浅谈半刚性基层沥青路面裂缝形成机理

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1、浅谈半刚性基层沥青路面裂缝形成机理　　【摘要】本文从半刚性基层的特性出发，分析了其各种类型裂缝的形成机理。【关键词】半刚性基层；裂缝形成机理一、引言由于半刚性基层具有强度高、水稳性和冰冻稳定性好、刚性较大等优点，此外，由于半刚性基层材料板体性好，利于机械化施工且工程造价低，能适应重交通发展的需要，因而，我国高等级公路建设中越来越多地采用了半刚性材料基层和底基层。目前我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用了半刚性材料，并且在我国今后高等级公路建设中，半刚性基层材料仍将成为路面基层的主要材料。7然而，随着半刚性基层沥

2、青路面的大量应用，在实际使用过程中出现了不少问题，尤其是裂缝问题日益突出，并成为该结构的主要缺陷。国内已建成高速公路使用调查表明，通车后一年最迟两年均出现了大量裂缝，裂缝率最高达640m/1000m2。就目前的研究现状来看，引起路面开裂的原因有很多，有面层材料方面的、基层材料方面的、设计方面的、施工方面的以及环境方面的，对路面裂缝所采取的防治措施也是分别针对上述几方面的。从第一章对半刚性基层路面裂缝危害的详细阐述可以看出，深入系统地研究和探讨半刚性基层裂缝产生的具体原因并采取相应有效的防治措施，将有益于延长路面的使用寿命，使

3、半刚性基层路面发挥其更好的使用性能，以适应我国公路事业迅速发展的需要。二、半刚性基层沥青路面裂缝的主要类型沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的，影响裂缝轻重的主要因素有：沥青和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交通量和车辆类型以及施工因素等。按路面开裂的形式路面裂缝可分为：横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝；但就沥青路面开裂的主要原因而论，主要分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。非荷载型裂缝又可分为沥青面层自身的温缩裂缝和由基层温缩、干缩、疲劳引起的面层开裂。沥青面层自身的温缩裂缝包括低温收缩裂缝和由于温度反复

4、升降导致的温度应力疲劳裂缝。由基层温缩、干缩和疲劳引起的面层开裂形式主要是反射裂缝和对应裂缝。在上述诸多类型的裂缝中，非荷载型裂缝是最主要的，尤其是由半刚性基层材料温缩和干缩引起的裂缝问题最为严重。三、半刚性基层沥青路面裂缝形成机理1.荷载型裂缝7荷载型裂缝主要是由于行车荷载作用而产生的，在车轮荷载作用下，路面回弹弯沉值逐渐增大，半刚性基层的底部产生弯拉应力，当此弯拉应力大于半刚性基层材料的抗弯拉强度时，半刚性基层底部就很快发生开裂，半刚性基层整体结构被打破。在行车荷载的反复作用下，在裂缝尖端会产生很大的应力集中，底部的裂缝

5、会逐渐扩展到上部，并使沥青面层也开裂破坏。荷载型裂缝通常表现为稠密的纵向裂缝和网状裂缝，严重的会出现车辙或沉陷。荷载型裂缝在中、低级公路及一些超载较严重的高等级公路轮迹处常见。从调查结果可知，高等级公路中这种裂缝并不多见，原因是这种裂缝的产生往往是由于结构层强度不足造成的，而我国大多数高等级公路采用半刚性基层，这种结构恰恰具有高强度的优势。2.沥青面层自身的温缩裂缝（1）低温收缩裂缝7此种裂缝多发生在冬季，夏季在较高温度条件下，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。但在冬季，随着温度下

6、降，沥青混合料变得越来越硬，在路面结构上产生温度梯度，并开始收缩。由于沥青面层在路面结构中是受约束的，当气温大幅度下降时，沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，因沥青面层不是绝对的等厚，在较薄处沥青面层就产生拉应力。开始时，由于沥青混合料的劲度相对较低，这个拉应力较小，但随着进一步的降温，在低温状态下沥青混合料的劲度增加，从而伴随了收缩的进一步增加。当沥青面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过了沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变，沥青面层就会开裂。沥青面层表面一旦开裂，随着持续的低温或下一次降温的到来，在裂缝的尖端会产生较

7、大的应力集中，致使裂缝向下延伸并逐渐穿透整个沥青面层。（2）温度疲劳裂缝这种裂缝主要发生在太阳照射较强烈，日夜温差比较大的地区。在这些地区，沥青面层白天温度与夜间温度之差相当大，在沥青面层中会产生较大的温度应力。由于长时间温度反复升降，这种应力反复循环地作用在面层中，导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变或劲度模量变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度，在沥青面层的薄弱处首先开裂，使路面产生疲劳裂缝。在我国7、8月份，大部分地区是多雨季节，当赤日炎炎时沥青表面的温度可高达50

8、℃～60℃，忽而天气骤变，使气温在较短时间内下降许多，这样就在沥青表面产生较大温度应力。由于沥青的质量及沥青面层厚度不均匀性，在沥青面层较薄处，会因这种反复作用使沥青面层产生温度疲劳裂缝。3.半刚性基层裂缝形成机理7半刚性基层的裂缝是由其温度收缩、干燥收缩和疲劳荷载作用产生的，而疲劳荷载作