瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂培訓(xùn)課件

瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂由于瀝青混凝土路面具有表面平整、行車舒適、耐磨、噪音小、施工周期短、養(yǎng)護(hù)維修簡便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于各等級道路中，國內(nèi)大部分高等級公路都采用瀝青類路面結(jié)構(gòu)形式。2瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂但瀝青路面也不可避免的存在著一些不足之處。在長期使用、軸載增加、持續(xù)高溫、降雨頻繁等各類因素的影響下，瀝青路面會產(chǎn)生車轍、表面磨光、松散剝落、裂縫、水損害等病害。3瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂裂縫坑槽4瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂波浪

松散5瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂車轍6瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂車轍車轍是瀝青路面在汽車荷載反復(fù)作用下產(chǎn)生豎直方向永久變形的累積。車轍一般發(fā)生在高溫季節(jié)，在行車荷載的作用下，瀝青面層進(jìn)一步被壓密、擠壓使輪跡帶下沉。瀝青混合料也可能在剪切力的作用下橫向流動，在兩側(cè)隆起。7瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂車轍形成機(jī)理根據(jù)車轍的形成原因，可將車轍分為四種類型：失穩(wěn)型車轍、結(jié)構(gòu)性車轍、磨耗性車轍、壓密性車轍。8瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂失穩(wěn)型車轍瀝青路面處于高溫狀態(tài)時，在行車荷載作用下其內(nèi)部材料發(fā)生橫向流動變形，這種變形主要發(fā)生在重載車輛車輪經(jīng)常作用的部位,兩側(cè)隆起，呈W型，主要由于瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不足造成，看是一種槽溝。9瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂2.結(jié)構(gòu)型車轍這種車轍主要由于路基、路面基層強(qiáng)度不足引起的永久變形。它的特點(diǎn)是寬度比較大，兩側(cè)沒有隆起現(xiàn)象，橫斷面呈凹陷。我國采用半剛性基層較多，基層強(qiáng)度足夠，因此這類車轍較少發(fā)生。10瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂3.磨耗性車轍由于瀝青路面結(jié)構(gòu)頂層的材料在車輪磨耗和自然環(huán)境因素作用下持續(xù)不斷的損失。這種車轍主要為汽車磨耗造成的。比如：車輛在雨雪天氣里，為防止輪胎打滑，在車輪上加防滑鏈或使用鍍釘輪胎，多發(fā)生在我國北方寒冷地區(qū)。11瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂4.壓密性車轍在瀝青路面的鋪筑過程中由于沒用充分的壓實(shí)，或是因?yàn)榛旌狭显O(shè)計(jì)不當(dāng)，在開放交通后輪跡帶下的瀝青面層繼續(xù)受到壓實(shí)，產(chǎn)生壓密變形。12瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂二.車轍的影響因素1.內(nèi)因（1）瀝青混合料瀝青路面車轍主要是由于瀝青混合料的塑性剪切變形不斷累積形成的，而瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度主要由粘結(jié)力、內(nèi)摩擦力提供。τ=c+σ·tanψ13瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂瀝青混合料的粘結(jié)力影響因素瀝青標(biāo)號和高溫粘度瀝青的感溫性瀝青與礦料的粘結(jié)力瀝青礦粉比和礦粉種類瀝青用量瀝青混合料的級配和密實(shí)度外摻劑的種類和用量14瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂瀝青混合料的內(nèi)摩擦力影響因素礦料最大粒徑碎石強(qiáng)度，表面粗糙度和顆粒形狀瀝青用量瀝青混合料的級配和密實(shí)度15瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂（2）路面結(jié)構(gòu)種類基層類型、瀝青路面厚度等因素也影響著瀝青路面的抗車轍能力?；鶎宇愋停簩τ趧傂院桶雱傂曰鶎訛r青路面，90%的路面車轍源自瀝青混合料面層。對于柔性基層瀝青路面（如瀝青穩(wěn)定碎石基層），基層也會產(chǎn)生一定的永久變形。16瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂瀝青面層厚度：一般認(rèn)為瀝青面層越厚,路面車轍越大,但路面車轍并不是隨面層厚度增長而線性增大,當(dāng)瀝青面層達(dá)到一定厚度后,路面車轍基本不再增長。17瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂2.外因（1）施工質(zhì)量瀝青混合料的施工溫度瀝青混合料的壓實(shí)度18瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂（2）交通條件行車荷載交通量與渠化程度荷載作用時間路面溫度及持續(xù)時間19瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂（3）氣候條件氣候條件主要包括太陽輻射、氣溫、風(fēng)速、降雨量和蒸發(fā)量等。