3、的主要类型之一，其中裂缝类主要包括疲劳裂缝、反射裂缝、低温裂缝。疲劳裂缝主要公路在使用阶段后，在车辆荷载长期反复作用下，沥青结构层底拉应力成果材料的疲劳强度，地面边发生开裂，并逐渐扩展到表面而形成。有时在改建公路或者拓宽的交界处，强度质量不均匀，不良的施工搭接以及过大的荷载，其中路面产生疲劳裂缝，在路面上大部分以纵向表现较多。由于半刚性基层的模量很大，造成了路面内的剪应力很大，基层的模量越高，面层内的剪应力越大，荷载的重复作用造成了混合料的剪切疲劳，当伴随沥青迁移现象发生时，剪切疲劳破坏很容易发生，内部松

4、散就是剪疲劳损坏的外在表现，从相关设计理论可知，半刚性基层沥青路面的结构层设计，基层与沥青面层的模量比宜在1.5～3之间，基层与底基层的模量比不宜大于3.0，底基层与土基模量比宜在2.5～12.5之间，主要是各层模量比过大，容易出现的剪切疲劳破坏（如图1）。龟裂是在路面局部区域内，龟纹状的交错裂缝。龟裂是路面结构在重复荷载作用下的疲劳损坏，是结构强度不足的体现，属于结构性破坏，基层松散破坏、面层疲劳老化。基层面层整体维修（如图2）。反射裂缝一般都是横向裂缝，但是当路面宽度很大时，反射裂缝也表现为纵向裂缝，

5、应为当路面很宽时，横向的收缩也足以造成基层的开裂并反射到路面。主要由于我们近年来，重型交通荷载不断升级，为确保承载能力，节约造价，近年来强调了强基薄面的主导思想，路面基层强度过分提高，材料由原来的3~5%水泥剂量水泥稳定砂砾改为级配碎石，半刚性基层的模量很较大。基层由弹性变为刚性，在重型车辆荷载作用下，产生较大竖向位移，竖向位移超过了容许位移，导致基层先开裂，带动面层后开裂（如图1）。收缩裂缝主要表现为低温缩裂。特别在北方地区，当气温下降速率较大，沥青类路面材料因急剧收缩受阻，产生较大拉应力，若拉应力成果

6、抗拉强度时，面层就会拉裂，路面纵向尺寸远远大于横向尺寸，即纵向约束大于横向约束，出现许多横向裂缝。较低温度对沥青混合料的力学性能也有重要影响，在低温或荷载时间短暂的情况下属于弹性劲度，它用于计算结构内的临界应变，低温时，沥青混凝土路面温度过低，路面以下温度较高，在热量散失存在温度梯度，路表面由于受气温等原因温度率先降低，产生低温拉应力大于材料该温度时容许拉应力，最后出现低温裂缝。通过半刚性基层模量提高，大大增强了路面结构的整体抗变形能力，结构层的基底弯拉应力也变得很小，随着交通量的提高、半刚性基层的质量得

7、到了持续的改进，使其模量很大，路面弯沉很小，过大的基层模量对减少弯沉和面层底面的弯拉应力是非常有益的，但是增加了面层内的剪应力。提高基层模量的方法来提高路面的抗力，减少了弯沉和沥青层底面的弯拉应力，确增大了面层内的剪应力；面层过大的孔隙率又使其强度大大降低，这使得路面发生剪切疲劳破坏的几率大大增加。2路面变形破坏机理沥青路面常规的损坏变形损坏类型，主要包括车辙和沉陷。沉陷是由于基层或者路基的局部压实不足，造成的继续沉降引起路面的大面积沉降（不属于面层的原因）（如图3）。车辙是轮迹带上出现的峡长形凹槽，车辙

8、产生的外因是渠化交通和荷载作用次数的增加，内因是沥青混凝土的高温稳定性和抗塑性变形能力差，在车辆荷载的碾压下产生横向剪切变形流动。高速公路交二级公路明显，高速公路的长、陡坡路段较其他路段明显。高标号沥青铺筑的路面较低标号沥青铺筑的路段明显，普通沥青铺筑的路面较改性沥青铺筑的路面明显。试验表明在连续7天大气温度超过27℃普通沥青铺筑的重载交通的路面就有可能出现车辙，动稳定度，马歇尔稳定度（如图4）。推挤变形当沥青混合料的稳定度较