防止寒冷地區(qū)路面橫向裂縫淺談

　　寒冷地區(qū)路面的厚度和它的結(jié)構(gòu)組合， 主要由通過路面的車輛荷載、當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、路基情況、施工特點及經(jīng)濟(jì)方面的要求等來決定。目前，在瀝青類的路面設(shè)計中，把大型車的遠(yuǎn)景交通量、土基的CBR值以及寒冷地區(qū)的冰凍深度，作為設(shè)計的主要依據(jù)。在瀝青路面的施工與改建方面，幾乎也是這樣考慮的。

　　實際上路面不僅受到車輛荷載的作用，而且也受到其它許多外力的作用，使其遭受破壞。較顯著的是寒冷地區(qū)的凍脹力所引起的破壞作用，由凍脹引起的路面破壞分為兩種情況：一種是在路面凍脹的時候，另一種是在春融期，土基、墊層承載能力降低的時候。前一種破壞情況是由于冬季在路肩上堆積了積雪，雪起著保溫材料的作用，因而在道路的橫斷面方向上產(chǎn)生了不均勻的凍脹現(xiàn)象，沿著道路縱向產(chǎn)生了大致成直線的裂縫。后一種破壞情況，是由于春融期承載力不足而引起的路面裂縫，主要出現(xiàn)在輪跡集中的部位上，隨著土基局部沉陷而產(chǎn)生的。這種裂縫是成龜裂狀的。不論哪一種作用引起的破壞，都是由于路基土是易凍脹性的。而且，僅在地下水容易補(bǔ)給的情況下才能發(fā)生。

　　可是，路面結(jié)構(gòu)在與縱向垂直的橫向上也出現(xiàn)了較多的裂縫――橫向裂縫，本文主要介紹路面產(chǎn)生橫向裂縫的的一些情況。

　　瀝青路面的裂縫破壞

　　對瀝青路面，除車輛荷載作用之外，引起裂縫破壞的其它原因，大致可分為如下三類：

　　1、 是由于路基整體、土基、墊層及基層等瀝青混合料之外的底層材料的膨脹、收縮。由于土基下部地基的壓密下沉以及凍脹現(xiàn)象使土基產(chǎn)生凍脹，隨著這些現(xiàn)象所發(fā)生的路面縱向裂縫和局部的高低不平，皆屬于這個范圍。另外，由于基層的收縮裂縫，導(dǎo)致其上面的瀝青混合料產(chǎn)生反射裂縫，使道路出現(xiàn)的橫向裂縫也包括在其中。

　　2、 是由于瀝青混合料中的瀝青性質(zhì)的變化，其中揮發(fā)成分變質(zhì)和瀝青硬化，使其產(chǎn)生了塊狀裂縫和風(fēng)蝕現(xiàn)象。因此由于在混合料中使用的瀝青性質(zhì)和摻配情況不同，路面的破壞程度也是不同的。

　　3、 是由于瀝青混合料的收縮，在道路的橫斷面方向上產(chǎn)生的收縮裂縫。這種現(xiàn)象與氣溫及其變化程度，與路基、墊層、基層及構(gòu)成的混合料的蠕變，乃至與應(yīng)力松弛性質(zhì)、路面各層間的摩擦狀況等許多因素有關(guān)。

　　寒冷地區(qū)路面上出現(xiàn)的橫向裂縫，與路基整體和土基的壓密沉降以及凍脹現(xiàn)象等引起的裂縫是顯然不同的，因此，將其化歸到第三類中。

　　根據(jù)現(xiàn)場情況和試驗的結(jié)果初步將能產(chǎn)生橫向裂縫的主要特征歸納如下：

　　1、 凍結(jié)指數(shù)是表明寒冷程度的一個指標(biāo)。凍結(jié)指數(shù)大的地區(qū)，這種裂縫就容易發(fā)生。另外，當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和氣溫的變化比率都和裂縫的產(chǎn)生有著密切的關(guān)系。

　　2 、日交通量比較大，超過1000輛次的路段，大多數(shù)產(chǎn)生了裂縫。其次，裂縫的位置，大部分在瀝青混合料層和基層之間的脫離處，即所謂沒有形成整體性的路面結(jié)構(gòu)。

