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摘要：瀝青路面裂縫問題是公路工程質(zhì)量通病之一，瀝青路面在堤防道路使用期開裂是普遍存在的問題。從裂縫產(chǎn)生的原因入手，對瀝青路面層間應(yīng)力進(jìn)行了較詳細(xì)的分析，并有針對性地提出了預(yù)防裂縫出現(xiàn)的相應(yīng)措施。 
　　關(guān)鍵詞：瀝青；裂縫；成因及預(yù)防；堤防道路

　　 
　　1瀝青路面開裂原因 
　　 
　　(1)瀝青路面開裂的主要原因可分為兩大類：一種是由于行車荷載的作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性破壞裂縫，一般稱之為荷載型裂縫。另一種主要是由于瀝青面層溫度變化而產(chǎn)生的溫度裂縫，包括低溫收縮裂縫和疲勞裂縫，一般稱之為非荷載型裂縫。(2)由于我國現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計規(guī)范中規(guī)定或推薦瀝青路面采用半剛性基層。所以還存在著因為半剛性基層的溫縮裂縫或干縮裂縫引起瀝青面層產(chǎn)生的反射裂縫或?qū)��?yīng)裂縫。此類裂縫主要是非荷載型的，在某些情況下也可能是由溫度和荷載共同完成的。(3)堤防自身直接影響瀝青路面裂縫的產(chǎn)生，堤身發(fā)生不均勻沉降，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫、下蟄、錯位等破壞現(xiàn)象。 
　　 
　　2瀝青路面裂縫應(yīng)力分析 
　　 
　　2.1結(jié)構(gòu)性破壞裂縫 
　　瀝青路面的結(jié)構(gòu)性破壞裂縫主要是由于行車荷載引起的。在半剛性基層下采用半剛性材料做底基層，可使基層底面由行車荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力明顯減小，甚至還小于半剛性底基層底面產(chǎn)生的拉應(yīng)力，這對半剛性基層承受行車荷載的反復(fù)作用是十分有利的。同時在面層滲水、冰凍水、毛細(xì)水等的作用，裂縫的修補不及時等原因，造成水分積聚在基層和面層之間、縫隙之中，在凍漲、車輛沖擊荷載作用下，造成基層界面軟化、嘰泥等，使該部位完全失去連續(xù)性。造成面層單板、基層裂縫處集中應(yīng)力作用。兩種情況均會完全脫離原有的基礎(chǔ)，造成面層底、裂縫邊緣處應(yīng)力集中，很快導(dǎo)致破壞。 
　　 
　　2.2溫度裂縫 
　　瀝青面層上的非荷載型裂縫主要是溫度裂縫。溫度裂縫有兩種，一種是低溫收縮裂縫或簡稱低溫裂縫，另一種是溫度疲勞裂縫。 
　　①低溫裂縫。瀝青材料在較高溫度條件下，具有良好的應(yīng)力松馳性能，溫度升降產(chǎn)生的變形不致于產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，但當(dāng)氣溫大幅度下降時，瀝青材料逐漸發(fā)硬并開始收縮，面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力或拉應(yīng)變一旦超過瀝青混合料的抗拉強度，瀝青面層就會開裂。 
　　②溫度疲勞裂縫。這種裂縫主要發(fā)生在日溫差大的地區(qū)。由于溫度反復(fù)升降導(dǎo)致瀝青面層溫度應(yīng)力疲勞，使瀝青混合料的極限拉伸應(yīng)變(或勁度模量)變小，加上瀝青的老化使瀝青勁度增高，應(yīng)力松馳性能降低，最終達(dá)到極限抗拉強度使路面產(chǎn)生裂縫。 　　 


　　2.3半剛性路面的反射裂縫和對應(yīng)裂縫 
　　2.3.1由半剛性基層溫縮開裂引起的反射裂縫 
