裂縫對瀝青混凝土路面耐久性的影響分析

李玥瑛

【摘 要】為了研究裂縫對半剛性基層瀝青路面破壞的影響，在考慮水因素的條件下，研究了裂縫及裂縫滲水對瀝青路面的破壞機理。研究結(jié)果表明：裂縫的出現(xiàn)造成了路面結(jié)構(gòu)受力的應(yīng)力重分布，使得路面整體受力的格局遭到破壞，在車載的重復(fù)作用下，造成路面的局部破壞，如果修補不及時可能造成大面積的破壞；裂縫的出現(xiàn)使得水分滲入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)，在水-力耦合作用下造成路面的破壞。因此對瀝青砼路面裂縫的產(chǎn)生、發(fā)展、裂縫處受力狀況以及水-力耦合作用的分析，闡述其對瀝青路面耐久性的影響是很有指導(dǎo)意義的。

【關(guān)鍵詞】裂縫；瀝青路面；耐久性；半剛性基層；水-力耦合作用

1 裂縫形成機理

1.1 裂縫的分類

無論在高速公路、低等級公路以及城市道路，我們都不難看到瀝青路面上的裂縫，如網(wǎng)狀龜裂、橫向裂縫、縱向裂縫。裂縫的出現(xiàn)，有很多的因素制約，主要可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩大類。其中荷載型裂縫一般都與車輛的荷載作用有著直接的關(guān)系，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在重車或者超重車比較多的路段，其裂縫的數(shù)量和損壞程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通車通行的路段；非荷載型裂縫主要包括溫度裂縫和反射裂縫兩類。此外，在一些地基不良路段，路基的不均勻沉降會產(chǎn)生裂縫；在季節(jié)性凍土地帶修建的公路，常常出現(xiàn)路基凍脹裂縫；還有就是由于瀝青路面暴露與環(huán)境當(dāng)中，隨著時間的推移，瀝青會產(chǎn)生老化現(xiàn)象從而出現(xiàn)瀝青老化裂縫；以上這些裂縫也屬于非荷載裂縫[1]。

1.2 荷載型裂縫

荷載型裂縫與車輛荷載之間有著很明顯的關(guān)系，有學(xué)者通過大量的實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，荷載型裂縫大都發(fā)生在輪跡帶處。半剛性基層瀝青路面的基面層模量相差較大，在車輛荷載的作用下，瀝青路面面層極易出現(xiàn)各種裂縫。其中，橫向水平拉應(yīng)力會使半剛性基層瀝青路面層底開裂，從而產(chǎn)生各種Down-Top的反射裂縫；縱向水平拉應(yīng)力、豎向剪應(yīng)力會使輪胎作用帶開裂，從而形成裂縫。

1.3 非荷載型裂縫

非荷載型裂縫主要有溫度裂縫、路基不均勻沉降裂縫、路基凍脹裂縫以及瀝青老化裂縫等。其中以溫度裂縫最為常見，由于瀝青路面暴漏在自然環(huán)境中，經(jīng)歷著高溫-低溫-高溫的溫度循環(huán)，在經(jīng)歷長時間溫度升降循環(huán)以后，瀝青混凝土路面會產(chǎn)生疲勞，其會在小于極限抗拉強度的條件下產(chǎn)生開裂破壞；瀝青混凝土還會產(chǎn)生收縮裂縫、溫度梯度裂縫等非荷載型裂縫。有學(xué)者研究得知，瀝青混凝土勁度模量與溫度的關(guān)系[2]，如圖1：

圖1 瀝青砼勁度模量與溫度的關(guān)系圖

通過瀝青砼勁度模量與溫度的關(guān)系圖，擬合出它們之間的關(guān)系式如式（1）：

S（T）=1701.8-80.9T+0.0062T4+0.017T3-1.29T2 （1）

2 裂縫-水-力對瀝青路面的破壞

瀝青路面產(chǎn)生裂縫以后，在降雨的環(huán)境下，路表面的水進入裂縫中；首先，水浸入瀝青中使瀝青黏附性減小，導(dǎo)致混合料的強度和勁度減??；其次，水進入瀝青薄膜和集料之間，阻斷瀝青與集料的相互黏結(jié)，由于集料表面對水比對瀝青有更強的吸附力，從而使瀝青與集料表面的接觸面減小，使瀝青與集料表面剝落[3]。

