沥青混凝土路面温缩裂缝的成因及防治措施

郭斌

摘要：我国社会经济飞速提升，各个地区对于道路工程投入了较大的力量，沥青混凝土也广泛用于道路工程中。温度裂缝作为众多裂缝中的一种对道路路面影响大，会影响货运、客运的舒适性与安全性。文章对文缩裂缝的现象、影响因素进行了分析和探讨，提出了防治温缩裂缝的几种方法。

关键词：温缩裂缝;降温幅度;疲劳破坏;厚度

随着社会经济不断发展，人们生活水平的提高，对客运、货运的要求日益增高，使得对公路路面平顺度的要求越来越高。大量数据显示，沥青混凝土路面经常存在各種裂缝病害，这些裂缝病害会严重影响运输的安全与旅客的舒适性，特别地下水会冲刷路基，影响公路的整体稳定性。温缩裂缝是常见的导致路面裂缝的病害因素。

1、影响路面温缩裂缝发展的因素

1.1 降温幅度的影响

沥青混凝土路面产生温缩裂缝的最主要原因之一就是温度的急剧变化。因为沥青混凝土材料为感温材料，当沥青混凝土路面处于一个温度急剧降低的环境中时，其温度应力的变化会随温度的降低而迅速增大，当由温度应力而产生的收缩变形超过沥青混凝土路面的最大允许形变时，路面会产生横向温缩裂缝。根据韩硕等的研究表明，温缩裂缝的发展与降温幅度的关系如下图所示。

如上图所示，当温度下降5℃的时候其温度应力值在1.24MPa左右，而沥青混凝土路面的最大温度应力值为2.5MPa，因此温度降低5℃时沥青混凝土表面不会产生裂缝;当温度下降10℃时，其温度应力值为2.56MPa左右，接近沥青混凝土面层的最大应力值，此时在路面上开始出现裂缝;当温度下降到15℃时，温度应力在3.86MPa左右，此时路面裂缝开始逐步发展;当温度下降分别到达20℃和25℃时，此时最大温度应力在6.6MPa左右，路面裂缝急剧增多。因此，沥青混凝土路面的裂缝会随着降温幅度的增加而发生明显的变化，当降温幅度急剧加快时，路面更易产生裂缝。

1.2 沥青面层劲度模量的影响

劲度模量是沥青性质的统一、简便的综合评价体系，是沥青在一定时间和温度条件下，应力与总应变的比值。沥青劲度模量的不同也会影响温缩裂缝的形成与发展。沥青在温度由低到高环境中，其劲度模量变化由大到小。当温度低时，沥青表现为脆硬性，路面抵抗变形的能力降低;当温度升高时，沥青由脆硬性变为粘弹性体，抵抗路面变形的能力有所提升。

根据韩硕等的研究表明，劲度模量与温度应力的变化曲线如下图。

从图中可知，在不同劲度模量的沥青面层中，面层的的劲度模量越大沥青混凝土路路面面层的温度应力也越大，当面层温度应力超过沥青面层的标准值时，沥青混凝土路面面层出现温缩裂缝。因此沥青混凝土路面运用进度模量不同的沥青面层，也会对路面面层造成影响，沥青面层模量的增加所带来的温度应力值也随之增加，超过沥青面层抵抗变形的最大应力值时就会出现温缩裂缝。

1.3 面层厚度的影响

沥青混凝土面层厚度同样也会对温缩裂缝造成影响，裂缝的具体表现不是裂缝的发展，而是裂缝数量的变化。沥青混凝土面层厚度不同的情况下，其面层温度应力变化不大，但是都已达到沥青混凝土面层材料的极限抗拉强度值，裂缝依然存在。随着面层材料厚度的增加，沥青混凝土面层出现温缩裂缝的数量逐渐减少，因此，沥青混凝土面层材料的厚度的变化不仅会出现温缩裂缝还会随着面层材料厚度的不同减少或增加出现温缩裂缝的数量，从而对路面造成影响。

1.4 温度疲劳的破坏

温度疲劳是指由于温度反复的升降导致沥青混凝土路面面层材料温度应力疲劳，使其极限抗拉强度变小，最终产生裂缝。这种情况主要发生在日夜温差大的地区或由于在使用年限内气温的反复升降。沥青混凝土路面面层材料在路表循环变温的情况下，路面最终会形成裂缝，并且会向下层逐渐扩展。根据王金昌对沥青混凝土路面疲劳变温损伤的分析中可以得出，两种长度的裂缝分别在相同的循环变温次数下，裂缝的变化情况都是在低温时裂缝扩展迅速，温度稍高的情况下裂缝几乎不扩展，但循环的过程中会使面层材料产生疲劳破坏加剧了裂缝的开展，会使沥青混凝土道路使用寿命降低，这对路面有很大的影响。

2、沥青混凝土路面温缩裂缝防治措施

2.1 选择使用SBS改性沥青等温度明感性较小的材料

由于沥青路面在温度的升降过程中会产生热胀冷缩的现象，特别是低温状态下的沥青路面最容易产生温缩裂缝。此时我们可选择对温度敏感性小的沥青材料，从而减少沥青混凝土路面的温缩裂缝。普通的沥青材料温度敏感性较大，不易于直接使用，在使用前可以采用一些方法改善普通沥青的性能，使得沥青在工程中能够得到广泛的使用。

2.2 根据车流量确定合理的面层厚度

沥青混泥土路面面层厚度对温缩裂缝的产生有着较大的影响，研究表明沥青混泥土面层厚度在15cm以上时，就会较大程度的较少由于温度疲劳而产生的裂缝，并且还能提高车辆对路面剪应力的承受能力。对于高速公路来讲，一般沥青混凝土的厚度根据车流量的大小控制在12cm至18cm左右适宜。所以选择适当的沥青面层厚度，能有效的防治由低温引起的路面面层开裂，同时还能对半刚性基层的开裂中的反射性裂缝起到一定的阻碍作用。

增设橡胶沥青应力吸收层

对于温度疲劳引起的表面裂缝的出现与发展，可以在路面层与下层之间增设应力吸收层，利用橡胶沥青与碎石及其他集料制作应力吸收层，能减少沥青混凝土路面裂缝的出现及发展，同时还能降低裂缝处应力，从而延缓裂缝的开展。用橡胶沥青等集料制作的应力吸收层还能有效的阻止水的通过，并且提升了沥青混凝土的黏附性，还降低了工程施工难度。

3、结论

通过以上的论述，对温所裂缝的现象、产生、影响因素及防治方法进行了分析和总结，在许多工程中，都会出现温缩裂缝，这对工程质量及道路工程的使用年限等都会起到很大的影响，还能影响货运及客运的舒适性。对温缩裂缝的产生施工单位应注意分析发生的原因，并有针对性的进行处理，严格施工过程检验与考核，降低裂缝的出现几率，防治裂缝的开展。

参考文献

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