瀝青路面裂縫 老化的影響因素

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1、瀝青路面裂縫 老化的影響因素 瀝青路面裂縫 老化的影響因素 摘要：瀝青路面的諸多優(yōu)點(diǎn)所以其使用的范圍越來越廣，但瀝青路面也會(huì)出現(xiàn)高溫車轍、低溫開裂、疲勞等多種不良現(xiàn)象。影響瀝青路面的使用性能主要有內(nèi)因和外因兩方面，內(nèi)因包括材料及其結(jié)構(gòu)，材料是結(jié)構(gòu)的材料，結(jié)構(gòu)是材料的結(jié)構(gòu)。外因主要有荷載和溫度等。 關(guān)鍵詞：瀝青路面 裂縫 老化 結(jié)構(gòu) 材料 1、瀝青路面的根本特性 瀝青路面面層具有彈性、粘性和塑性性質(zhì)，路面的性質(zhì)具有隨溫度變化、加載時(shí)間長短而變化的特性。瀝青路面在低溫、短時(shí)間荷載的作用下接近彈性體但變形與恢復(fù)具有滯后性；隨溫度升高、

2、荷載作用時(shí)間增長或荷載作用次數(shù)增多，瀝青路面材料那么逐漸接近于粘塑性體，塑性變形過程呈粘滯蠕動(dòng)。 2、瀝青路面的裂縫、老化與疲勞 2.1瀝青路面的低溫開裂 瀝青混合料抵抗低溫裂縫的能力稱為低溫抗裂性。要保證路面不開裂瀝青混合料在低溫時(shí)就具有較低的勁度和較大的抗變形能力來滿足低溫抗裂性能。 2.1.1瀝青路面低溫下的裂縫類型與機(jī)理 〔1〕冬天溫度驟降出現(xiàn)的橫向收縮裂縫 瀝青路面面層直接受到氣溫變化的作用，當(dāng)溫度下降時(shí)，瀝青面層內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生收縮變形，而瀝青面層內(nèi)部有拉應(yīng)力，如果溫度驟降，應(yīng)力積累超過瀝青混合料的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，路面將出現(xiàn)裂縫。 〔2〕溫度疲

3、勞裂縫 溫度的反復(fù)升降循環(huán)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力作用，會(huì)使路面開裂。由于溫度應(yīng)力的疲勞作用使瀝青混合料的極限拉伸應(yīng)變或勁度模量變小，又加上瀝青老化使瀝青勁度提高，應(yīng)力松弛性能下降，裂縫隨著路齡增加而不斷增加。 〔3〕反射裂縫 瀝青面層的下臥層已經(jīng)開裂，裂縫處的應(yīng)力集中使荷載產(chǎn)生在面層下部的拉應(yīng)力比沒有裂縫的部位要大，超過瀝青混凝土的極限強(qiáng)度，致使瀝青面層跟著開裂。在溫度收縮應(yīng)力的共同作用下，交通荷載作用下的主拉應(yīng)力和溫度變化下的收縮應(yīng)力是反射裂縫形成的根本原因【2】。 2.1.2影響瀝青混合料低溫抗裂性的因素【1】 〔1〕材料特性 瀝青性質(zhì)。低溫下的勁度和稠度〔如粘

4、度或針入度〕和溫度敏感性〔如某溫度范圍的稠度變化〕是最重要的因素，低粘度〔或高針入度〕級(jí)的瀝青結(jié)合料會(huì)隨著溫度降低而產(chǎn)生勁度的緩慢增加，從而減少了低溫開裂的可能性；低溫下變形能力大的瀝青〔低溫延度大〕會(huì)使混合料低溫下的變形能力增加，而不易產(chǎn)生低溫裂縫。 集料類型和級(jí)配。瀝青混合料中95%為集料，所以應(yīng)對(duì)集料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與級(jí)配足夠重視。吸水性低、抗凍性好、耐磨的集料所組成的瀝青混合料具有較好的低溫開裂性【3】。 瀝青含量。瀝青含量在最正確范圍的變化不會(huì)對(duì)混合料的抗裂性能有大影響，因?yàn)樵龃鬄r青用量就增大了溫縮系數(shù)，但同時(shí)也降低了勁度，這兩種作用有相互抵消的趨勢(shì)。 空隙率。對(duì)不同殘留

