瀝青路面裂縫的形式、形成及危害

瀝青路面開裂是世界各國瀝青路面使用中均會遇到的主要病害之一。無論是冰凍地區(qū)，還是非冰凍地區(qū)，只是各自的裂縫嚴(yán)重程度不同而已。瀝青路面開裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的，但就瀝青路面開裂的主要原因而論，裂縫可分為兩大類，即荷載型裂縫和非荷載型裂縫。

荷載型裂縫，即主要由于交通荷載作用下產(chǎn)生的疲勞裂縫。在半剛性基層瀝青路面設(shè)計合理、施工質(zhì)量良好的條件下，單純由荷載作用引起面層開裂的可能性不大。非荷載型裂縫，主要為溫度型裂縫。瀝青路面溫縮型開裂包括低溫收縮開裂與溫度疲勞開裂，均體現(xiàn)為張開型開裂方式。對于瀝青路面基層存在裂縫情形，按瀝青面層裂縫開裂部位，又可以分為反射裂縫與對應(yīng)裂縫。

由于環(huán)境溫度、交通荷載等因素的影響，瀝青路面初期產(chǎn)生的裂縫對瀝青路面使用性能常無明顯影響，但由于半剛性基層自身干縮和溫縮應(yīng)變脹縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過半剛性基層自身的極限抗拉強度，使其從強度薄弱處產(chǎn)生斷裂，隨著路面使用時間的延長。已有的裂縫逐漸向上擴展到路表，橫向裂縫不斷增加?？p寬不斷擴大，橫向裂縫再不斷附生縱向裂縫，形成大小不等獨立板塊，在表面水的作用下，致使裂縫附近基層的含水量加大，甚至飽和。其結(jié)果是路面強度明顯降低，在大量行車荷載反復(fù)作用下，產(chǎn)生沖刷和沉陷等現(xiàn)象，聚終導(dǎo)致路面很快產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞，使道路結(jié)構(gòu)逐漸喪失承載能力。如何認識瀝青路面開裂機理、阻止或延緩裂縫的發(fā)展，延長瀝青路面使用壽命，是工程上的難題。

在道路施工過程中，把熱拌瀝青混合料攤鋪在剛性或半剛性基層上，或者直接攤鋪在已經(jīng)破損的舊混凝土路面上時，反射 裂縫是需要面對的一個主要且棘手的問題。

反射裂縫的形成通常與下底層接縫或裂縫的尺寸大小、環(huán)境溫度變化、下底層材料的熱膨脹系數(shù)等有關(guān)，這些因素促使下 底層混凝土板漲縮產(chǎn)生水平方向的位移，即接縫 / 裂縫的開和閉，使瀝青面層的底部在接縫 / 裂縫處產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力， 當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青混凝土的抗拉強度時就出現(xiàn)開裂，裂縫處于下底層接縫或裂縫的正上方。溫度每天反復(fù)變化是反射裂縫 產(chǎn)生的主要誘因，尤其在冬天，而交通負載則扮演了加劇裂縫蔓延擴張的角色，裂縫逐漸發(fā)展到瀝青面層的表面，此時雨 水開始往下滲透迅速地破壞下層結(jié)構(gòu)和路基。

為了描述瀝青混合料的抗反射裂縫特性，恰當(dāng)?shù)啬M出下底層接縫 / 裂縫在水平方向的開閉運動非常關(guān)鍵，美國德克薩斯 州交通研究所 (TTI) 早在七十年代末期就專門設(shè)計出了這樣的設(shè)備獨立式瀝青罩面層測試系統(tǒng)，簡稱Overlay Tester。

常用的瀝青路面裂縫的預(yù)防和處理措施

延緩和減輕半剛性基層瀝青混凝土面層的荷載型裂縫和非荷載型裂縫，可采用兩大類方法：

一是在施工期間就采用相應(yīng)的預(yù)防裂縫或處理措施，二是在維修養(yǎng)護時選用合適的加鋪層體系。通常，在有條件時為獲得更佳效果，可綜合運用這兩類方法。下面僅從半剛性基層瀝青路面裂逢的預(yù)防或處理方面進行說明。

（一）提高路基工作區(qū)的強度和穩(wěn)定性

路基是路面的基礎(chǔ)，路基工作區(qū)又是路基經(jīng)受行車荷載影響較大的深度區(qū)域，該深度區(qū)域具有足夠的強度和整體穩(wěn)定性對保證路面結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性更為重要，否則將產(chǎn)生不均勻沉降使路面發(fā)生開裂。因此須采取有效措施處理好影響路基工作區(qū)的穩(wěn)定性和強度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，大大地減小路基完工后沉降量。