太陽輻射和大氣溫度是決定路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)溫度狀況的兩個主要因素,而溫度主要影響瀝青混合料的勁度和強(qiáng)度。有研究表明,在40-60℃范圍內(nèi),瀝青混合料的溫度每上升5℃,其變形將增加2倍。20瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂三.瀝青路面車轍防治措施1.車轍預(yù)防（1）材料選擇瀝青、集料21瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂瀝青瀝青的針入度越小，混合料的粘結(jié)力越大，瀝青混合料的抗車轍能力越強(qiáng)。粘度越高，稠度越大，混合料的強(qiáng)度越高，瀝青混合料的抗車轍能力越強(qiáng)。所以適當(dāng)選擇粘度較高、針入度較小、軟化點(diǎn)較高的瀝青，高溫抗變形能力較強(qiáng)，有利于提高瀝青混合料的抗車轍能力。或者可以考慮在瀝青中加入抗車轍劑、界面改性劑。22瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂如上表，70號瀝青比90號瀝青針入度小，軟化點(diǎn)高，含蠟量低，抗車轍能力更強(qiáng)。23瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂集料集料質(zhì)量好壞直接影響到瀝青混合料的強(qiáng)度。采用堅(jiān)硬、粗糙、形狀接近立方體、棱角性好、與瀝青粘附性好的潔凈粗、細(xì)集料。24瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂（2）配合比設(shè)計(jì)級配較粗的級配相對于較細(xì)的級配具有更好的抗車轍能力，但級配過粗反而影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。密級配的瀝青混合料抗車轍性能相較于開級配混合料穩(wěn)定。石料對強(qiáng)度的影響貢獻(xiàn)率占70%-80%，因此適當(dāng)增加碎石用量可提高瀝青混合料的抗車轍性能。25瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂瀝青用量在瀝青對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性的影響方面，瀝青含量的影響比瀝青本身特性的影響更重要。對于細(xì)粒式或中粒式密級配瀝青混合料，適當(dāng)減少瀝青用量可提高混合料抗車轍性能。對于粗粒式或開級配瀝青混合料，需綜合考慮級配、集料對瀝青的吸收性、集料與瀝青之間的粘結(jié)力、混合料的孔隙率等，不能簡單的減少瀝青用量26瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂（3）施工質(zhì)量控制保證現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)完整和準(zhǔn)確材料、性能、經(jīng)濟(jì)考慮下確定標(biāo)準(zhǔn)配合比瀝青混合料對溫度敏感性高，在拌合、攤鋪、壓實(shí)時嚴(yán)格控制溫度協(xié)調(diào)壓實(shí)度、均勻度、平整度和構(gòu)造深度等指標(biāo)確保路面基層的施工質(zhì)量27瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂（4）道路開放后養(yǎng)護(hù)管理對瀝青路面進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)維修，如在高溫時間段對路面進(jìn)行灑水降溫等。28瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂2.車轍處理措施由于基層強(qiáng)度不足、水穩(wěn)定性不好，使基層局部下沉而造成的車轍，應(yīng)先處治基層。因面層與基層間有不穩(wěn)定的夾層而形成的車轍，應(yīng)將面層挖除，清除夾層后，重做面層。29瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂對于車轍只發(fā)生在瀝青面層的，要根據(jù)各面層的變形情況采取相應(yīng)的治理措施。目前對于路面已發(fā)生流動性車轍，車轍深度在15mm以上的，波及到中、下面層，通常都采取銑刨面層，然后再重新鋪筑瀝青混合料的方式。銑刨的厚度要根據(jù)各層變形的具體情況，一般變形發(fā)生到那一層，銑刨到那一層。路面受橫向推擠形成橫向波形車轍，如果已經(jīng)穩(wěn)定，可將凸出的部分銑刨，在波谷部分噴灑或涂刷粘結(jié)瀝青并填補(bǔ)瀝青混合料并找平壓實(shí)。30瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂31瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂32瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂對于車轍深度不太大（一般僅限于小于40mm以下），且下面各結(jié)構(gòu)層比較穩(wěn)定的情況，可以采用微表處的方式進(jìn)行處理。微表處為用適當(dāng)級配的石屑或砂﹑填料（水泥﹑石灰﹑粉煤灰﹑石粉等）采用聚合物改性乳化瀝青﹑外摻劑和水，按一定比例拌和而成的流動狀態(tài)的瀝青混合料，將其均勻地?cái)備佋诼访嫔闲纬蔀r青封層。它一般適用于舊路面車轍深度不大于15mm的情況，超過15mm的必須分兩層鋪筑，或先用V形車轍攤鋪箱攤鋪。33瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂34瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂35瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂瀝青路面病害類型之低溫開裂36瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂概述

