沥青路面开裂一般与路面材料的特性、结构组成及形式以及交通荷载和各类环境因素的 作用有关。为解决沥青路面开裂的问题,必须对其成因有一正确的认识。归纳起来,引起沥青 路面开裂主要有下述几方面原因
沥青路面开裂一般与路面材料的特性、结构组成及形式以及交通荷载和各类环境因素的 作用有关。为解决沥青路面开裂的问题,必须对其成因有一正确的认识。归纳起来,引起沥青 路面开裂主要有下述几方面原因:
(〜)路面疲劳
由于沥青路面所承受的累计交通量超过其设计极限,将导致路面疲劳开裂裂缝。这种疲 劳作用对面层甚至整个路面结构(底基层、基层和面层)均会造成影响。
对于沥青表面层(磨耗层),其疲劳裂缝很细小,且限于行车道,随时间会延伸至整个路面, 形成龟裂°
用水泥处治的半刚性基层,当设计欠安全或已达到设计使用年限时,由于疲劳会产生开 裂。并依材料的残余力学特性(强度、模量),大面积的块裂可能发展为小面积的块裂甚至成为 龟裂。
除磨耗层外,沥青面层中其他结构层也可能由于基层的过度疲劳而易于开裂,在交通荷载 的作用下裂缝将延伸至磨耗层。虽然在它们出现的初期仅局限于车辙处,但这些疲劳裂缝通 常会发展为块裂。
(二)路面结构的收缩变形
当无限长的路面结构收缩时,一旦面层与下层表面间的摩擦约束力在面层内引起的拉伸 应力超过其抗拉强度,就会引起面层的收缩开裂。收缩的原因,对于釆用水泥材料的结构层可 能是水泥的凝固变形或干缩,或者是因季节、早晚天气变化造成的温度收缩。通常收缩裂缝主 要产生在至少有一层使用了水泥结合剂的结构中,但在非常恶劣的气候条件下,这种现象也影 响到沥青面层。
始发于磨耗层表面的裂缝,可能因在冬天严寒条件下的温度收缩和路面结构层翘曲引起。 在贫水泥混凝土基层路面上大量地观测到这种现象。在寒冷天气中,上层的温度比下层的温 度低,结果因深度不同而收缩量不同,会引起路面板的翘曲。这一影响加上沥青表层温缩产生 的拉伸应力,当超过材料的抗拉强度时,就产生了这种裂缝。
在冬天极度严寒的国家,沥青材料在极低温度下会硬化,这就使得它们易于因温度收缩而开裂。当使用硬沥青和易老化的沥青时,这一现象更为常见。这时它们一般形成等距横向收 缩裂缝。
对于半刚性路面,水泥稳定类基层通常没有施工缝,因此,这些结构层易于产生天然横向 缩裂。这些横向裂缝贯穿磨耗层达到路表时,它们往往间距为5~ 15m,且宽度随温度变化而 变化,在零点几毫米到几毫米之间。缩缝在路表成为可见缝时通常为单一的直线型裂缝,但在 交通荷载作用下可发展为双线型裂缝和分叉裂缝。
(三) 路基土的变形
路基的变形或局部承载力的下降,也可以引起路面开裂,裂缝会贯穿路面各结构层。引起 这种类型裂缝的原因各异:由于路基排水不畅使其内部含水量增加而引起承载力下降;由压缩 性强的土类填筑的路基或者未经充分压实的路基,在交通荷载和路面自重作用下而缓慢下沉; 路基土体滑动,尤其是沿线半挖半填路段;在旱季,粘性土由于过度失水而引起收缩,特别是道 路沿线存在的树木根系会使裂缝出现得更频繁;当路面结构层形成的温度隔离效应,不足以阻 止霜冻影响波及敏感土时引起路基冻胀。
路基承载力的下降和非均匀沉降将导致半刚性路面单一的纵向和横向直线型裂缝或者块 裂。这些裂缝可能是细微的或者中等宽度的,且它们的边缘可以沿着破裂面错动。柔性路面 中受影响区域最终将会形成龟裂。
路基土体的滑动在任何路面结构中都会产生很宽的裂缝。这些裂缝将产生滑动面,它们 的边缘总是沿破裂面错开很大。
而粘性土的干缩变形将引起纵向和横向的又深又宽的直线型裂缝。
(四) 设计或施工不当
路面开裂也可能因路面设计的某些缺陷,或某层或多层路面结构的施工不当而引起: 当老路拓宽时,由于基础承载力的横向变化,经常在老路边缘处出现纵向裂缝,尤其当车 辆车迹主要集中在老路边缘时;
纵缝岀现在道路加宽处且原有结构与加宽部分之间的施工连续性没有保证的地方,这样 的裂缝通常是直线裂缝且往往相当密;
相邻车道铺筑时使用的纵缝与横向施工缝都是薄弱环节,如果施工不当且不能连续施工, 这些缺陷将暴露在交通荷载作用下和温度变化中,将导致直线型裂缝,由于表面磨损和材料的 损失,裂缝往往加深;
当磨耗层与下部结构层间粘结不良时,在交通荷载的作用下,它可能迅速开裂。
(五) 老化和环境因素
在严冬,沥青材料最易破碎,其强度将难以承受由温缩引起的拉伸应力,可能由于路面的 温缩和翘曲,在路表出现微裂缝。它可以从表面扩展至层底。这种类型的开裂可能最终发展 为龟裂。但单个裂缝会一直很细小。沥青材料的老化变硬以及路表直接暴露于大气环境中, 会使这种影响随时间加剧。