1.路基工作區(qū)的強度主要是在填筑過程中形成的。需嚴(yán)格控制路基的填筑工藝，確保路基強度。填筑材料先選石、礫、砂類土，其次選用含礫、砂低液限粘土，再次選用低液限粘土。粉質(zhì)土和有機土不能用于填筑路基。車輛荷載越重，路基工作區(qū)的深度就越大。而在路基路面設(shè)計時，車輛荷載是按標(biāo)準(zhǔn)的額定軸考慮的，當(dāng)公路建成后，路基工作區(qū)的深度已經(jīng)是固定成型了。

公路交付使用后，當(dāng)公路上車輛超載運行時路基工作區(qū)的深度必將會隨之加大。由于超載的緣故，路基工作區(qū)的實際深度超出了預(yù)設(shè)深度，這樣未經(jīng)處理的超出部分的路基強度、穩(wěn)定性、剛度明顯不足，在實際使用中，路基路面就會產(chǎn)生裂縫、沉陷、車轍、變形過大等病害。因此，面對當(dāng)前高速公路超載現(xiàn)象十分普遍的情況下，建議在路基施工時對路基工作區(qū)的控制深度大于路基工作區(qū)的設(shè)計深度，以防患于未然。

2.壓實度是反映路基強度的重要指標(biāo)，也是提高路基強度和穩(wěn)定性的經(jīng)濟、有效的技術(shù)措施，施工中一定要嚴(yán)格檢測控制，使其達到規(guī)定值。填土層的厚度對壓實度有直接的影響，施工中要插桿掛線，每層的松鋪厚度不應(yīng)大于30cm。檢測壓實度試坑要打到下一層頂面，凡是檢測結(jié)果達不到規(guī)定值的要加壓處理或推除重填。

3.降低地下水位是提高路基強度的重要措施。路面底以下80cm路床是路基的關(guān)鍵部位，它直接承受和吸收路面的擴散應(yīng)力，要有足夠的強度和穩(wěn)定性。當(dāng)開挖后發(fā)現(xiàn)底下滲水，不論流量大小都要處理。填方地段要采用較好的材料填筑，土質(zhì)差的地段要進行換填處理，確保其強度和穩(wěn)定性。

（二）基層應(yīng)有合理厚度

?當(dāng)基層厚度增加時，其承載能力也迅速增加，試驗證明半剛性基層厚度由10cm增加到25cm時，其承載力提高為原來的3倍。

（三）修筑防裂路面

研究表明，面層反射裂縫明顯地受瀝青面層厚度的影響，厚度超過15.0cm的面層可以有效的防止受拉疲勞所產(chǎn)生的裂縫，還可以降低車輛荷載引起的剪應(yīng)力。國外資料介紹在貧混凝土上鋪筑10.0cm的瀝青面層時，在形成反射裂縫前可累積通過標(biāo)準(zhǔn)軸載10×10 次。如果瀝青面層加厚到15.0cm，則可通過20×10次。如瀝青面層加厚到17.5cm則可放心使用。

（四）選擇防裂性能好的材料

1.選用抗沖刷能力好，干縮、溫縮系數(shù)小、抗拉能力高的半剛性材料作基層，建議使用溫度膨脹系數(shù)低的骨料。

2.選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做面層，保證瀝青的針入度、延度等指標(biāo)；在缺少優(yōu)質(zhì)瀝青的情況下，應(yīng)采用某些添加劑或聚合物，以提高瀝青的低溫抗裂性能及高溫穩(wěn)定性能。

3.在穩(wěn)定度滿足要求的前提下，選用針入度較大的瀝青作兩層。美國和英國的研究表明在瀝青混凝士中使用軟的瀝青可以阻止低溫收縮及高溫疲勞作用兩種機理引起的裂縫擴展。

4.采用密實型瀝青混凝土面層，空隙率對面層的疲勞壽命有很大影響，密實型瀝青混合料在使用中瀝青硬化緩慢，同時也延緩了裂縫的擴展。

5.瀝青混合料的集料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性好的材料。如果集料呈酸性則應(yīng)填加一定數(shù)量的抗剝落劑或石灰粉，確?；旌狭系目箘兟湫阅埽瑫r應(yīng)盡量降低集料的含水量，盡可能使用人工砂代替原形顆粒的天然砂。