　　冬季或在寒冷地區(qū)，在結(jié)合得好的瀝青面層下，開裂的半剛性基層的水平位移使得直接在裂縫上的面層內(nèi)產(chǎn)生大的拉應(yīng)力或拉應(yīng)變，由于在較低溫度下瀝青面層通常較硬，它只能承受小的拉應(yīng)力或拉應(yīng)變，因此容易被拉裂，并且裂縫的擴展途徑是由下至上的。瀝青面層的厚度愈薄，反射裂縫形成的愈早和愈多。 
　　2.3.2由半剛性基層干縮開裂引起的反射裂縫或?qū)��?yīng)裂縫 
　　對于新鋪的半剛性基層，隨著混合料中水分的減少，要產(chǎn)生干縮和干縮應(yīng)力；水分減少得愈多愈快，產(chǎn)生的干縮應(yīng)力和干縮應(yīng)變就愈大。在已經(jīng)產(chǎn)生干縮裂縫的半剛性基層上鋪筑瀝青面層，在較薄瀝青面層的情況下，半剛性基層的裂縫會由于溫度應(yīng)力而使面層底部先開裂，并較快形成反射裂縫。一旦行車產(chǎn)生的拉應(yīng)力與溫度應(yīng)力相結(jié)合，反射裂縫會形成得更快。在較厚瀝青面層的情況下，由于溫度應(yīng)力在表面最大，基層的裂縫將促使面層先從表面開裂，然后逐漸向下傳播形成對應(yīng)裂縫。以上結(jié)論已被長沙交通學(xué)院光彈模型試驗所證實，表面降溫30℃時，不同厚度瀝青面層內(nèi)下層裂縫上方的溫度應(yīng)力分布規(guī)律。 
　　不同的應(yīng)力分布規(guī)律不難推斷，通過進(jìn)一步的試驗或計算，將會得到一個臨界面層厚度。面層厚于此臨界厚度時，裂縫將主要從表面開始；薄于此臨界厚度時，裂縫可能主要從底部開始。此臨界厚度與氣候條件、面層混合料的勁度模量、溫縮性以及基層混合料的溫縮性有關(guān)。 
　　 
　　2.4堤防自身裂縫 
　　(1)由于機淤固堤工程措施是將泥漿放淤到堤身一側(cè)，且目前大部分措施都是以堤身作為一道“天然”圍堤，和外圍三面新筑圍堤形成一個封閉的施工單元，將泥漿放淤進(jìn)去。而泥漿中的水分就直接和堤身接觸，如果原堤身土質(zhì)比較疏松干燥，則泥漿中的水分就會被原堤身的干燥土壤很快吸收進(jìn)去，吸收了水分的干燥土壤就會很快改變其原有性狀，而沒吸收進(jìn)水分的一側(cè)則會保持其原來狀態(tài)，這樣，原來的堤身就會發(fā)生不均勻沉降，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫、下蟄、錯位等滲透破壞現(xiàn)象。 
　　(2)原有堤身再存在洞穴、裂縫等隱患，則發(fā)生這樣變化的速度會更快，破壞程度也會更嚴(yán)重。 
　　(3)堤防加固工程施工措施是臨背河加高加寬原堤身，工程施工雖進(jìn)行開蹬、碾壓、檢驗等工序。但該工程舊堤身部與新堤身部經(jīng)歷的時間不同，沉降系數(shù)也不同，這樣堤身就會發(fā)生不均勻沉降，進(jìn)而產(chǎn)生縱向裂縫破壞現(xiàn)象3影響裂縫產(chǎn)生的主要因素 

　　 
　　(1)瀝青及瀝青混合料的性質(zhì)。瀝青和瀝青結(jié)合料的性質(zhì)是影響瀝青路面溫度開裂的最主要原因，瀝青混合料的低溫勁度是決定瀝青路面是否開裂的最根本因素，瀝青勁度又是決定瀝青混合料勁度的關(guān)鍵。在瀝青性能指標(biāo)中，影響更大的是溫度敏感性，溫度敏感性大的瀝青更容易開裂。 
　　(2)基層材料的性質(zhì)。基層材料的收縮性愈小，面層裂縫愈少。基層上有透層油以加強與面層的粘結(jié)對抗開裂是有好處的，基層材料種類對瀝青面層的裂縫率有明顯影響。 
　　(3)氣候條件。極端最低溫度、降溫速率、低溫持續(xù)時間、升降溫循環(huán)數(shù)次數(shù)是氣候條件影響瀝青路面溫縮裂縫的四大要素。 
