沥青路面裂缝（论文）

种物理和化学反应同时发生，例如: 氧化，渗出硬化、物理硬化、挥发物的损失，这些因素都可以导致沥青性能的改变: 如较低水平、变得无弹性、较高成团性和脆性，沥青层的抗温度裂缝、抗疲劳破坏、抗松散能力、抗水破坏能力都会逐渐减弱，沥青面层的破坏现象就会逐渐增多，路面就会出现坑凹、松散、开裂、剥落、破裂等种种现象 C、气候因素:

当气温大幅度下降时，沥青材料变得越来越硬 ，并开始收缩，沥青面层的应变能力随着气温的降低而下降，使沥青混合料的应力松驰跟不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大，当沥青面层可产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变，就会产生开裂，这种裂缝一般是横向的。另外，由于半刚性基层易产生干缩性裂缝，所以易导致沥青面层产生反射裂缝。

当白天温度与夜间温度之差相当大，在沥青面层可会产生较大的温度应力。这种温度应力日复一日地反复作用在沥青面层中，使沥青面层产生疲劳开裂。 D、施工因素:

（1）路基压实不均匀，局部未压实，或旧路拓宽时，新旧路基衔接处理不符合技术规范要求，新路基压实度不够，造成路基不同程度的沉陷、滑坡，形成裂缝。

（2）台背填土施工中，未按规范要求施工，易造成自然沉降，在行车荷载的作用下易形成裂缝。

（3）基层施工厚度不足，使路面产生早期结构性破坏；平整度差，使沥青面层厚薄相差较大，引起路面平整度较快降低。

（4）半刚性基层摊铺时随着混合料水分的减少产生干缩应力，形成干缩裂缝。养生不当或养生结束后，不及时洒铺封层或透层油，经暴晒易产生干缩裂缝。基层混合料的离析或碾压不密实，在行车荷载作用下，易产生龟状裂缝。这些基层裂缝，都会使沥青面层形成反射裂缝。

（5）路基或基层、面层结构强度不足，产生沉陷。

（6）基层混合料、沥青混合料摊铺时，接缝处理不好，易造成路面渗水，降低路基路面稳定性和强度，造成局部变形，形成裂缝。沥青混凝土碾压施工时，压实度不足、不均匀，混合料离析、摊铺时温差大等引起的沥青层的空隙率偏大问题，使水渗入到沥青层中，水在高速行车的作用下，会在沥青层内产生破坏作用，造成水破坏。

E、超载因素:

（1）超载车辆引起累计轴次的增大，造成设计弯沉值减小。

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（2）超载造成正常设计的路面基层或底基层抗拉强度不足，层底产生拉裂。 （3）超载车辆在上下坡、刹车时将产生沥青路面层的剪切破坏。

三、沥青路面裂缝应力分析

1．结构性破坏裂缝：

（1）沥青路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。在荷载的作用下，行车荷载在半刚性基层底面产生拉应力，基层的底部就会很快开裂。加上行车荷载的反复作用，基层裂缝会逐渐向上扩展，使沥青面层也产生开裂病害。影响半刚性基层底面拉应力大小的主要内因有：面层的厚度、基层本身的厚度、基层的回弹模量和下承层的弹性模量。试验证明，通过不同的沥青面层厚度和半刚性基层厚度，可得出半刚性基层底部的拉应力与半刚性材料回弹模量间的关系曲线。

（2）当底基层采用半刚性材料，可减小半刚性基层底面产生的荷载拉应力，甚至还小于底面产生的拉应力，这对半刚性基层能更好地承受由上面层传来的行车荷载是十分有利的。

2、温度裂缝：

沥青面层上的非荷载型裂缝主要是温度裂缝。温度裂缝有两种，一种是低温收缩裂缝（简称低温裂缝），另一种是温度疲劳裂缝。

（1）低温裂缝

沥青材料在较高温度条件下，应力松驰性能良好，温度升降时产生的变形不致于产生过大的温度应力。虽然沥青面层在低温时强度很高，但抵抗变形的能力却较差。沥青面层在温度骤降过程中产生的温度收缩应力，如很少松驰或来不及松驰就会逐渐积累直到超过沥青混合料的抗拉强度，使沥青面层开裂。由于一般道路沥青面层的宽度都不很大，收缩所受的约束小，所以产生低温裂缝主要是横向的。

（2）温度疲劳裂缝

温度疲劳裂缝主要发生在太阳照射强裂，日温差大的地区。由于温度的反复升降导致沥青面层产生温度应力疲劳，渐渐地使沥青混合料的极限拉伸应变能力变小，再加上沥青的老化，使应力松驰性能降低，当达到极限抗拉强度时，使沥青路面产生疲劳开裂，即温度疲劳裂缝。温度疲劳裂缝既可能发生在冬季，也有可能发生在其他季节。

由于沥青面层表面的温度应力随着面层的增厚而增加，面层内的应力随深

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度而很快减小，并且面层表面的温度应力随降温幅度变小而减小。沥青面层的表面一旦开裂，随着持续低温或另一次降温，在裂缝尖端会产生较大的应力集中，使裂缝向下延伸并逐渐穿透整个沥青面层；由于面层表面温度与底面温度存在着一定的差别，以及面层底部与基层表面的粘结作用，裂缝呈现上宽下窄现象。