6.瀝青混合料的級配也是一項重要因素，在合理選配混合料級配時，應(yīng)兼顧其高溫穩(wěn)定性，疲勞性能和低溫抗裂性能，以及路表特性和耐久性等各方面的要求。

7.在條件允許的情況，可以采用間斷級配、大空隙、密實型的瀝青瑪蹄脂碎石(SMA)混合料和采用改性瀝青。SMA混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性能，抗車轍性能好、使用壽命長，是防裂路面設(shè)計時應(yīng)選用的一項新技術(shù)。

8.采用橡膠瀝青或聚合物改性瀝青在瀝青混凝土表面作封層，可進一步提高表面層的抗溫度裂縫能力。

（五）設(shè)置應(yīng)力吸收層

1.在基層與面層之間鋪橡膠瀝青中間層、預(yù)制織物膜帶條、土工織物或土工格柵中間層、低粘度瀝青混凝土層等均勻應(yīng)力吸收層。

2.采用應(yīng)力吸收薄膜，對減緩反射裂縫的產(chǎn)生與擴展有明顯的效果，可使裂縫處相對位移產(chǎn)生的應(yīng)力傳到面層時大為減少，明顯降低應(yīng)力強度因子。而吸收薄膜的彈性模薰越低，防裂效果越好?？梢姂?yīng)力薄膜應(yīng)選用低模量高韌性、大變形率的材料為好。就目前常用的材料而言，土工織物與瀝青橡膠薄膜的彈性模量都較低，變形率較大。不存在低溫脆裂問題，效果更佳。

3.用土工格柵加筋瀝青路面的主要功能，是控制車轍、反射裂縫和疲勞裂縫，不同類型格柵性能顯著不同。

4.橡膠瀝青吸收膜，是使用廢橡膠磨細的粉與熱瀝青攪拌后，施于面層中間形成一薄膜或與砂石成一薄層。有試驗結(jié)果表明，此應(yīng)力吸收層在面層中間效果更佳。

（六）新鋪半剛性基層的預(yù)開裂技術(shù)

在半剛性基層上鋸縫，即在結(jié)構(gòu)層碾壓前切割一條縫直到層底?？p寬為0.5cm，內(nèi)填瀝青砂或瀝青乳液，隨即將切縫快速封閉,然后以正常方式碾壓該層。其目的就是預(yù)先制造更直、更多規(guī)則問距的裂縫，這樣它比自然裂縫更細、裂縫位移更小，從而避免裂縫邊緣的快速惡化或減緩裂縫貫穿瀝青層。

施工控制裂縫發(fā)生

(一)在施工方面，控制半剛性基層碾壓時的含水量為*佳含水量的0.9倍，壓實度達到規(guī)范要求，碾壓完成后要及時保濕養(yǎng)護，防止基層干曬，養(yǎng)護結(jié)束后，立即噴灑瀝青乳液，做成透層或粘層，然后盡快鋪瀝青面層。

(二)制備瀝青混合料時控制好加熱時間和加熱溫度，不使瀝青老化、加強碾壓，使瀝青混合料達到規(guī)定的壓實度，也可減少反射裂縫。

(三)為了減少瀝青面層由于半剛性基層的收縮裂縫而產(chǎn)生反射裂縫或?qū)?yīng)裂縫，應(yīng)盡可能采取有效措施來減少半剛性基層本身的收縮裂縫。

結(jié)語

公路鋪設(shè)瀝青面層前，采取裂縫預(yù)防措施和處理技術(shù)可以大大減少路面裂縫的出現(xiàn)。這種思路和方法是強調(diào)于道路建設(shè)初期采取措施阻止裂縫的形成或通過選擇道路結(jié)構(gòu)、技術(shù)或材料處理已出現(xiàn)的裂縫，這將減少裂縫或根本不出現(xiàn)裂縫，或者使得原有的或不可避免的裂縫活性大大降低。

下面跟著小編一起來了解下我們這款意大利matest-pavetest的獨立式瀝青罩面層測試系統(tǒng)。

設(shè)備名稱：獨立式瀝青罩面層測試系統(tǒng) (Overlay Tester)

型? ? ? ?號：B215-KIT

制? 造? 商：意大利Matest-pavetest公司

滿足規(guī)范：意大利matest獨立式罩面測試儀是一個伺服氣動控制測試系統(tǒng)，使用一個用高性能伺服閥的數(shù)字式控制器提供準(zhǔn)確的高達60Hz的 加載波形，專門設(shè)計的滿足德克薩斯州交通運輸部 DOT 的測試程序 Tex-248-F 和 ASTM 標(biāo)準(zhǔn) WK26816 規(guī)范，以確定瀝青混合料罩面層的開裂敏感性能。

