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分析公路沥青路面裂缝成因和措施论文

沥青路面产生裂缝是路面较常见的病害之一。裂缝产生的类型主要有四大类型:①横向裂缝:②纵向裂缝;⑧块状裂缝:④龟裂。无论是哪种裂缝,都是对路面的一种结构性破坏,在其发展的初期对路面的行车功能还未产生大的影响,但在行车荷载,温度以及雨水等的作用下,其破坏程度必将进一步扩大,最终会引起路面结构的破坏,导致行驶功能降低,影响行车安全。

1 横向裂缝

横向裂缝是指与行车路线近于垂直的裂缝,偶尔会伴有少量支缝。横向裂缝在沥青路面中发生次数最多,通常情况下,沥青路面的横向裂缝都能通过面层显现出来,但有时侯半刚性本身的横向开裂并未影响到面层,这种情况下虽然基层的横向裂缝已经存在,但如果不对路面进行开挖或者进行无破损检测是不能知道的。

1.1反射裂缝

沥青面层的特点是强度和刚度较大,变形能力较差,在温度或湿度变化时易产生开裂缝。基层开裂时,如果面层与基层之间的粘结作用好,面层则给予基层约束作用,这一约束导致基层的开裂在沥青面层内部产生拉应力和拉应变,再加上行车荷载产生的应力叠加作用,当面层内部拉应力或拉应变超过沥青的允许拉应力或拉应变时,沥青层就会在对应基层裂缝的位置发生底部的开裂;如果面层比较薄,裂缝就会自下而上地发展到面层表面,形成“路面反射裂缝”。

1.2温缩裂缝

温缩裂缝是横向裂缝的一种重要表现形式,主要包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。低温收缩裂缝是由于沥青面层的温度较低或温度骤然下降导致沥青面层温度的梯度变化较快造成的。当温度应力超过道路材料的抗拉强度时便发生开裂导致裂缝,低温收缩首先发生在温度较低,沥青面层质量有缺陷的局部地区。先从表面开始向深度方向,最薄弱的路基横断面扩展。

2 纵向裂缝

纵向裂缝是与道路中线大致平行的裂缝,有时伴有少量支缝。在半填半挖或高填方路段,常由于压实得不好,路基出现不均匀沉降从而产生纵向裂缝;道路加宽的新旧路基结合部位如果处理不好可能产生纵向裂缝。这两类纵向裂缝的长度一般较长,深度可自路面表面深入到路基内部,产生的危害性很大。

3 块状裂缝

一般认为裂缝间距在0.3—3米、面积为0.1—10平方的裂缝为块状裂缝。块状裂缝也是路面常见的一种病害,常见于运营多年的公路。其发生的主要原因可分为两类:一是因为基层强度较低,二是面层强度不足。

3.1基层强度低导致的块裂

荷载作用下导致基层破碎,破碎后的'基层荷载变形量较大,反映到了面层导致面层发生块状裂缝,同时伴有沉陷病害发生;一般情况下,是该原因造成的块状裂缝居多。

3.2面层强度低导致的块裂

有时基层整体性完好,但沥青面层本身因种种原因造成强度不足,这种情况同样可导致块状裂缝发生。当然,面层与基层同时出现问题更易造成块状裂缝。不管是哪种情况,在块状裂缝的形成、发展过程中,雨水的浸入起到了“催化”的作用。

3.3龟裂

龟裂是在路面局部区域内,发生的类似龟纹状的裂缝:龟裂往往伴有沉陷和唧浆现象。一般认为,龟裂是路面结构在重复荷载作用下的疲劳破坏,是结构强度不足的体现。

(1)基层强度太高导致的龟裂

基层强度太高,不仅导致更多的干缩、温缩裂缝产生,而且使反射裂缝发生的更为严重,还会造成龟裂发生。这类因基层强度高而发生的龟裂,开裂时首先从基层开始,然后向上发展。

(2)层间粘结不良导致的龟裂

有一类龟裂的发生是出于层间粘结不良造成的。即由于沥青层与其下的沥青层粘结不好,上下层脱开,导致表面层的沥青混合料单独承受荷载和温度的作用,从而发生轻微龟裂。

(3)疲劳导致的龟裂

但还有一类发生在上面层的龟裂,并非因为层间粘结不良造成。而是路面运营若干年后,路面经受行车荷载和温度升降的反复作用,导致沥青结合料老化、沥青混合料劲度模量增大、疲劳性能下降造成的。

