摘 要：內(nèi)部裂隙是瀝青路面常見的病害之一，對(duì)路面的力學(xué)性能和路用性能產(chǎn)生顯著影響。本文聚焦于瀝青路面內(nèi)部裂隙這一關(guān)鍵問題，在“校企一體、科教融匯” 的獨(dú)特背景下展開深入研究。通過理論剖析、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究的綜合手段，系統(tǒng)分析了內(nèi)部裂隙的產(chǎn)生根源、發(fā)展機(jī)制，及其對(duì)瀝青路面力學(xué)性能（承載能力、疲勞壽命等）和路用性能（抗滑性能、水穩(wěn)定性等）的多方位影響。研究成果對(duì)于提升瀝青路面質(zhì)量、改進(jìn)設(shè)計(jì)與施工方法具有重要指導(dǎo)意義，同時(shí)彰顯了校企合作與科教融合模式在解決實(shí)際工程難題中的顯著價(jià)值。

關(guān)鍵詞：內(nèi)部裂隙 瀝青路面 力學(xué)性能 路用性能 校企一體與科教融匯

0 引言

隨著現(xiàn)代交通發(fā)展，瀝青路面廣泛用于交通基礎(chǔ)設(shè)施，承載繁重荷載。但使用中內(nèi)部裂隙頻發(fā)，影響路面性能和壽命，增加維護(hù)成本，威脅行車安全。深入研究其對(duì)瀝青路面力學(xué)和路用性能的影響，對(duì)提高路面質(zhì)量、延長(zhǎng)壽命意義重大?！靶Ｆ笠惑w、科教融匯” 為研究瀝青路面內(nèi)部裂隙問題帶來新視角和支持，有助于優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高施工質(zhì)量、制定養(yǎng)護(hù)策略，還能整合資源，為解決復(fù)雜工程問題提供途徑，促進(jìn)交通基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)發(fā)展。

1 瀝青路面內(nèi)部裂隙的產(chǎn)生原因

1.1 材料特性相關(guān)因素

瀝青的種類、標(biāo)號(hào)以及質(zhì)量對(duì)路面裂隙的產(chǎn)生有著至關(guān)重要的影響。低標(biāo)號(hào)瀝青在低溫環(huán)境下容易變脆，柔韌性降低，當(dāng)路面受到溫度應(yīng)力或車輛荷載作用時(shí)，容易產(chǎn)生裂隙。此外，瀝青的老化也會(huì)導(dǎo)致其粘性和彈性模量發(fā)生變化，使路面材料的抗裂性能下降。例如，長(zhǎng)期暴露在陽(yáng)光和空氣中的瀝青路面，其瀝青會(huì)逐漸老化，表面出現(xiàn)細(xì)小裂紋。

集料的形狀、大小、表面紋理以及級(jí)配情況直接影響瀝青混合料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。棱角分明且表面粗糙的集料雖然能夠增加混合料的內(nèi)摩擦力，但如果級(jí)配不合理，如粗集料過多或細(xì)集料過少，會(huì)導(dǎo)致混合料的孔隙率增大。過大的空隙率使得瀝青混合料在荷載作用下容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而引發(fā)裂隙。且集料的質(zhì)量不佳，如含有軟弱顆?；螂s質(zhì)，也會(huì)降低混合料的整體強(qiáng)度，增加裂隙產(chǎn)生的可能性。

1.2 施工工藝與質(zhì)量控制因素

壓實(shí)是瀝青路面施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果壓實(shí)不足，瀝青混合料中的空隙無法有效排出，會(huì)在路面內(nèi)部形成潛在的薄弱區(qū)域。壓路機(jī)的類型、噸位、碾壓速度、碾壓遍數(shù)以及碾壓溫度等都會(huì)影響壓實(shí)效果。例如，當(dāng)碾壓速度過快或噸位不足時(shí)，混合料無法達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度，內(nèi)部殘留的空氣在車輛荷載反復(fù)作用下會(huì)逐漸形成裂隙。

施工溫度對(duì)瀝青混合料的性能影響顯著。攤鋪溫度過高會(huì)加速瀝青的老化，使其粘性降低，而溫度過低則會(huì)導(dǎo)致混合料變硬，難以壓實(shí)。在溫度不合適的情況下施工，會(huì)使瀝青混合料的整體性變差，容易在使用過程中產(chǎn)生裂隙。例如，在寒冷天氣下進(jìn)行攤鋪，如果沒有采取適當(dāng)?shù)谋卮胧旌狭系膲簩?shí)度和黏結(jié)性都會(huì)受到影響。