5、空隙率的瀝青混合料做溫度應(yīng)力試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，空隙率小，瀝青混合料的斷面溫度也低，但差異不明顯。而瀝青混合料斷裂時(shí)的溫度應(yīng)力有相當(dāng)大的差異，空隙率越小，溫度應(yīng)力越高。 〔2〕環(huán)境因素 溫度。對(duì)于同種瀝青混合料，路外表溫度越低，瀝青混合料開裂的可能性越大。而路外表溫度受周圍大氣溫度和風(fēng)速有關(guān)。 降溫速率。降溫速率越大，那么溫度開裂趨勢(shì)越明顯。因?yàn)榭焖俳禍禺a(chǎn)生的溫度應(yīng)力在瀝青混合料內(nèi)來不及任何松弛，就有可能使路面開裂。在春秋季節(jié)早晚溫差很大時(shí)，瀝青混合料路面很容易產(chǎn)生裂縫。 〔3〕路面結(jié)構(gòu) 路面厚度。瀝青面層越厚，溫度裂縫產(chǎn)生的可能性越小，試驗(yàn)路說明，將瀝青混合料層厚度從10

6、cm增加到25cm，當(dāng)所有其它變量同樣時(shí)，開裂率減少了50%。 路基類型。在砂土路基地的路面低溫收縮開裂率通常比在粘土路基上的路面要大。 施工裂縫。高溫時(shí)用鋼輪碾壓低勁度的瀝青混合料層會(huì)產(chǎn)生橫向裂縫，以后在這些裂縫處可能開裂，裂縫間距通常比一個(gè)車道的寬度要小。 2.2瀝青老化及其對(duì)路面性能的影響 2.2.1 瀝青的老化原因 〔1〕運(yùn)輸和貯存過程的老化。瀝青從煉油廠到拌和廠的熱態(tài)運(yùn)輸一般在170℃左右，進(jìn)入貯油罐或池中溫度會(huì)有所降低，但由于油罐封存和接觸空氣面積小,因此在運(yùn)輸過程中瀝青的性能下降并不明顯【5】。 〔2〕拌和過程中的老化。瀝青與骨料加熱拌和過程中

7、，瀝青是在薄膜狀態(tài)下受到加熱比運(yùn)輸過程中的老化條件嚴(yán)酷得多。瀝青混合料拌和后，40/60級(jí)瀝青針入度降低到拌和前瀝青針入度的85%，60/80級(jí)瀝青針入度降低到80%，這說明拌和過程是瀝青短期老化最主要的一個(gè)階段。 〔3〕拌和后施工期的老化。瀝青混合料拌和后,運(yùn)到施工現(xiàn)場攤鋪,碾壓完畢降溫至自然溫度，這一過程中裹覆石料的瀝青薄膜仍處于高溫狀態(tài)，這時(shí)的瀝青熱老化會(huì)進(jìn)一步開展。 2.2.2影響瀝青老化的因素 通過多年的研究，對(duì)于影響瀝青老化的因素已經(jīng)有了明確的認(rèn)識(shí)。綜合起來，主要有以下幾個(gè)方面的因素：1，氧化；2，揮發(fā)；3，時(shí)間〔老化中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的開展〕；4，光照引起的聚合反響；5

8、，受熱引起的濃聚作用；6，外界荷載的反復(fù)作用引起的疲勞；7，微生物反響，還有其它的影響因素，油源不同，瀝青標(biāo)號(hào)不同，會(huì)表現(xiàn)也不同的老化速度等【4】。 2.2.3瀝青老化對(duì)瀝青路用性能的影響 瀝青老化過后，瀝青質(zhì)的含量增加，芳香分減少，膠質(zhì)和飽和分屬中間物，含量變化不大。老化使瀝青混合料的勁度不斷提高，對(duì)瀝青路面的高溫性能抗車轍能力是有益的，但是瀝青混合料的極限抗拉伸應(yīng)變變小，應(yīng)力松弛性能變小，低溫抗裂性能降低。老化影響瀝青路面的使用壽命主要反映在低溫抗裂性能和抗疲勞性能上，一定程度上也影響瀝青混合料與集料的粘附性和粘結(jié)力。交通疲勞和溫度應(yīng)力疲勞的極限破壞應(yīng)變變小，疲勞破壞的次數(shù)減少

9、，導(dǎo)致開裂。 2.2.4提高瀝青耐老化性的措施 瀝青的老化是一個(gè)漫長的過程，減輕瀝青的老化主要從混合料的結(jié)構(gòu)上考慮，即在可能的條件下盡量使用吸水率小的集料，減小路面混合料的空隙率，提高壓實(shí)度，減少瀝青與空氣的接觸，同時(shí)采用耐老化性能好的瀝青材料〔改性瀝青等〕。保證瀝青路面有足夠的密實(shí)性。 參考文獻(xiàn)： 【1】梁乃興,韓森，屠書榮.現(xiàn)代路面與材料[M].北京：人民交通出版社. 【2】沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社. 【3】祁國富，李慧.淺談瀝青材料對(duì)瀝青路面病害的影響[J].科技信息,2021(11):752. 【4】王慧斌，王火明.淺談瀝青老化及其對(duì)路面性能的影響[J].中國水運(yùn)，2021〔1〕：96. 【5】鐘一.道路瀝青的老化機(jī)理研究及其影響[J].交通科技2021〔11〕：101.