沥青路面出现裂缝的原因
路面结构是一个整体,它依附在土基之上,由沥青面层、基层、垫层几部分组成,任何一个结构层次存在缺陷或者各层间联结不当都可能使路面出现裂缝。垫层虽然作为一个独立层,但所用材料一般分为两类,一类是由松散粒料,如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层,为减少分析层次,在下面按结构层分析原因时把这类垫层同土基一同分析;另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层,在下面按结构层分析原因时把这类垫层同基层一同分析。
1土基原因
土基是路面的基础,承受路面结构传递下来的全部动载和静载,要求具有足够的强度和整体稳定性。当土基存在质量缺陷,如设计工作区深度偏小、软土地区土基处理不当、换填或淤泥处理不彻底、填筑密实度不足、填料的液限偏高、填料差异造成不均匀沉降等都会导致结构破坏,致使路面发生开裂。
2基层原因
基层分刚性基层、半刚性基层和柔性基层。基于我国国情,只谈半刚性基层产生裂缝的原因。
半刚性基层结构缺陷主要是干燥收缩。新铺的半刚性基层,随着混合料中水分的减少,要产生干缩变形,形变积累产生裂缝。对基层干燥收缩影响较大的因素很多,集料级配不好、细料过多、水泥用量大、水泥标号高、集料含水量大、施工温度高都会增大基层干燥收缩。
3面层原因
集料规格、质量、级配以及沥青的路用性能对抵抗沥青面层裂缝的发生起着很关键作用。由面层自身因素引发裂缝的情形为:沥青材料低温稳定性能差使面层在低温情况下出现开裂;集料含土或天然砂比例高,碾压时出现“呲牙”,甚至推移;沥青加温时间长及温度过高造成沥青老化、摊铺温度低、油料离析等使油料间粘结力下降,碾压和使用后出现开裂。
4层间结合原因
我国公路沥青路面结构设计理论为双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论。即假设在车辆荷载作用下,各结构层是一个联系紧密共同受力的整体。结构没有破坏时最大弯拉应力出现在基层底面,破坏顺序由下而上。然而由于种种原因,各层间联结没有实现连续的理论状态。如下基层表面有浮土杂物、路拌基层出现素夹层、基层和面层之间粘结油不匀等因素都会影响体系的连续性。基层间连续不好会导致承载力不够引发裂缝。外观特征是先发生纵向裂缝再逐步发展成纵向网裂、龟裂,直至破坏。基层与面层之间连接不好,会导致面层推移开裂。
5结构组合原因
由于行车荷载和自然因素对路面的影响,路面的使用功能随深度的增加而逐渐减弱。为了适应这一特点,路面结构通常是分层铺筑的。按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同,进行不同结构组合。即由上而下强度递减、差距均衡的强度组合;功能互补的功能组合;厚度适当、满足要求的厚度组合。每种组合不好都可能使结构功能弱化甚至破裂。对于厚度方面,本人以为我国高等级公路沥青路面基层总厚度不足。由于种种原因,运输市场管理缺乏严厉手段,超限车辆不能根除,结构设计时要给予考虑。基层结构本身来说,由于受外界环境特别是水的影响,半刚性基层随时间推移自身强度逐渐衰减,受荷载频繁作用抗疲劳变形能力下降。又由于半刚性基层破坏的不可恢复性,决定了这种结构要采取相当大的安全系数,同时,基于长寿路面的理念和交通长远发展的要求,对高等级公路基层厚度确定主张保守做法。现在高速公路采用的60-80cm结构总厚度太冒险。
温度变化半刚性基层、沥青面层乃至土基都会随温度变化在结构内部产生温度应力,当应力聚集足够大时,结构出现开裂。
1基层温度变化
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