1.3 荷載與環(huán)境因素的綜合作用

車輛的類型、軸重、行駛速度以及交通流量等荷載因素是導(dǎo)致瀝青路面裂隙發(fā)展的重要外部原因。超載車輛會(huì)使路面承受的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值，加速路面結(jié)構(gòu)的破壞。特別是在車輛頻繁剎車、啟動(dòng)的路段，這種反復(fù)的水平力和垂直力作用會(huì)使路面內(nèi)部產(chǎn)生疲勞損傷，引發(fā)裂隙的擴(kuò)展。例如，在重載交通道路上，車轍和縱向裂隙往往更為嚴(yán)重。

溫度變化對(duì)瀝青路面的影響不容忽視。瀝青路面在高溫季節(jié)會(huì)因軟化而產(chǎn)生車轍，同時(shí)在溫度梯度作用下產(chǎn)生溫度應(yīng)力；在低溫季節(jié)則會(huì)因收縮而產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)這些應(yīng)力超過材料的極限強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)形成裂隙。此外，水分的侵入也是一個(gè)關(guān)鍵因素。雨水、地下水等通過路面的孔隙、裂隙進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，會(huì)削弱瀝青與集料之間的粘結(jié)力，導(dǎo)致集料剝落，進(jìn)而加劇裂隙的發(fā)展。而且，在凍融循環(huán)地區(qū)，水分在凍結(jié)和融化過程中產(chǎn)生的體積變化會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成進(jìn)一步破壞。

2 內(nèi)部裂隙對(duì)瀝青路面力學(xué)性能的影響

2.1 強(qiáng)度降低

內(nèi)部裂隙的存在會(huì)顯著降低瀝青路面的整體強(qiáng)度。裂隙破壞了瀝青層的連續(xù)性，導(dǎo)致路面的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度下降。裂隙會(huì)使路面的受力分散，增加了應(yīng)力集中的程度，從而降低了路面對(duì)外部荷載的承載能力。此外，裂隙還會(huì)影響瀝青層的內(nèi)聚力和黏結(jié)力，導(dǎo)致路面材料之間的粘結(jié)失效，進(jìn)一步削弱了路面的整體強(qiáng)度。

弱化的路面強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致路面的變形和破壞加劇。在交通荷載作用下，裂隙容易擴(kuò)展和加深，從而加劇路面的損壞。裂隙擴(kuò)展還會(huì)進(jìn)一步削弱路面材料的連續(xù)性，導(dǎo)致更多的松散顆粒和空隙出現(xiàn)，進(jìn)一步破壞了路面的整體結(jié)構(gòu)[1]。這會(huì)引發(fā)更嚴(yán)重的病害，如路面下沉、龜裂和坑洞等，最終導(dǎo)致路面的失效。

2.2 抗剪強(qiáng)度減小

內(nèi)部裂隙的存在會(huì)顯著降低瀝青路面的抗剪強(qiáng)度。裂隙作為一個(gè)弱點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致瀝青層內(nèi)部的剪切應(yīng)力集中于裂隙周圍，使得路面的抗剪能力減小。當(dāng)交通荷載作用于路面時(shí)，裂隙處的剪切變形集中在該位置，增加了該區(qū)域的應(yīng)力和應(yīng)變，從而進(jìn)一步加劇裂隙的擴(kuò)展和發(fā)展。

裂隙的存在使得瀝青層無法形成均勻的應(yīng)力分布，剪切應(yīng)力難以得到有效分散和承載。由于剪切應(yīng)力集中在裂隙周圍，導(dǎo)致裂隙附近的瀝青材料承受較大的剪切應(yīng)力，而其他區(qū)域則承受較小的剪切應(yīng)力[2]。這種剪切應(yīng)力不均勻的分布會(huì)導(dǎo)致瀝青層的剪切破壞和位移的集中，從而加劇裂隙的擴(kuò)展和發(fā)展。

抗剪強(qiáng)度的減小會(huì)導(dǎo)致路面的剪切破壞和變形加劇。隨著裂隙的擴(kuò)展，瀝青層的連續(xù)性遭到破壞，砂漿石料之間的粘結(jié)力減弱，進(jìn)一步削弱了路面的整體抗剪強(qiáng)度。