4 沥青路面裂缝的预防措施

4.1采用合理的防裂性能好的材料

采用优质沥青,采用密实型沥青混凝土面层,因为较小的空隙率使沥青混凝土路面具有透水性小,水稳性好,耐久性高,有较大的抵抗自然因素的能力,同时可以延缓裂缝的扩展。基层选用干缩系数和温缩系数小,抗拉强度高的半刚性材料。用橡胶沥青或聚合物改性沥青做沥青混凝土表面的封层,可提高表面层的抗温度裂缝能力。

4.2沥青面层应有足够的厚度

使用稠度较低、温度敏感性低的沥青,可以减少或延缓路面的开裂。路面所在地区的气温越低,开裂则越严重。沥青材料的老化,对低温更为敏感,使路面产生开裂的可能性增大。增加沥青面层的厚度可以减少或者延缓路面的开裂,但不能完全阻止裂缝再次发生。

4.3提高路基的强度和稳定性

路基是路面结构的基础,路基具有足够的强度和整体稳定性,为路面结构长期承受汽车荷载提供了重要的保证,路基的强度与稳定性在很大程度上影响了路面的使用性能。因此必须采取有效措施处理好影响路基稳定性和强度的关键环节,否则将产生不均匀沉降使路面发生开裂。

4.4严格施工工序,精心组织施工

路基施工时,要严格控制路基的填筑工艺,施工中要严格检验压实度,确保路基的强度。基层施工时,要充分压实横缝和纵缝,严格控制施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或规范容许的范围内。碾压完成后需及时养生,碾压完成后或最迟在养生结束后立即用乳化沥青做透层或封层,透层或封层完成后应尽快铺筑沥青面层,以减少因干缩而产生的裂缝。

5 结语

在沥青混凝土路面施工中,只要采取有效的措施,严格规范施工,科学合理养护,采取防治结合,就能有效控制沥青路面开裂的问题,提高沥青路面的质量,延长使用寿命。

车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式，它是在行车荷载重复作用以及气候（高温）等因素综合作用下产生的一种永久性变形，表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽，严重时车辙的两侧会有突起形变，造成路面使用性能更加恶化。车辙始终是沥青混凝土路面的主要病害之一，20世纪70年代末美国各州公路局曾作过调查统计，在被调查的44条主要公路中有13条公路的破坏是由车辙引起的，占调查总数的29.5％；日本的高速公路路面维修、罩面的原因，80％以上是由于车辙引起的。对于我省的高速公路而言，道路交通量增长非常迅猛，往往远远地超过了设计预期增长速度，同时高速公路重车比例在不断提高，车辆超载超限现象非常普遍，这种交通条件对路面的破坏作用是非常严重的，尤其会导致路面车辙的早期产生。事实也表明，在我省已建成通车的高速公路沥青路面养护工作中，车辙已成为继水损坏之后，引起普遍关注的路面病害类型。1、车辙的类型和特征根据形成机理，沥青混凝土路面的车辙一般可以分为以下四类：（1）磨损型车辙：这类车辙是面层表面受到轮胎磨耗形成的，在我国通常发生在车辆爆胎，钢轮直接作用在沥青混凝土面层上造成的划伤，一般这些车辙无需作专门维修。（2）压缩型车辙：这类车辙主要是由于沥青混凝土面层自身的压密形变造成的，车辙形成“V”字型，深度一般为5～10mm，对道路的行车没有太大的影响。（3）结构型车辙：这类车辙主要是由于路面结构设计不合理，或由于结构层压实不好或整体性不好，尤其是路基承载能力不足引起的。这类车辙往往横向较宽，两侧没有明显隆起现象，横断面成U形（凹型），常伴有裂缝，并且短期内不会稳定，随着时间的延续，车辙深度及其它相关路面破坏会不断加剧。（4）流动型车辙：这类车辙主要是由于沥青混凝土高温稳定性不足，或货车超载严重，引起沥青混凝土发生剪切变形产生的。这类车辙有明显的隆起现象，整个车辙断面形成“W”形，深度达20～50mm，严重时局部地段会出现大段松散破坏，行车跳动感明显。在我国，由于高等级公路沥青路面普遍采用半刚性基层，绝大多数车辙属于流动型车辙和压缩型车辙。对于压缩型车辙，由于车辙浅，不影响使用，一般可不做专门处理，严重时可以通过热拌沥青混凝土找平辙槽，达到恢复路面性能的目的；而对于流动型车辙，目前还没有经济、有效的维修工艺，通常是铣刨、重铺沥青混凝土面层，或者采用热再生养护维修工艺，而一般流动型车辙延续段落长（达到好几公里）、涉及整个面层，采用这些工艺维修费用较高，对交通影响大，大面积应用需要特别慎重。2路面车辙处理施工方法（1）首先对全线内的路面状况进行全面调查，根据路面情况确定出需要单独进行车辙填充的地段。（2）设置安全标志、施工标志和用路标设置警戒线，确保来往车辆能安全顺利通行。（3）对路面的车辙用摊铺车（带V型槽的）进行车辙填充施工。车辙中间视情况略高出原路面，并清除多余残留。（4）在达到一定的时间后，开放交通。（13）初期养护：①混合料铺筑后，在开放交通前禁止一切车辆和行人通行。②混合料能够满足开放交通的要求后应尽快开放交通。

