于紀(jì)淼+方其杭+溫明君+于秋莉

摘 要：文章通過對(duì)瀝青混合料低溫性能指標(biāo)進(jìn)行探討，分析了提高寒區(qū)道路瀝青混合料的低溫抗裂性的措施。希望通過文章的分析能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：寒區(qū)道路；瀝青混合料；提高低溫性能措施

隨著道路建設(shè)的不斷完善，先期修建的道路逐漸出現(xiàn)了裂縫、剝落、坑槽、沉陷等道路病害。尤其寒區(qū)道路病害的存在不僅影響了道路的美觀，更破壞了路面結(jié)構(gòu)的整體性，使得路面結(jié)構(gòu)的承載能力下降，影響了道路的通行質(zhì)量。瀝青路面的破損有各種類型，其中裂縫主要有：疲勞裂縫、邊緣裂縫、塊裂、縱向裂縫、反射裂縫和橫向裂縫。其中高等級(jí)公路瀝青路面上常見的損壞現(xiàn)象主要有橫向裂縫、縱向及網(wǎng)狀裂縫。

季凍區(qū)熱拌瀝青混凝土路面早期破損形式主要是裂縫，在交通荷載和低溫應(yīng)力引起的拉應(yīng)力、剪應(yīng)力或兩者共同作用下發(fā)生擴(kuò)展，形成更具危害性的破損形式，引起路面的使用性能及交通服務(wù)功能下降。目前，國內(nèi)外的一些學(xué)者對(duì)季凍區(qū)道路病害產(chǎn)生的原因及作用機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，并陸續(xù)提出了一些有效的防治措施。

1 寒區(qū)瀝青道路裂縫類型

本文以哈爾濱松北區(qū)典型路段道路病害為例進(jìn)行分析。松北區(qū)位于松花江漫灘區(qū)，地勢低平，地表沼澤洼地、牛軛湖發(fā)育。地形總趨勢為北高南低，地面高程一般在115～118m之間，局部沙壟、沙丘可達(dá)120m。地貌成因類型為堆積類，形態(tài)類型可劃分為松花江高、低漫灘。

松北區(qū)氣候?qū)俅箨懠撅L(fēng)性氣候，為北寒帶氣候條件，冬季長達(dá)五個(gè)月之久，春秋季節(jié)較短。年平均氣溫為5.7℃，極端最高氣溫為39.1℃，極端最低氣溫為-41.4℃；年均降雨量為523.3mm，降雨期集中在6-8月份；年平均蒸發(fā)量1508.7mm；最大凍深為2.05m，地面穩(wěn)定凍結(jié)日期為11月下旬，穩(wěn)定解凍日期為翌年4月中旬。冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镾SW，最大風(fēng)速為20m/s。

本地區(qū)氣候特點(diǎn)是冬季收極地大陸氣團(tuán)控制，嚴(yán)寒干燥；夏季受副熱帶海洋氣團(tuán)的影響，氣候炎熱多雨；春秋兩季因受冬、夏季風(fēng)交替影響，氣候多變，春季多大風(fēng)，降水少蒸發(fā)快，易發(fā)生干旱；秋季多發(fā)生寒潮侵襲，降溫急劇，易發(fā)生凍害。由于冬季降溫較快，水份易集聚形成聚冰帶，春季升溫緩慢，水分不易下滲，致使道路易發(fā)生凍脹、翻漿，對(duì)路基、路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

2 松北區(qū)瀝青混凝土路面破損情況

松北區(qū)瀝青混凝土路面破損情況比較適合按照《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中有關(guān)道路破損情況的裂縫類進(jìn)行分類和調(diào)查，裂縫類的破損類型分為龜裂、不規(guī)則裂縫、縱裂及橫裂。