2.3 抗水剝離性能下降

內(nèi)部裂隙的存在會(huì)顯著降低瀝青路面的抗水剝離性能。裂隙破壞了瀝青層的整體結(jié)構(gòu)，使得水分滲透到路面內(nèi)部。當(dāng)水分進(jìn)入裂隙中，與瀝青膠發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致瀝青膠的老化和降解，進(jìn)而影響瀝青層的黏結(jié)性能和抗水剝離性能。

水分的滲透和瀝青膠的老化會(huì)削弱瀝青層的黏結(jié)性能。水分進(jìn)入裂隙后，與瀝青膠中的瀝青分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致瀝青膠的硬化和老化。這使得瀝青膠失去了原本的黏結(jié)力，無法有效地將石料粒子固定在一起，從而降低了瀝青層的抗水剝離性能[3]。

裂隙的存在還會(huì)加劇水分滲透和排水不暢的問題，進(jìn)一步損害瀝青路面的穩(wěn)定性和耐久性。水分進(jìn)入裂隙后，在交通荷載的作用下，會(huì)引起水的膨脹和收縮，加劇裂隙的擴(kuò)展和發(fā)展。

2.4 車轍和噪聲問題

內(nèi)部裂隙對(duì)瀝青路面的車轍和噪聲問題產(chǎn)生明顯影響。裂隙破壞了瀝青層的連續(xù)性和穩(wěn)定性，導(dǎo)致路面的不均勻沉降和變形，進(jìn)而形成車轍和凹凸不平的路面表面。車轍的形成不僅會(huì)影響駕駛的舒適性和行車安全性，還會(huì)加速裂隙的擴(kuò)展和損壞，進(jìn)一步加劇路面的病害發(fā)展。此外，裂隙也會(huì)增加路面的噪聲產(chǎn)生。當(dāng)車輛經(jīng)過裂隙區(qū)域時(shí)，車輪與路面的接觸不均勻，產(chǎn)生顛簸和振動(dòng)，引發(fā)噪聲的產(chǎn)生。這些噪聲不僅對(duì)駕駛員和乘客產(chǎn)生不適，還對(duì)周圍環(huán)境和居民造成噪聲污染。特別是在頻繁通行的道路和靠近居民區(qū)的路段，噪聲問題更加突出，影響到居民的生活質(zhì)量和健康。

3 內(nèi)部裂隙對(duì)瀝青路面路用性能的影響

3.1 行車舒適性下降

內(nèi)部裂隙對(duì)瀝青路面的行車舒適性產(chǎn)生明顯影響。裂隙破壞了路面的平整性和連續(xù)性，導(dǎo)致路面表面不平整。當(dāng)車輛行駛在裂隙區(qū)域時(shí)，車輪會(huì)受到不均勻的支撐和顛簸的影響，引起車輛的顛簸和震動(dòng)。這降低了駕駛員和乘客的行車舒適性，使得駕駛過程更加顛簸、不穩(wěn)定和不舒適。

裂隙導(dǎo)致的路面不平整還會(huì)增加車輛的操控難度。車輛在不平整的路面上行駛時(shí)，容易產(chǎn)生搖擺和漂移的現(xiàn)象，對(duì)駕駛員的操控能力提出更高的要求。這不僅對(duì)駕駛員的駕駛體驗(yàn)造成影響，還可能增加行車事故的風(fēng)險(xiǎn)[4]。

3.2 輪胎磨損加劇

內(nèi)部裂隙對(duì)瀝青路面的輪胎磨損產(chǎn)生明顯影響。裂隙破壞了路面的平整性，使路面表面不平整。當(dāng)車輛行駛在裂隙區(qū)域時(shí)，輪胎與路面之間的接觸面積不均勻，摩擦力增加，從而加劇了輪胎的磨損和磨耗。

不平整的路面會(huì)導(dǎo)致輪胎受到額外的沖擊和振動(dòng)，使得輪胎胎面與路面的接觸壓力不均勻，特定區(qū)域的輪胎胎面受到更大的壓力和摩擦力，從而加速輪胎的磨損。此外，不平整路面還容易產(chǎn)生尖銳物體和突起，進(jìn)一步增加了輪胎與路面的摩擦和磨損。

