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        瀝青面層Top睤own裂縫開(kāi)裂機(jī)理綜述

        2019-07-09 19:28:40黃賢錦
        科技風(fēng) 2019年18期
        關(guān)鍵詞:瀝青路面

        黃賢錦

        摘 要:論文通過(guò)收集國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)Top-Down裂縫(簡(jiǎn)稱(chēng)TDC)的相關(guān)研究資料,對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行了綜述與總結(jié),希望能對(duì)相關(guān)的科研工作者以及工程設(shè)計(jì)人員提供參考。

        關(guān)鍵詞:瀝青路面;Top-Down裂縫;開(kāi)裂機(jī)理

        TDC最早由國(guó)外學(xué)者發(fā)現(xiàn),并進(jìn)行了相關(guān)研究,但是對(duì)其形成與擴(kuò)展機(jī)理并沒(méi)有達(dá)成共識(shí),在理論預(yù)估模型和設(shè)計(jì)方法上尚不完善。國(guó)內(nèi)對(duì)TDC的研究比較晚,在相關(guān)的工程設(shè)計(jì)規(guī)范中也缺乏對(duì)該類(lèi)病害的指標(biāo)控制。

        論文通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究資料和相關(guān)報(bào)告,對(duì)TDC的開(kāi)裂機(jī)理進(jìn)行了歸納與總結(jié)。

        1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

        范植昱,徐柏才[1]利用ANSYS有限元軟件分析了降溫過(guò)程對(duì)TDC開(kāi)裂的影響,作者認(rèn)為氣溫驟降可能導(dǎo)致面層出現(xiàn)TDC,另外在降溫過(guò)程中初始裂縫深度越長(zhǎng),路面開(kāi)裂概率越大,并且隨著降溫幅度的增加,裂縫擴(kuò)張的速度也越快。該學(xué)者建立的模型排除了邊界約束條件對(duì)最大拉應(yīng)力的影響,因此模型比較合理,計(jì)算得到的數(shù)據(jù)比較可靠,對(duì)裂縫成因的研究具有一定的參考意義。

        張永平等[2]綜合考慮瀝青老化和降溫這兩個(gè)因素,利用有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析了不同條件下瀝青路面的力學(xué)響應(yīng)行為。結(jié)果表明對(duì)于未老化緩慢降溫和老化后緩慢降溫的瀝青路面,剪應(yīng)力造成TDC的主要原因;對(duì)于老化后忽然降溫的瀝青路面,拉應(yīng)力導(dǎo)致TDC的主要原因。作者對(duì)老化和降溫這兩個(gè)方面可能出現(xiàn)的各種情況都進(jìn)行了研究。

        牛立強(qiáng)[3](2017)首先采用BISAR軟件分析得出交通荷載不是造成TDC的主要原因。然后通過(guò)路面溫度場(chǎng)實(shí)測(cè)、瀝青老化試驗(yàn)以及對(duì)不同老化程度瀝青混合料的低溫彎曲應(yīng)變和彎曲勁度模量的分析,作者認(rèn)為長(zhǎng)時(shí)間的溫度循環(huán)疲勞作用是導(dǎo)致TDC的主要原因,路表的拉應(yīng)力則加劇了這種開(kāi)裂。

        2 國(guó)外研究現(xiàn)狀

        在荷蘭,Gerritsen[4]等利用CIRCLY計(jì)算機(jī)程序研究發(fā)現(xiàn),在剛性基層的路面上,輪胎邊緣的荷載誘發(fā)的拉應(yīng)變足以引發(fā)TDC,另外他們還指出,熱應(yīng)力和粘合劑的老化也會(huì)提高TDC開(kāi)裂的潛力。

        Myers[5]等研究了子午線輪胎和斜交輪胎對(duì)TDC的影響并得出了以下結(jié)論:(1)在子午線輪胎邊緣產(chǎn)生的高拉應(yīng)力,在路面會(huì)引起TDC。(2)面層和基層模量等路面結(jié)構(gòu)特征對(duì)路面誘導(dǎo)拉應(yīng)力的大小影響不大。(3)子午線輪胎和寬基子午線輪胎相對(duì)于斜交輪胎,會(huì)產(chǎn)生更高的表面拉應(yīng)力。

        Rahman[6]等對(duì)俄勒岡州的6條裂縫路面和4條無(wú)裂縫路面進(jìn)行了廣泛的現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室研究。學(xué)者們認(rèn)為T(mén)op-down裂縫的產(chǎn)生與施工以及材料有關(guān),通過(guò)加強(qiáng)對(duì)瀝青混合料密度和瀝青粘結(jié)劑選擇的控制,可以減少Top-Down裂縫的發(fā)生。

        3 結(jié)論

        綜上所述,對(duì)于瀝青混凝土路面TDC的產(chǎn)生原因,工程界目前并沒(méi)有達(dá)成共識(shí),TDC的產(chǎn)生原因可以歸納為以下兩類(lèi):1.由荷載、溫度等因素在瀝青面層引起的應(yīng)力應(yīng)變;2.由于瀝青混合料的性能、粘結(jié)劑的老化以及施工實(shí)踐中的壓實(shí)等原因造成瀝青混凝土面層抗拉強(qiáng)度或抗疲勞性能較低。

        目前國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)TDC的研究主要還是集中在有限元模擬上,將開(kāi)裂起因主要?dú)w咎于剪應(yīng)力或拉應(yīng)力,由于開(kāi)裂準(zhǔn)則的限制,學(xué)者們得出的研究結(jié)果還并不完善。因此,要確定TDC的產(chǎn)生原因,就必須構(gòu)建一種新的開(kāi)裂判斷準(zhǔn)則,該準(zhǔn)則可以綜合考慮影響裂縫開(kāi)裂、擴(kuò)展的各種因素,使研究結(jié)論更加完善,進(jìn)而指導(dǎo)路面的施工與設(shè)計(jì),減少瀝青路面病害的發(fā)生,提高道路的使用壽命。

        參考文獻(xiàn):

        [1]范植昱,徐柏才.降溫過(guò)程對(duì)瀝青路面Top-Down開(kāi)裂的影響[J].中外公路,2011,31(02):40-43.

        [2]張永平,陸永林,張洪亮,張珊珊,趙全滿(mǎn).基于彈性理論的瀝青路面Top-Down開(kāi)裂機(jī)理研究[J].公路交通科技,2014,31(04):16-21+77.

        [3]牛力強(qiáng).瀝青路面Top-Down裂縫產(chǎn)生的原因分析[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2017,34(01):69-72.

        [4]Gerritsen A H,van Gurp,C.A.P.M.,vander Heide,J.P.J.,Molenaar,A.A.A.,andA.C.Pronk.Prediction and Prevention of Surface Crackingin Asphaltic Pavements[C],Proceedings of the 6thInternational Conferenceon Asphalt Pavements,AnnArbor,1987:378-391.

        [5]Myers,L.A.,Roque,R.,and B.Birgisson.Propagation Mechanisms for SurfaceInitiated Longitudinal Wheel Path Cracks[J].Transportation Research Record,National Research Council,Washington,D.C.,2001:113-121.

        [6]RahmanMS,Podolsky J H,Williams R C.Astudyoftop-downcrackinginthestate of Oregon[J].Road Materials and Pavement Design,2018,19(8),1171-1795.

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