位于路面面层的沥青结构层,直接受到气温变化的影响,当温度下降时,沥青面层就会产 生收缩变形。但它和水泥混凝土路面不同,沥青路面没有收缩缝,于是这种变形会受到基层对 路面的摩阻力和路面无限连续板体对收缩变形的约束作用,使沥青面层内部产生拉应力。 

另一方面,沥青混凝土具有应力松弛性能,当给沥青混凝土一定的应变时,由此产生的应 力会随时间延长而松弛,在一般的温度范围内,由温度降低而产生的拉应力,会由于应力松弛 而使拉应力减小,将不产生出现裂缝那么大的应力。可是当出现寒流或寒潮时,过快的降温速 率将使路面内的应力来不及松弛,出现过大的应力积累。与此同时,由于温度降低,沥青混合 料的应力松弛模量逐渐增大,应力松弛性能降低,也导致应力积聚过大,待温度应力积累到超 过沥青混合料的极限抗拉强度时,路面就将出现裂缝,以便将应力释放出去。因此温缩裂缝往 往并不发生在当地的极端温度条件下,而经常大量发生在寒流和寒潮到来的时间里。例如在 我国北方,11月份是一年之中首次出现寒冷的月份,沥青路面经常会在寒流到来的一夜之间 出现大量的温缩裂缝。

 也就是说,温缩裂缝是由于温度骤降,混合料的应力松弛性能赶不上,温度下降产生的应 力超过了材料的极限抗拉强度。或者说,在通常温度条件下,沥青混合料的劲度较低,气温下 降后,材料的应变能力急剧降低,导致材料的劲度模量急剧增大,超过了产生开裂的极限劲度, 便产生开裂。这种情况在沥青面层与基层粘结力不好,可允许有一定自由收缩时更易发生。 这是一次性降温造成的温度收缩裂缝的经典的力学模式。

 由于降温来自于冷气流,路表温度肯定低于路面内部温度,温缩裂缝当然是从表面开始 的,这在60年代国外的大量调查中已经得到证实。当温度下降时,因为沥青路面的表面温度 比底面低,沿深度方向的温度梯度如图3-5-la)所示,应力的产生本来应该与温度梯度是一致的,可是实际路面中沥青混凝土层是连续的,没有接缝,不能自由地收缩,且与路面基层紧密粘 着,不能自由翘曲,其结果如图3-5-1b)所示,在表面出现了拉应力(与基层联结成整体的也会 出现拉应力),在底面出现了压应力,这些应力与其他应力相叠加,就会在表面出现更大的拉应 力,一般认为这就是表面容易出现裂缝的原因。

 另外,接近表面的沥青比内部沥青更易老化,沥青混合料的极限拉伸应变小,应力松弛性 能差,也是容易产生裂缝的一个重要因素。 

路面开裂以后,温度继续下降便有了自由收缩的可能,此时裂缝宽度将会增加。但是由于沥青面层与基层之间有联结,实际上收缩不是自由的。以后随着使用年限的增加,沥青混合料的劲度模量也同时增加,所以还会产生新的裂缝,从而裂缝间距缩短,裂缝不断加宽,开裂越来越严重。