輪胎的磨損不僅會(huì)降低輪胎的使用壽命，還會(huì)影響車輛的操控性和行駛安全。磨損嚴(yán)重的輪胎減少了與路面的摩擦力，降低了牽引力和制動(dòng)效果，增加了車輛在濕滑路面上的打滑風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 維護(hù)成本增加

路面的內(nèi)部裂隙問題不僅導(dǎo)致了病害的發(fā)展和擴(kuò)展，還進(jìn)一步提高了路面維護(hù)和修復(fù)的頻率和成本。這些裂隙擴(kuò)大了破損區(qū)域，使水、冰和車輛運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)更容易侵蝕路面結(jié)構(gòu)。由于這種持續(xù)的破壞性影響，道路管理機(jī)構(gòu)需要更頻繁地進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)工作，以防止進(jìn)一步的惡化和安全隱患。維護(hù)成本的增加包括了人力、材料和設(shè)備等方面的投入，同時(shí)還需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。

4 預(yù)防內(nèi)部裂隙的方法

在瀝青路面的設(shè)計(jì)和施工中，有幾個(gè)關(guān)鍵方面可以幫助減少內(nèi)部裂隙的風(fēng)險(xiǎn)并降低維護(hù)成本。首先，合理設(shè)計(jì)路面是關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)考慮交通荷載、氣候條件和材料性能等因素，確定適當(dāng)?shù)臑r青混合料配合比和施工厚度，以減少應(yīng)力集中和熱應(yīng)力的產(chǎn)生。其次，材料的選擇和改進(jìn)也十分重要。選擇優(yōu)質(zhì)的瀝青膠和骨料，確保它們之間的粘結(jié)力和相容性。通過改變?yōu)r青的黏度、添加劑和改良劑的使用，可以提高瀝青混合料的抗裂性能和抗老化性能，從而減少內(nèi)部裂隙的形成。最后，在施工過程中需要進(jìn)行有效的控制?？刂剖┕囟群蜁r(shí)間，避免溫度變化過大和施工時(shí)間過長(zhǎng)。合理的施工控制可以降低熱應(yīng)力和應(yīng)力集中，減少內(nèi)部裂隙的發(fā)生[5]。通過綜合考慮合理設(shè)計(jì)、材料改進(jìn)和施工控制等方面，可以有效降低內(nèi)部裂隙的風(fēng)險(xiǎn)，減少路面維護(hù)成本的增加。

5 修復(fù)內(nèi)部裂隙的方法

在維護(hù)和修復(fù)內(nèi)部裂隙時(shí)，有幾種有效的方法可供選擇。首先是熱補(bǔ)修技術(shù)，通過加熱設(shè)備將修復(fù)材料熔化填充裂隙，然后冷卻固化，恢復(fù)瀝青層的連續(xù)性和強(qiáng)度。其次是密封層修復(fù)，通過涂覆密封層材料在路面表面形成一層保護(hù)層，防止水分滲透和裂隙的擴(kuò)展，修復(fù)現(xiàn)有裂隙并預(yù)防新裂隙的形成。

另一種方法是裂縫灌縫，適用于較寬的內(nèi)部裂隙。通過將填縫材料注入裂隙中，填充裂隙空間并增強(qiáng)路面的連續(xù)性。最后是薄層覆蓋，即在瀝青路面表面覆蓋一層薄層材料，修復(fù)和保護(hù)路面。薄層覆蓋可以填平裂隙，提高路面的平整度和穩(wěn)定性[6]。

綜合運(yùn)用熱補(bǔ)修、密封層修復(fù)、裂縫灌縫和薄層覆蓋等方法，可以有效修復(fù)內(nèi)部裂隙，延長(zhǎng)路面使用壽命，并降低維護(hù)成本。根據(jù)裂隙的具體情況和路面狀況，選擇適合的修復(fù)方法是至關(guān)重要的。