意大利matest的Overlay Tester 是一款適合日常使用的快速測試瀝青路面反射裂縫儀器，通過作用在瀝青混合料試件上的周期性應(yīng)力來評判混合料的抗破裂性能。路面反射裂縫設(shè)備的工作臺位于上部的溫度控制箱內(nèi)，整個試驗由電腦全自動控制。Overlay Tester 試驗的有效性已經(jīng)被大量的實踐所證實，試驗結(jié)果與實際路面性能全部一致，且試驗具有可重復(fù)和一致性。大量的比對試驗證實提高瀝青 PG 等級、提高接縫 / 裂縫水平位移量、降低試驗溫度都會縮短反射裂縫形成的時間，增加瀝青含量對于提高路面抗破裂性能有很大的幫助。

位移反饋控制

Overlay Tester 的工作完全由電腦控制，數(shù)據(jù)全自動采集。試驗的全過程都是采用氣動伺服閉環(huán)反饋控制，準(zhǔn)確執(zhí)行每一次拉伸，從而準(zhǔn)確的采集到拉伸應(yīng)力的衰減過程，當(dāng)試件的拉伸應(yīng)力衰減到 7% 以下，試件達到破壞條件。

產(chǎn)品特點

▍結(jié)構(gòu)緊湊，完全一體式的結(jié)構(gòu)設(shè)計

▍熱電供暖 / 供冷系統(tǒng) - 比機械制冷和加熱元件加熱更可靠更環(huán)保

▍無油靜音空氣壓縮機和相關(guān)的空氣處理設(shè)備

▍不需要額外的壓縮空氣供應(yīng)

▍內(nèi)置式傳感器（位移傳感器）

▍獨立式自帶輪子可移動設(shè)計

▍包括試樣準(zhǔn)備工具組件

▍額外的試樣加載板

路面反射裂縫系統(tǒng)可以用來循環(huán)加載從150mm直徑的試樣上切成的端部圓形的試樣。系統(tǒng)包括一個加載架，具有一個固定的和一個活動的加載板，溫控系統(tǒng)，控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（CDAS）和靜音空氣壓縮機 ( 可選 )。試樣粘合到兩個粘接板上放置在加 載架上進行測試。這是為了模擬瀝青罩面層在現(xiàn)場由于如熱膨脹 / 收縮作用下的開裂和產(chǎn)生反射裂縫評估。

數(shù)字式 CDAS/CDAS2 控制器

Matest 緊湊的控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（CDAS/CDAS2）實時控制，CDAS/ CDAS2 控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了優(yōu)異的波形擬真度及一體式綜合的數(shù)據(jù)采集和控制功能，同時可在所有的通道（ 可使用 64 倍過采樣率）以每秒高達 192000 個樣本的采樣速率的采樣給出了完整的低噪聲性能和 20 位分辨率的動態(tài)信號輸入范圍。Matest 獨立式罩面測試儀是由CDAS 數(shù)字控制器，TestLab 控制采集軟件和所有必要的試驗附件組成，硬件和軟件都是很好的組合。

TestLab2 試驗軟件

在考慮了更大的靈活性開發(fā)的 TestLab 試驗和控制軟件，可以滿足不同經(jīng)驗、水平、層次的操作人員使用。

通過使用已預(yù)設(shè)的“測試方法文件”選項，即使一個沒有經(jīng)驗的操作者，也可以無需任何設(shè)置，運行一系列國際規(guī)范的試驗方法測試。此外具備測試“向?qū)А痹O(shè)置功能，可預(yù)設(shè)典型的測試步驟，基于一個“配方”的方式，可一步一步的指導(dǎo)試驗步驟。 重要的是，有經(jīng)驗的工程師或研究人員不需要受所提供的測試方法文件菜單的功能和分析的制約?？梢孕薷纳勺约旱脑囼灧椒ㄎ募?，滿足他們特殊試驗研究的需求?；贓xcel 的數(shù)據(jù)分析提供了操作人員實施進一步分析和定制試驗報告 格式的靈活性。TestLab 試驗軟件可以查看實時的試驗結(jié)果和可設(shè)置的實時傳感器數(shù)值大小示意圖清晰顯示，以及數(shù)據(jù)分析能力。

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