沥青结合剂 pitch binder 1 iqing jieheji 沥青结合剂(piteh binder)一种有机胶结 材料。它是煤焦油或石油经过燕馏处理或催化裂化提 取沸点不同的各种馏分后的残留物，是以芳香族和脂 肪族结构为主体的混合物，呈棕黑色，不溶于水，组成 和性能随原料来源、蒸馏方法和加工处理方法不同而 异.在耐火材料工业中作非水性结合剂，主要用作含碳 耐火材料的结合剂，既可单独作结合剂，又可与焦油或 酚醛树脂等配合作结合剂。 分类耐火材料工业用的沥青结合剂是按沥青软 化点来分。软化点小于的℃的，称低温沥青(又称软 沥青)结合剂;软化点60~135℃，称为中温沥青(又 称中软沥青)结合剂;软化点大于135℃，称为高温沥 青(又称硬沥青)结合剂。 化学组成沥青组成很复杂，通常是用不同溶剂 对沥青进行分离萃取把沥青分为若干具有相似化学物 理性质的“组分”。常用的溶剂有甲苯、二甲苯、乙醚、 酒精、丙酮、四抓化碳、毗吮、三抓甲烷、乙烷、氛仿、 喳琳等。不同的溶剂也可搭配使用。如用苯和石油醚搭 配作为溶剂时，把沥青分离为3种组分，分别为a、凡 y。而a组分(苯不溶物)又可分为两种组分:a;组分 一喳嗽和甲苯不溶物;a:组分一喳啡可溶而甲苯不溶 物。一般苯可溶组分的平均分子量小于500，其碳与氢 元素含量之比为C/H~0.6~1.25。苯不溶喳嗽可溶 组分平均分子量为300~2000，C/H一1.25~2。座琳 不溶物组分平均分子量大于9000，C/H<1.7。增加溶 剂的种类可相应增加组分的种类。表1为用不同溶剂 处理不同软化点(tp)的煤沥青(沥青:溶剂=1: 100)时，其不溶物的含量。 表1不同溶剂处理后的煤沥青中不溶物含皿(%) 韶针操停朱 沥青中含有的化学元素有C、H、S、N和0等。沥 青及其组分的元素组成特点是，碳含量高，而氢含量 低。a，组分的碳含量最高，说明它的芳香化结构最高， 这种组分和口:组分、夕组分一样，比原沥青含氧量高。 随着软化点的提高，无论是沥青中的碳含量，还是各组 分中的碳含量都有所增加。(表2) 表2不同软化点(tp)沥青的元素组成(%) 介甘喻 沥青的组分及元素组成在一定程度上反映出沥青 的化学组成。但它们没能提供有关化合物的确切类型、 性质和含量，以及和碳原子相连的杂原子键的特性等。 根据对中温沥青的质谱分析结果可以揭示出沥青中所 含的化合物类型，见表3。而根据色谱分析可显示出沥 青在低分子区域的一系列化合物，如I一萤葱;I一嵌二蔡嵌苯;呱一二蔡品(并)苯;呱一晕苯;卜苯并 二蔡;班一苯并联笨撑硫;W一蕙;V一苯并萤葱;vI一晕苯等，其煤沥青的色谱图如图1所示。 表3中温沥青质谱分析结果 一耳 注:括号中数字为分子量。 一一…污 物理性能沥青无固定的熔化温度，因此用软化沥青的闪点为200一250℃;高温沥青的闪点为360一 点来表示其固态转变为液态时的温度。沥青的主要物400℃。沥青的导热性不大，其热导率见表4。 理性能还有密度、粘度、表面张力、润湿性等。沥青的 密度随软化点的升高而提高，(图2)沥青的密度又随:’“。厂一—一，一—丈二7刁 加热温度的提高而降低·(图3)县}//} 沥青的粘度与温度的关系呈指数关系，在19甲一f卿‘.““「//} 一二一止-----，·-、、-一爪一，、一侧}/} (1/丁)的线性关系式上有拐点出现，这是由于粘性流厉}//} 动的活化能条件改变的缘故。图4为不同软化点(曲线1·30卜//} 所标示出的数字)的沥青粘度与加热温度的关系。软化嗽厂一一谕一一，渝一一二甜 点为65一90acgh沥青在80一_1护“间为_塑性流动物软化点/℃ 质，高于此温度时转变为牛顿液体状态，其流动性取决-一’ 千姑彦一沥音中加入黝。$lI.如精醛、煤浦、甲茉、油图2沥青密度与软化点的关系 L24，，.表4沥，的热导率 典1.20卜_83℃~、‘、〔l软化点75℃甲笨不溶物含童21.8%的沥青 ，1·16卜，，、~~、、~I闪‘恤仄，，*11”·”一l“·口11‘。