6 “校企一體、科教融匯”在研究中的作用與實(shí)踐

6.1 校企合作的實(shí)踐優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

企業(yè)在瀝青路面的建設(shè)、維護(hù)和管理過程中積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大量的實(shí)際工程數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括不同地區(qū)、不同等級(jí)道路的瀝青路面在使用過程中內(nèi)部裂隙的出現(xiàn)時(shí)間、位置、形態(tài)以及發(fā)展趨勢(shì)等信息。通過與企業(yè)合作，學(xué)校研究人員可以獲取這些寶貴的數(shù)據(jù)資源，為建立更準(zhǔn)確地理論模型和分析方法提供依據(jù)。以河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，學(xué)校擁有“校中廠、廠中?！钡男Ｆ蠛献鲉挝灰约跋冗M(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、專業(yè)的科研人才和系統(tǒng)的理論研究方法。學(xué)校利用優(yōu)勢(shì)，對(duì)企業(yè)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，從理論層面解釋內(nèi)部裂隙的產(chǎn)生和發(fā)展機(jī)制。同時(shí)，學(xué)校可以開展針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)研究，模擬不同條件下瀝青路面內(nèi)部裂隙的情況，為企業(yè)提供科學(xué)的解決方案。例如，學(xué)校利用材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)含有裂隙的瀝青混合料試件進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，為企業(yè)改進(jìn)施工工藝提供理論支持。

6.2 科教融合的創(chuàng)新研究模式

科教融合促使學(xué)校將先進(jìn)的科學(xué)理論應(yīng)用于瀝青路面內(nèi)部裂隙問題的研究。例如，利用斷裂力學(xué)理論，可以更準(zhǔn)確地分析裂隙的拓展路徑和速率；運(yùn)用流變學(xué)理論，可以深入研究瀝青在不同溫度和應(yīng)力條件下的變形特性，從而更好地理解裂隙產(chǎn)生的機(jī)理。同時(shí)，學(xué)校將現(xiàn)代信息技術(shù)引入研究中，如利用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)路面裂隙進(jìn)行定量分析，通過BIM計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)不同工況下的路面性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，為企業(yè)提供更精確的決策依據(jù)。

6.3 人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求對(duì)接

在 “校企一體、科教融匯” 的模式下，學(xué)校培養(yǎng)的人才能夠更好地滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。學(xué)生在參與瀝青路面內(nèi)部裂隙問題研究的過程中，不僅掌握了扎實(shí)的理論知識(shí)，還通過與企業(yè)的合作實(shí)踐，了解了實(shí)際工程中的問題和解決方案。這種培養(yǎng)模式使得畢業(yè)生能夠迅速適應(yīng)企業(yè)工作，為企業(yè)提供高素質(zhì)的專業(yè)人才，促進(jìn)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

7 結(jié)語(yǔ)

內(nèi)部裂隙對(duì)瀝青路面的力學(xué)性能和路用性能產(chǎn)生顯著影響。在“校企一體、科教融匯” 的背景下，本研究全面深入地解析了瀝青路面內(nèi)部裂隙對(duì)其力學(xué)和路用性能的影響。通過政行企校四方合作，對(duì)裂隙產(chǎn)生原因的分析，明確了材料、施工、荷載和環(huán)境等因素在裂隙形成和發(fā)展過程中的關(guān)鍵作用。通過對(duì)內(nèi)部裂隙的形成機(jī)理和對(duì)瀝青路面性能的影響進(jìn)行分析，以及預(yù)防和修復(fù)內(nèi)部裂隙的方法進(jìn)行探討，希望可以有效改善瀝青路面的力學(xué)性能和路用性能，這不僅可以提高路面的承載能力和耐久性，還可以提升行車舒適性和安全性，今后更好應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究與教學(xué)案例。

基礎(chǔ)項(xiàng)目：1.2024 年度河南省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目《交通運(yùn)輸類高職院?！靶Ｆ笠惑w、科教融匯”育人模式研究與實(shí)踐》（2024SJGLX0677）2.河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目（25B440006）《地下水位變化高鐵采空區(qū)地基失穩(wěn)破壞機(jī)制及預(yù)警技術(shù)研究》 3. 河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目（24B580002 ） 《 基于綠色低碳理念的高速公路團(tuán)霧監(jiān)測(cè)預(yù)警體系及治理策略研究 》 4. 2025 年度河南省高校人文社會(huì)科學(xué)研究一般項(xiàng)目《基于職業(yè)能力遞進(jìn)的高職智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)課程體系構(gòu)建研究》 項(xiàng)目編號(hào)：2025-ZDJH-128 5.河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)教改項(xiàng)目《基于融合融通融匯理念的雙創(chuàng)課程體系構(gòu)建與實(shí)施》（2023JG42）；6.河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)教改項(xiàng)目《高等職業(yè)學(xué)?！靶Ｖ袕S”產(chǎn)教融合協(xié)同育人研究與實(shí)踐》（2023JG47）；7.2023年河南省職業(yè)教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：豫教[2024]05753。

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