瀝青是一種溫度敏感性材料，溫度的變化會使其力學(xué)性能發(fā)生很大的變化。夏季，溫度的升高會使其強(qiáng)度顯著降低，導(dǎo)致車轍和波浪等病害發(fā)生。隨著溫度的降低，瀝青混合料的強(qiáng)度和勁度都會明顯增大，然而，其變形能力卻會顯著下降，并會出現(xiàn)脆性破壞。和水泥混凝土路面相比較，瀝青路面由于材料具有一定的應(yīng)力松弛特性，因而在變形能力方面具有一定的優(yōu)勢，37瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂為此，瀝青路面不具有接縫，但是隨著溫度的降低，材料明顯變“脆”，這種柔性逐漸喪失，由于公路是一種露天構(gòu)筑物，在外界條件諸如水溫狀況發(fā)生變化以及在外界車輛荷載的重復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)會不可避免的出現(xiàn)路基及基層的壓密，路基的不均勻沉降及不均勻凍降等形變，材料的變脆會使路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。初期產(chǎn)生的裂縫對瀝青路面的使用性能并沒有明顯的影響，只是有損美觀。但是隨著表面雨水和雪水的進(jìn)入，導(dǎo)致裂縫兩側(cè)的路面結(jié)構(gòu)層，特別是裂縫附近土基的含水量增大，甚至飽和。

38瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂

其結(jié)果是路面強(qiáng)度明顯降低，在大量行車荷載的反復(fù)作用下，產(chǎn)生沖刷和唧漿現(xiàn)象，從而使裂縫發(fā)展成為網(wǎng)裂、龜裂而使路面很快產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞。瀝青路面的低溫裂縫很普遍，不但在北方冰凍地有，在南方非冰凍地區(qū)也有。只是裂縫的輕重程度不同(單位長度內(nèi)裂縫的條數(shù)或單位內(nèi)裂縫的長度和裂縫的寬度）。由于我國在各個地區(qū)瀝青路面比較普遍，而且我國瀝青路面所用瀝青多是質(zhì)量不好的渣油和國產(chǎn)多蠟瀝青。此外，我國瀝青路面大多鋪筑在收縮性很大的半剛性基層上，因而我國的瀝青路面上的裂縫特別嚴(yán)重。39瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂40瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂開裂類型

〈一〉

柔性路面低溫開裂對于柔性路面的低溫開裂國內(nèi)外已經(jīng)積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，概括起來可以分為以下幾點(diǎn)：（1）當(dāng)瀝青面層的溫度達(dá)到某一負(fù)值時，開裂從表面開始，并向下發(fā)展到穿過整個瀝青混凝土層。少數(shù)情況裂縫向下傳播極快，裂縫穿過瀝青混凝土層可以說是瞬間的。在許多情況下，特別是在沙土土基層，出現(xiàn)在表面的低溫裂縫向下傳播不超過5cm。

41瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂

（2）瀝青的品種和等級是影響瀝青路面開裂的最重要的因素。實(shí)驗(yàn)證明，用高粘度（溫度敏感性低）針入度150/200的瀝青鋪筑的實(shí)驗(yàn)路，使用五年后無橫向裂縫。而用低粘度瀝青鋪筑的實(shí)驗(yàn)路產(chǎn)生了很多裂縫。國內(nèi)研究表明，瀝青低溫延度及針入度越大，其開裂溫度就越低，其中低溫延度比針入度對開裂溫度的影響更為顯著。（3）

瀝青面相同情況下，在沙土土基上的瀝青路面的裂縫比粘土土基上的瀝青路面的裂縫要密。

42瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂

（4）有厚瀝青結(jié)構(gòu)層的路面，單位長度內(nèi)的橫縫較少。用低粘度150/200針入度瀝青所做的全厚式瀝青路面（25.4cm瀝青混凝土+粘土土基）的裂縫只有“10.2cm瀝青混凝+40cm粒料基層+粘土基層”結(jié)構(gòu)的路面裂縫的40%。（5）

瀝青含量。在馬歇爾實(shí)驗(yàn)最佳用量-1%—+0.5%范圍內(nèi)，不明顯影響路面的橫縫產(chǎn)生頻率。（6）添加水泥填料以及改善集料級配對橫縫無明顯影響。43瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂<二>半剛性瀝青路面低溫開裂