　　(4)交通量和車輛類型。半剛性基層中的最大拉應(yīng)力，通常是由最重的車輪荷載產(chǎn)生的；并且對于半剛性路面，不同軸載對路面的破壞作用遠(yuǎn)不是4次方的關(guān)系，而11～13次方的關(guān)系，即使是通過次數(shù)較少的重荷載也對路面破壞起著決定性的作用。 
　　(5)施工因素。主要指半剛性基層材料的碾壓含水量，半剛性基層完成后的暴曬時間等因素。 
　　 
　　4減輕瀝青路面裂縫的措施 
　　 
　　根據(jù)規(guī)范，通過路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和厚度計算可以滿足瀝青路面強度和承載能力要求，基本解決荷載型裂縫產(chǎn)生的問題。對于如何避免或減輕非荷載型裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)從設(shè)計與施工兩個方面來進(jìn)行考慮。 
　　 
　　4.1設(shè)計方面 
　　(1)在進(jìn)行半剛性路面設(shè)計時，首先應(yīng)選用抗沖刷性能好、干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)小、抗拉強度高的半剛性材料做基層。(2)選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青面層。在缺少優(yōu)質(zhì)瀝青的情況下，應(yīng)采取改善瀝青性質(zhì)的措施。(3)在穩(wěn)定度滿足要求的前提下，優(yōu)先選用針入度較大的瀝青做瀝青面層。(4)瀝青面層采用密實型瀝青混凝土。(5)采用合適的瀝青面層厚度，確保半剛性基層在使用期間一般不會產(chǎn)生干縮裂縫和溫縮裂縫。(6)為進(jìn)一步提高表面層抗溫度裂縫性能，可采用橡膠瀝青或聚合物瀝青在瀝青混凝土表面做一封層。(7)設(shè)置應(yīng)力消減(應(yīng)力吸收)中間層。 
　　 
　　4.2路基方面 


　　(1)在項目規(guī)劃時，盡可能先實施放淤固堤項目，使堤防隱患充分暴露，有針對性處理后，再實施堤頂?shù)缆酚不�工程項目�?2)如果機淤固堤項目還沒有批復(fù)，不妨在堤頂路面硬化前先處理堤身隱患，再硬化路面。(3)對于堤頂?shù)缆芬呀?jīng)硬化的堤段，機淤固堤時，放淤前先在靠堤身側(cè)修筑一道隔堤(需層層壓實)，以截斷因放淤產(chǎn)生的滲水，從而消除或減小對原有堤身及堤頂?shù)缆樊a(chǎn)生的滲透破壞。(4)堤防加高地段要經(jīng)一段時間沉降期后，進(jìn)行路面硬化工程實施，以避免堤身發(fā)生不均勻沉降產(chǎn)生縱向裂縫破壞現(xiàn)象。(5)使用錐探灌漿措施處理堤防存在的虛土層、洞穴、堤身裂縫等隱患。該辦法在處理堤身虛土層、洞穴及裂縫隱患時，不需要大斷面開挖，對堤防道路交通和日常管理影響較小，效果也較為理想，造價也相對較低。 
　　 
　　4.3施工方面 
　　(1)嚴(yán)格控制半剛性基層施工碾壓時的含水量，混合料的含水量不能超過壓實需要的最佳含水量或控制在施工規(guī)范容許的范圍內(nèi)。(2)半剛性基層碾壓完成后，要及時養(yǎng)生。(3)半剛性基層碾壓完成后或最遲在養(yǎng)生結(jié)束后應(yīng)立即用乳化瀝青做透層或封層。(4)透層或粘層完成后，應(yīng)盡快鋪筑瀝青面層。 
　　 
　　5結(jié)語 
　　 
　　實際上按照現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計規(guī)范要求，瀝青路面厚度設(shè)計相對偏厚，目前采用的半剛性基層收縮性都比較小，施工工藝水平有很大提高，所以新建半剛性瀝青路面上出現(xiàn)的裂縫絕大多數(shù)是瀝青路面本身產(chǎn)生的溫度裂縫。如何提高瀝青面層的防裂性能、改善瀝青及瀝青混合料的使用品質(zhì)應(yīng)是我們今后研究的主要方向。