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沥青结合料的低温性能概述(一)

沥青路面的开裂是各国道路界普遍关心的问题,路面裂缝的危害在于从裂缝中不断进人 水分使基层甚至路基软化,导致路面承载力下降,产生唧浆、台阶、网裂,加速路面破坏。 因此,提高路面的抗裂性能是沥青路面的重要课题。 


从调查可知,由于路面设计或施工原因,致使结构层本身强度不足,不适应日益增长的 交通量及轴载作用而产生的开裂,最初一般表现为纵向开裂,然后发展成为网裂。这一类由 荷载产生的裂缝在我国中低级道路及一些超载严重的高等级公路车行道经常遇见。对我国大 多数高等级公路来说,由于普遍采用半刚性基层,有足够的强度,这一类荷载性裂缝并不是 主要的。相反,另一类裂缝即非荷载性的温缩裂缝及半刚性基层所引起的反射性裂缝则普遍存在,并引起了普遍的关注,这些裂缝与沥青及沥青混合料的抗裂性能密切相关。


 沥青混凝土面层温度开裂是路面破坏的主要形式之一。此类开裂在许多气候寒冷的国家 或地区,例如北美、加拿大、日本、俄罗斯、北欧以及我国北方地区非常普遍。

沥青结合料的低温性能

 一般认为,沥青路面的低温开裂有两种型式:一种是由于气温骤降造成面层温度收缩, 在有约束的沥青层内产生的温度应力超过沥青混凝土抗拉强度时造成开裂、在一般温度条件 下,由于沥青混合料具有良好的应力松弛性能,温度升降产生的变形不致于产生过高的温度 应力。当气温骤降时,由于沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长,超过混合料的极 限拉伸应变,便产生开裂。由于低温持续的时间较长,沥青混合料的拉伸应变速率是非常小 的,一般在10-7~10-%s`左右。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好,可允许有一 定自由收缩时,更易发生。此类裂缝多从路面表面产生,向下发展,开裂多发生在初冬寒流 或寒潮突然到来路面迅速降温之时,路面的开裂往往是突发性的且大致等间距地发 生。 


温度开裂的另一种形式是温度疲劳裂缝。温度反复升降导致温度应力疲劳使混合料的极 限拉伸应变变小,又加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松弛性能降低,故可能在比一次 性降温开裂温度高的温度下开裂,同时裂缝是随着路龄的增加而不断增加,这一类温度裂缝 实际上包含了温度应力疲劳的因素在内, 因而也叫做温度疲劳裂缝。Carpenter(1983) 、Lyt- ton(1986) 提出, 经过长时间的温度循环, 使沥青混凝土的极限拉伸应变变小, 应力松弛性 能降低,将在温度应力小于其抗拉强度时产生开裂。此类裂缝也发生于温度变化频繁的比较 温和的地区。


对后一种模式也有不同看法, 例如Ruth认为, 温度应力在白天将完全恢复, 沥青材料的自愈性将有助于避免由于温度循环产生疲劳。


 在我国,实际上还存在第三种模式、那就是由于水泥、石灰、粉煤灰稳定类的半刚性基 层收缩(温缩和干缩),或者已经开裂了的半刚性基层在裂缝部位的应力集中与沥青面层的 低温收缩、


荷载作用产生的综合作用,使温缩裂缝较多地产生。其中沥青面层的收缩起了主 要的引发作用。裂缝大部分是从路面表面产生,向下发展;也可能是上、下面对应地产生; 或者由下向上也


延伸,这些裂缝实际上是温缩裂缝和半刚性基层收缩裂缝的反射性裂缝的综 合裂缝。在已经开裂的沥青路面上的加铺层,温缩裂缝也容易与反射裂缝一起产生。

此文关键词: 沥青结合料