·。一‘。‘·二 侧165℃~、、福亡I热导家/W。(m。K)一11 0.0976 1 0.098 10.105已向刁0右8 却卜12L二1 .1 IJ一 150 220 260 300 340 370软化点160℃甲苯不溶物45.2写的沥裔 加热沮度/℃测定温度/℃’{68.8}168.。}:02.0 1 270。 ~__一二，，‘，，t、，_，..，、.，、一二一~热导率/W·(m·K)一勺0.1316 1 0.1546 1 0.1605 1 0 1697 图3不同软化点(曲线标出的)的沥青密度八、;叼一‘”、一‘“’一’‘一‘一l一‘一一}一’‘一”l一‘~’ 与加热沮度的关系 沥青的破化作耐火材料的结合剂，要求沥青中 甲80，·，·，~「‘一，护“，·，，，‘z~一J，，”礴~曰，，砚~一刁，~内 日1}固定碳越高越好，也即要求沥青中挥发分越少越好。固 260卜、__1今禅粉育‘甘麒仆甚的仕八书角扮捉图，‘据.苗. 只，。口、、(、、l化率(固定碳含蛋)与结合力的姜系。但沥，的礴钦率 米一!夕、、、、、l、___.____._.一一“一‘二‘一‘一 画价亏℃、、、、~、%~I主要取决于沥青中高分子芳香族组成分的含量。如果 解2。瑞犷一节赫一一命一一翁厂一瑞。用碳/氢比来表示芳香度，则碳化率(固定碳)与芳香 加热盆度/℃度的关系如图8所示，说明芳香度越大固定碳含童越 图4不同软化点(曲线所标出的)的沥青粘度高。 与加热温度的关系 30尸.一一.一一一一尸J工，洲 1400r~--~~-‘卜，，-----}}l丫l 1000卜、\}‘。卜--一一一门~一一一了下月一一 云6oor、65℃\洲83℃\，‘;。}宝4}」笋0 11 拐20。卜、、\、\<屯二i}舌}}丫}{ ，坛尸一，浩于==冬舟=早书共书=姗20卜一一一一朴八一丫乙+一一习一半一一一叫 。。。。。。。。。。‘v拐!l/0 1 11 加热妞度/℃}l/l}} 图5不同软化点(曲线上标出的)的沥青的表面__}/l}!I 张力与加热温度的关系阿{}1{ ~42 46 50 54 60 二our一一-一人尸一一一一一一一门 }\\{F.c/% _}\_、}图7沥青的固定碳(F，C)含盆与结合力的关系 ‘4U…\又} 里‘o0r助长{55厂一下一门.一丁，丁歹犷门 嫂}、。、否L一日}}}}。.2】l 哨}、侧11}峨/、}l 蜓60卜\!_}}1。击/!} !、}、。50卜-----朴-~--州卜‘‘‘份肉庵奋一一‘一-耘一~ }己\}之}}}声犷丫几‘。X空落协! }\、}肠}}}Z尸。}一，}} 知L)心}侧}}少/}}} 一}‘\\_}阿_}」Z}}} _L一一一一J--一丛己J 45t-一什于卜叶一一十-一十一一州 。·生402艺·3。。I/l{11 ’嫌麒厂c}/}}}}} 图6沥青润湿角(6)与加热温度的关系40卜曰一一一，二，一一丰‘一一井一一一一七一‘一习 .__.1.01.艺L41.6L82.。 l一甲胜劝骨(介76℃);2一高退沥青 ，，。，_、芳香度(c/H) 、‘p IOD峪声 176图8固定碳一芳香度相关图 和浇注料、转炉和电炉以及炉外精炼炉用的镁一碳砖、 铝镁碳砖、镁钙碳砖等的结合剂.使用时可根据条件不 同，有的可与焦油调配使用，有的可与酚醛树脂调配使 用。并可采用一些外加剂来改性以适合使用要求. 沥青加热过程中的变化见图9，大约在240℃开 》卜召又… 口「一、、，户产产‘l 钵‘才 十1; 梢{方2! 子l_厂 1口行卜~~口~~叭自、.尸~~~~-厂{ 试{、l ’:匕_一__又 扫20白400占口08台叮) 温度，/( 图9煤沥青(1)和未垠烧沥青焦(2)的差热分析谱线 通一盈热曲线，B一质t报失邃度.C一失t曲线 始出现质量损失，随温度升高失重增加，在530℃达到 最大值，达到640℃后又迅速降低。