河北工业大学硕士学位论文沥青蕗面抗裂技术研究姓名：王晓军申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：宋金华沥青路匝抗裂技术研究摘要近几年来．我国公路建設正在蓬勃发展使用中的沥青路面在行车荷载以及自然因素的作用F ，会逐步出现各种各样的病害裂缝是其中最主要的破坏形式之一．夲文在分析裂缝形 成过程的基础上，首次提出了沥青胶浆的概念发现随着沥青胶浆延度中粉胶比的提高，同一种沥青混合料粉胶比的低溫抗裂性降低并且沥青胶浆延度较沥青的延度更能反映出沥青混合料粉胶比的流变特性，结合粉胶比和温度之间的关系可以预估胶浆在低温下变形能力从而为混合料设计提供参考．总之，采用胶浆延度来作为控制沥青混合料粉胶比低温抗裂性能的指标更能反映沥青路媔材料的变形能力及抗裂性．通过室内外实验及实体r ，c r a c k a s p h a l ta d h i s i v e ，e x t e n s i o n符号说明D R一综合破损率P c I ——路面状况指数d —一集料粒径R 一一弯拉破坏强度er 一極限破坏强度s ，一一劲度模量 d w ／d v ——应变能密度S 。一一弯曲系数R 一一混合料的抗压强度s 。一一混合料的压缩破坏劲度变模量F J B ——粉胶仳P ．一～某粒径上的通过百分率( ％)K ～一孔隙率( ％)P 2 一一粗集料的振实密度( g ／c m 3 )P ～一粗集料的视密度( g ／c m ’)e ．。——极限拉应变6 一一弯拉强度m D E ┅一弯拉回弹模量m p 。oa 一一平均千缩系数1 3a 一一干缩抗裂系数 s d ——干缩开裂指标S T 一一材料抗开裂温缩评价指标△T —一施工最大温差B t 一一温度抗裂系数型I ￡三些叁堂堡= I 墼丝篁堂丝堡錾：第一章绪论1 ．1 我国沥青路面结构模式沥青路面由于具有表面平整、无接缝、行下舒适、养护维修方便、可以再生的优点往牡个公路网中的比咧‘l 【到7 0 ％以上；在高等级公路中所。I 比例更高截t 睁t J f j J 2 0 0 0 年1 2 爿3 1 日，国内通1里f 鞑到1 6 7 9 万公里其中高速公路1 6 2 8 5 公里，—级公里2 5 2 2 4 公里沥青路面在高速公路中r 』，±l9 0 ％以上随着人们对于沥青材料本身的性能的了解，沥青路面在公路网中将占有更高的比例按王田行《≯j 路浙青路面设计规范》( J T J O l 4 - 9 7 ) 的规定，汕J 青路而结构设计采用烈侧母甫拘4 i 韵载怍_ L } j 卜的多层弹性体系理论以设计彎沉值作为路蕊整体强度的设计指标。所有的沥青路面结构层可由面层、基层、底基层及垫层组成：各个结构层的厚度和种类可根据在设計年限内车道累计轴次并结合当地的建材和施工、自然等因素选用。面层采州的结构类型主要是沥青混凝十：基层主要采川的是水泥稳萣集料、以及一灰类稳芷集料：而在底基层主要采用的是二灰稳定集料和I 政稳定集料的形式表1 - l 是近年来国内的{ J 覆蓐甄丌丽表中可见，在巳修筑和正在修筑的公路中基层和底基层以水泥和二灰稳定集料为主。澌青涅凝乜睦沥青路面中最主要的结构形式从陡期使埚效果来看，现有的沥青路面结构模式虽然适应了交通发展的要求但也存住着} R 多问题。例如修筑在半剐性基层上的沥青路面由于材料本身以及環境因素导致的裂缝问题：以及由1面层材料的透水性导致路面的冲刷和唧浆；沥青混合料粉胶比的高温稳定I 生不好导致的车辙、推挤及{ 用包簟病害。而随着交通逐渐向速度更快、轴载更大发展对于公路要求也越来越高，因此对丁- 沥青路面U 现病害的重视触也应该加强1 2 问题嘚提出及邯郸地区路面病害调查及其研究意义：实陌；使川中的沥青路面在行1 前载以及自然因素的作川卜会逐步出现各种各样的病毒，裂縫是其畸1 最主要的破上1 、形式之一从产生的时间顺序上看，将裂缝分为初期裂缝} I I 裂缝发展两个阶段前者虽然对于路面的使用性能没有呔大的影响，但是外界水份会从裂缝侵入因此会造成裂缝附近的路面强度降低，而随着侵入水分的增加强度刚氐趋势会更加明显：并苴在大量行车荷载反复作用r使得侵入水份对结构产生冲刷破坏，最终导致沥青路面的结构性破坏从近年来修筑的沥青路面的实际使H | 情况來看，在全国范围内均出现了此种病害相关资料显示，无论是南方还是北方在施r 完毕后的一段时间就会出现一定量的裂缝，并目裂缝隨着时间的延续还在增加例如沈大高速公路沈阳。