對(duì)松北區(qū)各典型路段破損情況進(jìn)行了逐一的調(diào)查?？v向裂縫是指沿路面行車方向分布的長直裂縫，其方向與道路中心線大體平行。橫向裂縫是指垂直行車方向的裂縫，裂縫方向與道路中心線大體垂直。不規(guī)則裂縫是指裂縫分布沒有規(guī)律，且未圍合成小裂塊。而龜裂是指各種裂縫一起分割路面，形成不同的裂塊，依據(jù)縫寬及是否散落變形等分成輕、中、三個(gè)嚴(yán)重等級(jí)。在路面調(diào)查過程中，列入龜裂的不再列入不規(guī)則裂縫。

以上圖示是世茂大道道路病害的一部分，也是主要的部分。

3 提高瀝青混合料的低溫抗裂性能的幾個(gè)方面措施

3.1 瀝青的稠度及氧化速度

瀝青用在路上時(shí)的稠度是影響瀝青面層抗裂性能的一個(gè)重要因素。瀝青的溫度敏感性，周圍的氣候條件，瀝青用量及其抵抗硬化的能力都影響到瀝青面層裂縫出現(xiàn)和發(fā)展的速度。

瀝青在夏季的高溫穩(wěn)定性較差，容易產(chǎn)生轍槽。在瀝青中加硫可使瀝青混合料在高溫時(shí)有足夠的穩(wěn)定性，同時(shí)能降低溫低勁度以抵抗冬季的反射裂縫。

當(dāng)材料的極限應(yīng)變小于低溫時(shí)瀝青面層中產(chǎn)生的拉應(yīng)變時(shí)，瀝青面層就會(huì)產(chǎn)生受拉開裂。由此可以看到，在瀝青混合料拌和過程中保證瀝青不過多氧化（溫度不過高和加溫時(shí)間不過長）可以提高瀝青面層材料抗受拉極限開裂的性能。

3.2 混合料中的瀝青含量

受拉疲勞開裂的研究表明，瀝青含量從4.2%增加到6.2%可使密實(shí)瀝青碎石面層的疲勞壽命從10年增加到45年。瀝青含量高的混合料的抗永久形變性能可能不好，但是，將瀝青含量從規(guī)定的4.2%稍增加到4.7%，可以增大混合料的勁度，即改善穩(wěn)定度，它還可以使受拉疲勞壽命增加一倍。增加瀝青含量還可以使混合料更密實(shí)，使瀝青較不容易老化。

3.3 瀝青混合料的孔隙率

孔隙率明顯影響瀝青混合料的疲勞壽命。壓實(shí)得好的材料可延緩裂縫擴(kuò)展，還可以減輕路面使用過程中瀝青的硬化。用針入度為100的瀝青生產(chǎn)的密實(shí)瀝青碎石，其疲勞壽命會(huì)大大增加。由于熱壓式瀝青混合料的孔隙率較小，通常它優(yōu)于密實(shí)瀝青碎石。直接受拉疲勞試驗(yàn)表明，熱壓式瀝青混凝土磨耗層混合料的疲勞壽命是用相同等級(jí)瀝青的密實(shí)碎石磨耗層混合料的疲勞壽命的四倍。

開級(jí)配混合料的孔隙率大，抵抗受拉疲勞反射裂縫的能力差。進(jìn)行的試驗(yàn)表明，這種材料的疲勞壽命是密實(shí)混合料的1/2.5。開級(jí)配混合料表面層也較易產(chǎn)生溫度疲勞裂縫。

3.4 集料級(jí)配

在受拉疲勞作用下，集料級(jí)配對(duì)裂縫的擴(kuò)展的影響不大，較大尺寸的級(jí)配集料稍許會(huì)增加混合料的抗開裂能力。

4 結(jié)束語

結(jié)合瀝青低溫指標(biāo)的性能，對(duì)瀝青的稠度和氧化速度、混合料的含量以及壓實(shí)度級(jí)配等方面調(diào)節(jié)，可以達(dá)到較好的抗裂性。

參考文獻(xiàn)

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[2]蔣玲.道路建筑材料[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3]JTG F40-2004.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

作者簡介：于紀(jì)淼（1974-），女，副教授，研究方向：交通土建。