在寒冷和教寒冷的地區(qū)，一旦氣溫大幅度降，在瀝青面層中會產(chǎn)生較大的溫度梯度，通常情況下，大幅度溫度下降還往往會伴隨著大風(fēng)。在大風(fēng)降溫過程中，直接與大氣接觸的面層的表面溫度會迅速下降，其溫度比低溫會低的多。44瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂溫度向?yàn)r青面層底部傳遞是需要一定的時間的，而且瀝青面層內(nèi)部和底部的溫度不可能和暴露在外面的表面的溫度相同，而是始終有一溫差。瀝青面層越厚，表面溫度與底面溫度之差就越大。同時，表面溫度的溫度變化率大于瀝青面層內(nèi)部的溫度變化率，當(dāng)然更大于瀝青面層底部的溫度變化率。在大風(fēng)降溫的過程中，瀝青面層的表面產(chǎn)生的溫度收縮應(yīng)力最大。一旦這個應(yīng)力超過瀝青面層混合料的抗拉強(qiáng)度，面層的表面就會首先開裂。45瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂路面低溫開裂機(jī)理當(dāng)氣溫寒冷或冷熱交替,特別是氣溫急劇下降時,在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生溫度梯度,瀝青混凝土路面材料產(chǎn)生溫縮變形。由于瀝青路面沒有收縮裂縫,收縮變形趨勢會受到基層對面層的摩擦阻力和路面無限板體等邊界約束作用,收縮變形不能自由發(fā)生,使瀝青混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,即溫度應(yīng)力。起始這個拉應(yīng)力較小,隨著溫度進(jìn)一步降低,使其溫度應(yīng)力逐漸積累47瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂在常溫下,瀝青混合料屬于粘-彈-塑性材料,具有應(yīng)力松弛特性。在低溫情況下,瀝青混合料呈彈性。當(dāng)出現(xiàn)寒流或寒潮時,過快的降溫速率,過大的溫度梯度,以及瀝青混合料應(yīng)力松弛能力降低,將使路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度應(yīng)力來不及松弛,出現(xiàn)過大的應(yīng)力積累。當(dāng)溫度應(yīng)力積累到一定程度,超過瀝青混合料的極限抗拉強(qiáng)度時,路面就將出現(xiàn)低溫開裂。48瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂瀝青面層的表面一旦開裂,隨著持續(xù)低溫或另一次降溫的到來,在裂縫尖端會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中,使裂縫向下延伸并逐漸穿透整個瀝青面層。由于面層底部與基層表面的粘結(jié)作用,裂縫呈現(xiàn)上寬下窄現(xiàn)象。路面開裂隨著使用年限的增加,瀝青混合料的勁度模量也同時增加,所以還會產(chǎn)生新的裂縫,從而裂縫間距縮短,裂縫不斷加寬,開裂會越來越嚴(yán)重。49瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂一旦瀝青面層已經(jīng)開裂到底,在持續(xù)低溫或以后的重復(fù)降溫過程中,面層的裂縫要繼續(xù)拉開,使裂縫下基層頂面產(chǎn)生一個附加集中拉應(yīng)力。此拉應(yīng)力加上半剛性基層本身的低溫收縮應(yīng)力就可能超過半剛性材料的抗拉強(qiáng)度,這兩個力的反復(fù)作用都可能使半剛性基層逐漸開裂,并逐漸向基層深入。50瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂瀝青路面低溫開裂的影響因素1材料因素的影響①瀝青材料的性能。在瀝青性能指標(biāo)中,影響最大的是溫度敏感性,溫度敏感性大的瀝青更容易開裂。②瀝青混合料的低溫勁度。瀝青混合料的低溫勁度是決定瀝青路面是否開裂的最根本因素。③瀝青混合料的溫度收縮系數(shù)。該系數(shù)直接影響瀝青路面的開裂性能,很多橫向裂縫主要就是由瀝青面層的溫度收縮引起的。51瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂2路面結(jié)構(gòu)的影響①路面厚度。工程實(shí)踐證明,瀝青混凝土層越厚,低溫縮裂的可能性就越小。為此,德、法、英等國家都通過適當(dāng)增加面層厚度這一措施來減少裂縫。②基層材料種類。有關(guān)資料表明,縮裂程度因基層材料類型而異,即基層的溫縮特性對路面縮裂有非常大的影響,材料溫縮系數(shù)越大,縮縫越多。52瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂3環(huán)境因素的影響降溫是產(chǎn)生瀝青路面溫縮裂縫的直接起因。降溫速率越大,混合料收縮應(yīng)變速率越大,材料的應(yīng)力松弛性能越難發(fā)揮。積聚溫度應(yīng)力越高,越容易產(chǎn)生開裂,尤其初冬季節(jié)的大幅度連續(xù)降溫過程更應(yīng)引起注意。另外溫度高低、低溫持續(xù)時間、溫度變化循環(huán)次數(shù)也對瀝青路面的低溫開裂有一定的影響。53瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂4時間的影響隨著路齡的不斷增加,裂縫寬度逐漸加大,裂縫間距逐漸縮短。這是由于瀝青老化、勁度增高、極限拉伸應(yīng)變減小及溫度反復(fù)作用疲勞的結(jié)果。但是這些一般在開始幾年比較明顯,3～5年后便趨于穩(wěn)定了。54瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂5交通荷載的影響溫度收縮裂縫主要是由溫度引起的,所以在交通量小的慢車道、路緣帶、自行車或行人專用道路、人行道也時有發(fā)生。由于荷載的搓揉壓實(shí),交通量大的路段溫縮裂縫開始的時候可能會比較少;但隨路齡的增長,車輛荷載的反復(fù)疲勞作用將使裂縫增長、加快,縫距縮短。55瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂6施工的影響施工時,瀝青層在高溫和低勁度條件下,采用鋼輪壓路機(jī)碾壓時,會造成橫向施工缺陷。路面降溫時,就會在施工缺陷處形成裂縫。56瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂

控制裂縫產(chǎn)生的措施57瀝青路面病害類型和防治措施車轍低溫開裂材料方面不同油源決定了瀝青的性質(zhì)已為世界所公認(rèn),大量的橫向裂縫與瀝青的油源有關(guān)。稠油瀝青