1)路面材料选取对路面开裂的影响
矿料质量的好坏直接影响混合料的强度,是沥青路面早期破坏的主要影响因素。矿料级配碎石的选取方面,中性石料较好,比如玄武岩;石灰岩是一种碱性石料,与沥青的粘附性好,但其棱角性丧失太快,强度低,抗滑能力差;酸性石料强度,偏脆易碎且与沥青的粘附性弱,比如花岗岩、石英岩;而粗砂岩、变质岩等材料的针片状颗粒比例较大,摊铺施工中容易离析且难以压实,荷载作用下会产生较大的瞬时变形。集料表面的粗糙度对于粘附性的牢固程度比集料酸碱性更为重要。对材料强度的规定是其洛杉矶磨耗值不小于规范要求的小值。对于集料的形状、构造,在相同的密实度和级配下,富于棱角及表面纹理丰富的轧制碎石通常比表面光滑的具有更好的力学性能。我国规定:针片状集料含量应不超过粗集料的20%。为提高沥青路面的低温抗裂性,可选用稠度低、温度敏感性低的沥青。
2)路面结构选取对路面开裂的影响
材料的结构决定材料性能。对于碎石材料,其性能受结构的影响更为明显,根据粗细集料分布情况的不同,沥青混合料结构可划分为三种物理状态:悬浮密实结构,骨架孔隙结构,骨架密实结构。在外界荷载作用下,悬浮密实结构主要靠填充料的压缩来分散荷载,而骨架空隙和骨架密实结构的荷载主要是通过颗粒之间的嵌挤来传递。如果单从力学角度来讲,后两种结构要比第一种具有更强的抗扰动能力,在优选原材料的基础上骨架密实结构更适合于承受重载交通。
2.2.外部因素
1)温度变化引起的裂缝
沥青材料是一种典型的弹塑性材料,具有很强的温度敏感性,在较高的温度条件下,具有良好的应力松弛性能,温度升降产生的变形不至于产生过大的温度应力,但当气温大幅度下降时,沥青材料逐渐发硬并开始收缩。沥青混合料的应力松弛速度不及温度应力的增长,混合料劲度急剧增大;路面中产生的收缩拉应力或拉应变超过沥青混合料路面材料的抗拉强度时,沥青路面就会开裂。
2)荷载因素引起的裂缝
行车荷载对路面施加的作用力大致可分为:由于制动、加速、转向以及克服前进中的各种阻力对路面施加的水平力由于路面高低不平,汽车颠簸和汽车机件振动施加于路面的冲击力和振动力;由于车轮后方路面之间形成暂时的真空而产生的真空吸力;这些力的反复作用使沥青路面会出现各种形式的路面疲劳裂缝。疲劳裂缝的发展方向通常是由上至下扩展至路表面。
3)施工工艺引起的裂缝
对原材料检验不严,对沥青混合料的配合比控制不够,特别是矿粉和沥青用量不准,使沥青路面早期出现网裂。沥青混合料加热温度过高, 造成沥青改性、老化、粘结力降低,造成路面强度不足,易产生网裂、坑槽等病害。施工季节不合理,雨季或低温季节施工,不能及时成型稳定及施工缝未处理好也会引起开裂。
另外,半刚性基层过分的追求密实度,使用过多的细料和水泥,并且在整型找平过程中用平地机反复刮补,将高处的混合料刮到低洼处找平,导致一层薄层与原结构层不能有效地结合起来,形成薄夹层。在车辆荷载作用下,薄夹层逐渐被推动压碎松散,进而导致沥青面层产生局部网状裂缝。
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