在有水的情況下，行車荷載的重復(fù)作用使得瀝青路面裂縫內(nèi)部產(chǎn)生高孔隙水壓力，致使瀝青與集料剝離， 進而導(dǎo)致瀝青路面的松散、泛油等一系列病害[4]。行車荷載作用下瀝青路面內(nèi)部先后產(chǎn)生正動水壓力和真空負(fù)壓的泵吸作用，這一過程的反復(fù)沖刷會加速瀝青路面的破壞[5]。

3 裂縫對瀝青路面耐久性的影響

瀝青路面應(yīng)該具有抵抗各種環(huán)境或者氣候因素影響的能力，如在水、空氣、溫度、陽光等各種因素的作用下，瀝青路面的性質(zhì)不會在短時間內(nèi)發(fā)生惡化；如果耐久性不好，瀝青路面的性質(zhì)會在短時間內(nèi)發(fā)生惡化，即瀝青結(jié)合料失去黏性、瀝青混凝土路面失去彈性而變脆，這樣在車輛的動荷載作用下，極易發(fā)生破裂或者導(dǎo)致瀝青粘結(jié)料與集料之間脫離，從而導(dǎo)致路面的松散、裂縫等破壞形式。

瀝青路面裂縫位置，在水-荷載的長期耦合作用下，會使裂縫處的瀝青混凝土老化而產(chǎn)生疲勞破壞，是瀝青路面極易出現(xiàn)損壞的地方。如果在裂縫處剛開始破壞時得不到及時有效的補救措施，該處會產(chǎn)生更加嚴(yán)重的破壞，從而對瀝青路面的耐久性產(chǎn)生一定的影響，降低半剛性基層瀝青路面的長期使用性能。

4 結(jié)語

1）無論荷載型或者非荷載型裂縫，其對瀝青路面耐久的影響都是很顯著的，應(yīng)對各種裂縫產(chǎn)生的原因進行仔細(xì)的分析，并采取相應(yīng)的措施進行預(yù)防，或者對于已經(jīng)投入使用的高速公路、低等級公路以及城市道路中已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，應(yīng)該采取及時有效的補救措施，防治裂縫損壞程度的進一步加強，從而對路面產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，影響路面的使用耐久性性能。

2）水對于瀝青路面出現(xiàn)早期損壞的作用非常顯著，應(yīng)該從設(shè)計、施工和養(yǎng)護等環(huán)節(jié)加強其對水分的抵抗能力，減小瀝青路面裂縫的產(chǎn)生，從而降低水進入瀝青路面面層內(nèi)部的可能性，提高路面的使用性能和耐久性。

3）水-荷載耦合作用是瀝青路面實際的受力狀態(tài)，正負(fù)壓的循環(huán)使得瀝青路面產(chǎn)生破壞，應(yīng)盡量減少裂縫的產(chǎn)生和及時修補已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫，阻止水分通過裂縫滲入到瀝青路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部對路面結(jié)構(gòu)造成更大的損害，從而大大降低瀝青路面的耐久性。

【參考文獻】

[1]楊成忠.瀝青混凝土路面非荷載性裂縫形成機理研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2006，32（3）：82-84.

[2]顧凱鋒，黃靖波，王金昌.溫度變化對瀝青混凝土路面裂縫的影響[J].中外公路，2004，24（3）：41-44.

[3]鄧學(xué)鈞.路基路面工程[M].3版.北京：人民交通出版社，2008.

[4]董澤蛟，譚憶秋，曹麗萍，鐘陽.水-荷載耦合作用下瀝青路面孔隙水壓力研究[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，39（10）：1614-1617.

[5]歐金秋.瀝青路面水損壞的動水壓力驅(qū)動機理研究[D].山東，山東大學(xué)，2012.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]