3、半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝：

半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝主要是非荷载型的，一般是由温度引起的；在某些情况下，也可能是由温度和荷载共同作用而产生的，对应裂缝或反射裂缝可能是沥青混凝土上覆层早期损坏的根源。

上覆层有了开裂，就会使水下渗，导致上覆层与下面路面之间的粘结力降低。水是影响此类材料温缩的主要因素，特别是在非饱水状态时影响较大。有关试验表明，当温度在0°～10°C时，在最佳含水量附近总出现最大的温缩系数。干缩的基本原理是由于水的蒸发而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间作用、材料矿物晶体或凝胶体间水的作用、碳化收缩作用等引起的整体宏观体积变化，结合料的矿物成分和分散度影响最大，从而使集料干缩降低。可见初期养生不良，随着龄期增加、强度提高，必将导致很大干缩，特别是二灰碎石7d后干缩才趋于稳定。

当基层为石灰土等水硬性结合料时，因湿度变化而产生的收缩裂缝反映到面层上，使面层相隔一定距离出现横向裂缝；当在旧沥青面层或旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层时，其原有的接缝或裂缝会反射到沥青面层上来。由于半刚性路面基层被广泛运用，在这里主要探讨半刚性路面引起的反射裂缝。

（1）由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝

在已经开裂的半刚性基层上加铺沥青面层后，原先的裂缝会在新铺沥青面层的相同位置处重新出新。这种裂缝称之为反射裂缝。之所以产生这种裂缝的原因是由于被覆盖路面的垂直位移和水平位移。垂直位移是由行车荷载引起的下卧路面结构在裂缝处的差动位移，水平位移是由温度变化或水分变化引起的膨胀和收缩所引起。

在结合很好的沥青面层下，开裂的半刚性基层的水平位移使得直接在裂缝上的面层内产生较大的拉应力或拉应变，由于在低温下，沥青混凝土面层通常较硬，只能承受较小的拉应力或拉应变，因此很容易被拉裂。

（2）由半刚性基层干缩开裂引起的反射裂缝或对应裂缝

在基层成型过程中，特别是新铺的半刚性基层，随着混合料中水分的减少

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或在铺筑沥青面层前，如半刚性基层上没有覆盖层保护而遭受曝晒，将产生干缩应力；水分减少得越多、越快，产生的干缩应力就越大。在已经产生干缩裂缝的半刚性基层上铺筑沥青面层，在较薄沥青面层的情况下，半刚性基层的裂缝会由于温度应力而使面层底部先开裂，然后逐步向上扩展开来，形成反射裂缝。由于反射裂缝的扩展途径是由下至上的，所以沥青面层的厚度越薄，反射裂缝形成的就越早、越多。但在较厚沥青面层的情况下，由于温度应力在表面作用最大，基层的裂缝将促使面层先从表面开裂，然后逐渐向下传递形成对应裂缝，沥青面层越厚，有可能越早出现对应裂缝。

有关资料数据表明，根据不同的应力分布规律，通过进一步的试验或计算，可得到一个临界面层厚度。面层厚于此临界厚度时，裂缝将主要从表面开始；薄于此临界厚度时，裂缝可能主要从底部开始。此临界厚度与气候条件、面层混合料的劲度模量、温缩性以及基层混合料的温缩性有关；或通过试验得出半刚性基层底部的拉应力与回弹模量间的关系曲线。曾经有数据表明，在其他条件相同的情况下，半刚性基层厚度从10cm增加到15cm时，底部的拉应力减少了约1/3；而当面层厚度由2.5cm增加到5cm时，基层底部的拉应力的减少比例要小得多，约减少了1/5。并表明，当半刚性基层材料的回弹模量增加时，在10cm基层中的拉应力增加很快；当半刚性基层厚度增加时，其承载能力迅速增加，为此半刚性材料基层的厚度应设计较厚。在一定范围内当基层厚度增加10％，使半刚性路面能承担的交通量可增加一倍。 四、减轻沥青路面裂缝的措施

沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多，故防治也就成为一个综合治理的问题，修筑沥青路面一般要求等级高的矿料，但是等级稍差的矿料藉明于沥青的粘结作用，变可用来修筑沥青路面。当沥青与矿料之间粘附得不好时，在水分作用下会逐步剥落，因此在潮湿地区修筑沥青路面时，应采用碱性矿料，或采用活化剂以提高矿料与沥青间的粘结力。沥青路面要满足强度、高温稳定性、低温缩裂性、耐久性等多方面的要求，这些要求常常相互矛盾，必须综合考虑。

沥青路面属柔性路面，其力学强度与稳定性主要依赖于土基与基层。沥青路面结构设计宜采用结合料处治过的整体性基层，因为它缓冲行车荷载的震动与重复作用，适应路基水温情况变化的不均匀性。在整体性基层上修筑沥青路面，其耐久性较好。沥青路面抗弯拉能力较低，要求基础有足够的强度与稳定性，所以翻浆路段的土基必须预先处理，强度不足的路段必须预先补强。沥青路面在低温时抗变形能力更低，故在冻胀地区通常设置防冻层以防治沥青路面

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