差热曲线表明: 40。℃以下出现的吸热效应为沥青分解并逸出轻馏分 的效应。在530℃的放热峰为以稠环芳烃及其缩合物 的自由基为主缩聚反应。在640℃的放热反应为芳香 缩合物网状堆积层成长并脱氢效应，在此过程中芳香 高缩合物分子密集堆砌，结果形成半焦碳化。 沥青的碳化呈两种结构:一种是所谓的镶嵌结构， 另一种是所谓的流动结构.这两种不同结构的产生是 由于不同的碳化机理造成的.沥青的碳化是经过液相 碳化。在碳化过程中、沥青先熔化，产生中间相小球体， 小球体不断长大和粗化，发展到一定程度互相熔合而 形成中间相.这种中间相是任意取向的各向异性的小 块(<1。阳)组成的。这就是所谓的镶嵌结构。如果 粗化后的中间相在一定条件下变形而产生某种程度的 择优取向，形成纤维状结构.这就是所谓的流动结构。 沥青的组成对结构有影响，苯不溶而毗旋溶的沥青所 得到的碳多呈流动结构，而毗吮不溶的沥青所得到的 多呈多孔薄壁碳，其结构为细镶嵌结构. 应用用作高炉炉缸的碳砖、错一碳砖、铝一碳化 硅一碳砖、高炉出铁沟用的铝一碳化硅一碳质捣打料 ...... 中间包镁质干式料用结合剂的研究 Binders of magnesia based dry vibration mix for tundish 首先将电熔镁砂(≤0.088 mm)分别与低温结合剂(分别为沥青、蔗糖、石蜡、松香、酚醛树脂)和中温结合剂(分别为三聚磷酸钠、九水硅酸钠、六水氯化镁、硼酸、十水硼砂和硼酸盐玻璃)按95:5的质量比混练均匀,以120 MPa的压力干压成型为φ36 mm×36 mm的试样,分别在300℃2 h、1 000℃3 h、1 450℃3 h、1 500℃3 h和1 600℃3 h条件下热处理后测量其显气孔率、体积密度和耐压强度,以评价这些结合剂的结合性能和促烧结性能,并评价了其环保性;然后,在上述试验的基础上分别采用沥青-硼酸盐玻璃、松香-硼酸盐玻璃和酚醛树脂-硼酸盐玻璃3种复合结合剂按镁质干式料的配方制备成镁质干式料试样,分别在200℃2 h、1 100℃3 h和1 500℃3 h条件下热处理,测量试样热处理后的永久线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度等常温物理性能.结果表明:采用酚醛树脂、沥青和松香为结合剂时,镁质材料300℃2 h热处理后的耐压强度较高;而采用硼酸、十水硼砂和硼酸盐玻璃为结合剂时,镁质材料1 000℃3 h热处理后的耐压强度较高,硼酸和硼酸盐玻璃能明显促进镁质材料的高温烧结;使用5%松香-4%硼酸盐玻璃作为复合结合剂制备的镁质干式料具有较好的常温物理性能和环境友好性.沥青粉相关用途如下：磺化沥青粉含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩界面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散起到防塌作用。同时，不溶于水的部分又能填充孔喉和裂缝起到封堵作用，并可覆盖在页岩界面，改善泥饼质量；磺化沥青在钻井液中还起润滑和降低高温高压滤失量的作用，是一种堵漏、防塌、润滑、减阻、抑制等多功能的有机钻井液处理剂。推荐加量1-4%。超高温沥青粉（镁碳砖特种沥青结合剂）主要用于耐火材料中的补炉剂和镁碳砖中的固体结合剂。

降水导致沥青产生空隙，降低沥青的强度，使路面容易断裂。大大减少使用年限。时间原因,我无法给你太多详细解释.简单和你说下,沥青路面施工过程中有个最高温度和最低温度.降雨会影响沥青温度,导致在沥青摊铺,碾压,成型过程中温度下降会使沥青的性能降低.掌握好沥青混凝土路面的雨季施工是一个重要环节,详细的建议参考市政工程沥青混凝土路面一章中的雨季施工注意事项.一般二级和一级建造师考试的书籍中都会提到比较详细.写论文的话可以参考下