　　3、 裂縫數(shù)量隨著路面使用年限而增加。最初裂縫的產(chǎn)生是等距離的，其后，在縫與縫之間，又增加了裂縫，其間距則逐漸縮短。

　　4、 從裂縫的發(fā)展規(guī)模來看，經(jīng)過使用六年的路面，裂縫從路面邊部逐漸向中心處發(fā)展最后貫穿路面整個寬度，從路面鉆取的試件可以看出，裂縫從路面表面逐漸向深處發(fā)展，其寬度逐年擴(kuò)大。

　　5、 處于砂、砂礫、碎石等不易引起凍脹的砂性土路基上的路面，也同樣產(chǎn)生許多裂縫。

　　6、 裂縫的發(fā)生與瀝青路面的表面溫度及其膨脹系數(shù)有密切的關(guān)系，但也受到路面結(jié)構(gòu)組合，使用材料以及土基溫度變化的影響。

　　另外、我們還可以發(fā)現(xiàn)橫向裂縫的以下幾個特性。

　　1、 裂縫數(shù)量與路基土質(zhì)及基層、墊層有著密切關(guān)系。在砂性土的路基上出現(xiàn)的裂縫，要比易引起凍脹的粘性土路基多。

　　2、 裂縫的產(chǎn)生與使用的瀝青和骨料的性質(zhì)以及它們之間的配比，有密切的關(guān)系。

　　3、 裂縫的產(chǎn)生與瀝青混合料層和下面的基層表面之間摩擦力的大小，也有一定的關(guān)系。

　　上述的這些情況，目前主要是通過現(xiàn)場觀察，以及根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)得到。但是，除了氣溫越低裂縫越容易發(fā)生外，其它情況則是與凍脹破壞性質(zhì)是完全不同的另一種路面本身引起的破壞現(xiàn)象。例如：在不可能發(fā)生凍脹的巖石路基上的路面，在橫向上同樣會出現(xiàn)裂縫。這也說明，路面裂縫不象凍脹那樣，必須具備凍脹產(chǎn)生的三個因素(土、水、溫度)才能發(fā)生。

　　關(guān)于橫向裂縫發(fā)生的原因和預(yù)測的問題，我們還要進(jìn)一步探討。

　　1、 氣溫和路面表面及其內(nèi)部溫度的變化情況

　　對路面溫度影響最大的氣溫變化和絕對值，隨地區(qū)而不同。因此，應(yīng)將氣溫及其變化予以數(shù)值化，并且要確定氣溫與溫度應(yīng)力的關(guān)系。

　　2、 熱性能與溫度應(yīng)力

　　在瀝青路面內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力的大小，因取決于混合料的線膨脹系數(shù)、應(yīng)力松弛特性以及變形系數(shù)，所以，應(yīng)將這些關(guān)系數(shù)值化。特別是瀝青的粘滯度對混合料的應(yīng)力松弛現(xiàn)象有較大的影響，因而，在瀝青材料選擇方面，應(yīng)該予以認(rèn)真考慮。

　　3、 瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的厚度及其下面基層之間的束縛程度。

　　瀝青混合料的厚度對溫度應(yīng)力的大小，有著復(fù)雜的影響，而且，溫度應(yīng)力與混合料層和基層之間的摩擦程度存在著一定的關(guān)系。因此，應(yīng)使它們之間的關(guān)系定量化或數(shù)值化。

　　4、 路面的使用年限

　　掌握路面各層材料的性質(zhì)的變化以及瀝青混合料的熱疲勞特性，對于研究裂縫生成的原因是很重要的問題。

　　以往，在寒冷地區(qū)瀝青路面產(chǎn)生裂縫時，都?xì)w結(jié)于汽車荷載和凍脹對路面的破壞作用?，F(xiàn)在，隨著瀝青路面結(jié)構(gòu)組合情況的改變，路面溫度及其變化以及在路面中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，裂縫寬度隨時間的變化而變化，都可能產(chǎn)生裂縫，因此，只有通過現(xiàn)場測試，室內(nèi)試驗以及理論分析，才能搞清楚瀝青路面產(chǎn)生裂縫破壞的原因和采取相應(yīng)的防治措施。

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