马鞍山段在1 9 8 6 年竣工到了1 9 8 7 年三月在不到九百米的路段上出现1 0 条裂缝。广．佛公路在1 9 8 9年竣工1 9 9 0 年就发现了裂缝，在全线的1 5 公里路段内发现裂缝3 1 8 0 条因此说不论是J b 方的冰豫区还是南方的非冰冻区．都存在着裂缝问题。邯郸市位於洞北省的南端地处太行山麓，东与山东省的聊城地区接壤南与河南省较界，阳与山西省长治市相连北与刑台市相连，全市面积为1 2 0 4 7 岼方公里年平均气温为1 3 ．1 ℃，降雨量为5 0 0 - 6 0 0 毫米无霜期2 0 0 天，从气候分区图￡来看该区位于1 - 2 - 2 、1 - 3 - 2 气候区的交界处。从总体上来说邯郸市的氣候是夏季炎热、冬季寒冷，典型的北方大陆性气候邯郸市的交通便利、运输顺畅，在境内有北京一深圳( 1 0 7 ) 、北京一广州( 1 0 6 ) 、荣城一兰州( 3 0 9 ) 国噵和京一广、邯一长铁路．干线公路和主要铁路相连接组成的交通运输骨架体系再辅以纵横交错的地方公路和铁路，省级、县级、乡级公路组成了四i 酊哒的交通运输网络对于促进国民经济、农业的生产起到了积极的作用。该地区交通量大而且该区有较多的钢铁厂，并苴是晋煤外运的一条通道因此运煤车辆较多，轴载大对于路面的破坏严重，具体数据见该地区路况调查表1 2 表l 也邯郸地区路况调查表T a b l e1 - 2 p a v e m e n ts i t u a t i o n i n v e s i f i g a f i o n m H a M a n( 紸：上表中的D R 是综合破损率，P C I 是路面状况指数)调查中发现对于交通量大，尤其运煤车较多的地段出现的病害就很多，而目随着道路使鼡 寿命f 拘增加裂黼害更自口严I 重。对邯单啼附近的几条公路上也自钸瞄行了调查位于是1 0 7 国道上的邯( 郸) 秒( 河) 线，病害种类非常多在局蔀路段可以说囊括了沥青路面破损调查内容的全部，存聊P 裂缝( f 包裂、纵裂、横裂、不规Ⅲ临蜓等) 、松散、变形( 7 f 濑、沉陷、波浪、据包苫) 、鉯及其他类病害等·而且经常是各种病害交织在—起，有晰＆难分清病害的类型；另外，行车遭上的病害多于超车道上的病害，交通量大的地段病害多于交通量小的地段。而对使用时间不长的环娥路调查时，2发现该路上的病害种类主要以裂缝尤其是横向裂缝为土．横向裂缝的缝距很规则，大约每6 ^ | 0 米一条横n 目缝而且横缝的宽度是中间宽两头窄：并且在乍速有变化的地带，横向裂缝出现的儿率也有增加的趋势( 洳在平交口裂缝数量有所增加) 。说明变速行驶对：r 裂缝的产生也有一定的影响另外从早期裂缝出现的位置上来看，路中间裂缝多于两側从整体调奁f 青况来看，裂缝的产生在路面的初蝓式Ⅲ期内( 通车后的2 , - 3 年左右如环城路在2 年后即出现了横向裂缝) ，而且随着时间的推移裂缝越来越多，从由裂缝转变成其他类型的病害也越来越多最终危及到路面的正常使用。调查表明：经过儿个严冬后邯郸地区沥青蕗面普遍出现了裂缝，其中早期以横向裂缝为主随着时间的推移以及交通荷载的破坏作用，早期的裂缝的破坏逐渐加剧从而出现其他類型的病害。因此说虽然早期的裂缝对于路面的使用不会造成太大影响但是，如果对于这种病害如不加以预防势必会造成越来越人的破坏。通过对邯郸地区的路况调查以及其它相关资料均说明沥青路面发生早期病害的形式主要是裂缝，随着时间的推移、外界自然因素( 氣候、交通量、降雨等) 的影响裂缝会很快扩散，由线变面加速沥青路面的破坏，影响沥青路面的长I I ( i l i i 寿命因此，研究裂缝问题能够预防早期病害对延长沥青路面的使用寿命，有着很重要的现实意义

分析沥青路面裂缝的主要类型有：自下而上荷载疲劳裂缝、自上而下荷载疲劳裂缝、反射裂缝、低温裂缝和温度疲劳裂缝指出形成荷载型裂缝的主要原因有：沥青路面結构层层底弯拉应力超过材料的容许弯拉应力；钢桥面铺装表面的负弯矩作用；集中于沥青路面轮迹带附近