[沥青路面裂缝、老化的影响因素]沥青路面裂缝处理方法

时间：2019-05-08 03:29:06　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：沥青路面的诸多优点所以其使用的范围越来越广，但沥青路面也会出现高温车辙、低温开裂、疲劳等多种不良现象。影响沥青路面的使用性能主要有内因和外因两方面，内因包括材料及其结构，材料是结构的材料，结构是材料的结构。外因主要有荷载和温度等。
　　关键词：沥青路面裂缝老化结构材料
　　1、沥青路面的基本特性
　　沥青路面面层具有弹性、粘性和塑性性质，路面的性质具有随温度变化、加载时间长短而变化的特性。沥青路面在低温、短时间荷载的作用下接近弹性体但变形与恢复具有滞后性；随温度升高、荷载作用时间增长或荷载作用次数增多，沥青路面材料则逐渐接近于粘塑性体，塑性变形过程呈粘滞蠕动。
　　2、沥青路面的裂缝、老化与疲劳
　　2.1沥青路面的低温开裂
　　沥青混合料抵抗低温裂缝的能力称为低温抗裂性。要保证路面不开裂沥青混合料在低温时就具有较低的劲度和较大的抗变形能力来满足低温抗裂性能。
　　2.1.1沥青路面低温下的裂缝类型与机理
　　（1）冬天温度骤降出现的横向收缩裂缝
　　沥青路面面层直接受到气温变化的作用，当温度下降时，沥青面层内部就会产生收缩变形，而沥青面层内部有拉应力，如果温度骤降，应力积累超过沥青混合料的极限抗拉强度时，路面将出现裂缝。
　　（2）温度疲劳裂缝
　　温度的反复升降循环产生的温度应力作用，会使路面开裂。由于温度应力的疲劳作用使沥青混合料的极限拉伸应变或劲度模量变小，又加上沥青老化使沥青劲度提高，应力松弛性能下降，裂缝随着路龄增加而不断增加。
　　（3）反射裂缝
　　沥青面层的下卧层已经开裂，裂缝处的应力集中使荷载产生在面层下部的拉应力比没有裂缝的部位要大，超过沥青混凝土的极限强度，致使沥青面层跟着开裂。在温度收缩应力的共同作用下，交通荷载作用下的主拉应力和温度变化下的收缩应力是反射裂缝形成的根本原因[2]。
　　2.1.2影响沥青混合料低温抗裂性的因素[1]
　　（1）材料特性
　　沥青性质。低温下的劲度和稠度（如粘度或针入度）和温度敏感性（如某温度范围的稠度变化）是最重要的因素，低粘度（或高针入度）级的沥青结合料会随着温度降低而产生劲度的缓慢增加，从而减少了低温开裂的可能性；低温下变形能力大的沥青（低温延度大）会使混合料低温下的变形能力增加，而不易产生低温裂缝。
　　集料类型和级配。沥青混合料中95%为集料，所以应对集料的技术标准与级配足够重视。吸水性低、抗冻性好、耐磨的集料所组成的沥青混合料具有较好的低温开裂性[3]。
　　沥青含量。沥青含量在最佳范围的变化不会对混合料的抗裂性能有大影响，因为增大沥青用量就增大了温缩系数，但同时也降低了劲度，这两种作用有相互抵消的趋势。
　　空隙率。对不同残留空隙率的沥青混合料做温度应力试验发现，空隙率小，沥青混合料的断面温度也低，但差别不明显。而沥青混合料断裂时的温度应力有相当大的差别，空隙率越小，温度应力越高。
　　（2）环境因素
　　温度。对于同种沥青混合料，路表面温度越低，沥青混合料开裂的可能性越大。而路表面温度受周围大气温度和风速有关。
　　降温速率。降温速率越大，则温度开裂趋势越明显。因为快速降温产生的温度应力在沥青混合料内来不及任何松弛，就有可能使路面开裂。在春秋季节早晚温差很大时，沥青混合料路面很容易产生裂缝。
　　（3）路面结构
　　路面厚度。沥青面层越厚，温度裂缝产生的可能性越小，试验路表明，将沥青混合料层厚度从10cm增加到25cm，当所有其它变量同样时，开裂率减少了50%。
　　路基类型。在砂土路基地的路面低温收缩开裂率通常比在粘土路基上的路面要大。
　　施工裂缝。高温时用钢轮碾压低劲度的沥青混合料层会产生横向裂缝，以后在这些裂缝处可能开裂，裂缝间距通常比一个车道的宽度要小。
　　2.2沥青老化及其对路面性能的影响
　　2.2.1 沥青的老化原因
　　（1）运输和贮存过程的老化。沥青从炼油厂到拌和厂的热态运输一般在170℃左右，进入贮油罐或池中温度会有所降低，但由于油罐封存和接触空气面积小,因此在运输过程中沥青的性能下降并不明显[5]。
　　（2）拌和过程中的老化。沥青与骨料加热拌和过程中，沥青是在薄膜状态下受到加热比运输过程中的老化条件严酷得多。沥青混合料拌和后，40/60级沥青针入度降低到拌和前沥青针入度的85%，60/80级沥青针入度降低到80%，这说明拌和过程是沥青短期老化最主要的一个阶段。
　　（3）拌和后施工期的老化。沥青混合料拌和后,运到施工现场摊铺,碾压完毕降温至自然温度，这一过程中裹覆石料的沥青薄膜仍处于高温状态，这时的沥青热老化会进一步发展。
　　2.2.2影响沥青老化的因素
　　通过多年的研究，对于影响沥青老化的因素已经有了明确的认识。综合起来，主要有以下几个方面的因素：1，氧化；2，挥发；3，时间（老化中内部结构的发展）；4，光照引起的聚合反应；5，受热引起的浓聚作用；6，外界荷载的反复作用引起的疲劳；7，微生物反应，还有其它的影响因素，油源不同，沥青标号不同，会表现也不同的老化速度等[4]。
　　2.2.3沥青老化对沥青路用性能的影响
　　沥青老化过后，沥青质的含量增加，芳香分减少，胶质和饱和分属中间物，含量变化不大。老化使沥青混合料的劲度不断提高，对沥青路面的高温性能抗车辙能力是有益的，但是沥青混合料的极限抗拉伸应变变小，应力松弛性能变小，低温抗裂性能降低。老化影响沥青路面的使用寿命主要反映在低温抗裂性能和抗疲劳性能上，一定程度上也影响沥青混合料与集料的粘附性和粘结力。交通疲劳和温度应力疲劳的极限破坏应变变小，疲劳破坏的次数减少，导致开裂。
　　2.2.4提高沥青耐老化性的措施
　　沥青的老化是一个漫长的过程，减轻沥青的老化主要从混合料的结构上考虑，即在可能的条件下尽量使用吸水率小的集料，减小路面混合料的空隙率，提高压实度，减少沥青与空气的接触，同时采用耐老化性能好的沥青材料（改性沥青等）。保证沥青路面有足够的密实性。
　　参考文献：
　　[1]梁乃兴,韩森，屠书荣.现代路面与材料[M].北京：人民交通出版社.
　　[2]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社.
　　[3]祁国富，李慧.浅谈沥青材料对沥青路面病害的影响[J].科技信息,2010(11):752.
　　[4]王慧斌，王火明.浅谈沥青老化及其对路面性能的影响[J].中国水运，2008（1）：96.
　　[5]钟一.道路沥青的老化机理研究及其影响[J].交通科技2009（11）：101.

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