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[摘 要]随着我国交通事业的迅速发展，我国国省干线公路路面的结构形式逐渐都成为了沥青路面。但是因为道路设计周期的影响以及受设计理念的约束，我国的国省干线公路路面基本上都采用了半刚性基层沥青路面这种结构形式，虽然这种结构形式具有比较强的承载力，但同时也存在着低温易开裂的缺点，而且这种材料一旦開裂损坏后就很难修补，所以这种类型的路面在长期的使用过程中就出现了易早期损坏的缺陷。我们当前的重点就是要在充分研究半刚性基层材料的基础上，运用以往积累的丰富经验，结合国内外先进的道路修建和养护技术，积极的开展沥青路面合理结构形式研究，这对防止路面早期破坏，提高路面的耐久性以及促进我国道路交通全面发展具有十分重要的意义。本文首先介绍了路面低温开裂的机理，在此基础上提出控制路面开裂的措施，希望对我国国省干线公路道路低温开裂养护提供参考。
[关键词]国省干线公路；低温开裂；养护
中图分类号：U418.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0223-01
随着近几年中国公路建设的迅速发展，沥青路面开裂养护技术在国省干线公路中得到了广泛的应用。我国北方的大部分地区，由于冬季特定的低温特点，沥青路面开裂的现象随处可见，成为了沥青路面的主要病害，而由路面开裂而引起的龟裂、坑槽、沉陷等各种路面损坏现象也严重地影响了路面的使用质量以及人们的出行安全，这些路面损坏的现象不仅减少了路面的使用寿命还大大增加了沥青道路的路面维修养护投入，严重影响了沥青路面的发展。因此我们要深入研究沥青路面开裂的机理，通过借鉴和吸收国内外先进的技术成果，总结前人的经验，积极的开展沥青混合料低温开裂试验及其指标的研究，这对我国国省干线公路发展具有非常重要的现实意义。
1、路面低温开裂机理
当气温寒冷或冷热交替，特别是气温急剧下降时，在路面结构内产生温度梯度，沥青混凝土路面材料产生温缩变形。由于沥青路面没有收缩裂缝，收缩变形趋势会受到基层对面层的摩擦阻力和路面无限板体等边界约束作用，收缩变形不能自由发生，使沥青混凝土内部产生拉应力，即温度应力[1]。起始这个拉应力较小，随着温度进一步降低，使其温度应力逐渐积累。在常温下，沥青混合料属于粘-弹-塑性材料，具有应力松弛特性。在低温情况下，沥青混合料呈弹性。当出现寒流或寒潮时，过快的降温速率，过大的温度梯度，以及沥青混合料应力松弛能力降低，将使路面结构内的温度应力来不及松弛，出现过大的应力积累。当温度应力积累到一定程度，超过沥青混合料的极限抗拉强度时，路面就将出现低温开裂。
沥青面层的表面一旦开裂，随着持续低温或另一次降温的到来，在裂缝尖端会产生较大的应力集中，使裂缝向下延伸并逐渐穿透整个沥青面层。由于面层底部与基层表面的粘结作用，裂缝呈现上宽下窄现象。路面开裂随着使用年限的增加，沥青混合料的劲度模量也同时增加，所以还会产生新的裂缝，从而裂缝间距缩短，裂缝不断加宽，开裂会越来越严重。一旦沥青面层已经开裂到底，在持续低温或以后的重复降温过程中，面层的裂缝要继续拉开，使裂缝下基层顶面产生一个附加集中拉应力。此拉应力加上半刚性基层本身的低温收缩应力就可能超过半刚性材料的抗拉强度，这两个力的反复作用都可能使半刚性基层逐渐开裂，并逐渐向基层深入。
从裂缝的成因上分析，裂缝大致可以分为两类，一类是荷载型裂缝，即主要是由于行车荷载作用而产生的裂缝。另一类是非荷载型裂缝。沥青面层上的非荷载型裂缝主要是温度裂缝。温度裂缝主要是横向裂缝，在沥青路面的各种形式裂缝中，横向裂缝占绝大多数。由于温度变化产生的温度应力和疲劳作用而引起沥青路面表面开裂，在行车荷载和温度荷载的共同作用下，裂缝形成并逐渐向下层扩展，这形成了表面裂缝另外，我国目前的路面基层形式大部分为半刚性基层，半刚性沥青路面的主要优点是强度高。一般来说，半刚性基层材料具有较高的抗压强度和抗压回弹模量值（常介于500～3000 MPa）[2]，并具有一定的抗弯拉强度，且它们都具有随龄期而不断增长的特性，因此半刚性沥青路面通常具有较小的弯沉和较强的荷载分布能力。虽然半刚性沥青路面整体强度、抗永久变形、抗行车荷载疲劳破坏能力均较强，能适应重交通，但随着半刚性沥青路面的大量使用，裂缝问题日益突出，并已成为该结构主要病害行为。半刚性基层材料具有较大的干缩和温缩特性是造成半刚性基层在外界气温和湿度变化下裂缝的主要原因，在外界因素进一步作用下基层裂缝向上传递而使面层开裂形成反射裂缝。反射裂缝的产生，在一定程度上导致结构强度的削弱。由于半刚性材料的干缩性和低温收缩性，裂缝最先在基层内产生，其后在路表交通载荷和温度荷载的重复作用下，在沥青面层内形成反射裂缝。
2、控制裂缝产生的措施
2.1 路面材料
我么都知道不同油源可以决定沥青的不同性质，大量的横向裂缝与沥青的油源有关。稠油沥青在低温时能承受较大的拉伸应变，有较低的劲度模量，所以抗裂性能要高得多。说明选择油源是提高道路沥青质量的最根本的手段。沥青混合料的低温劲度是决定是否发生开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键，因此国外已提出了一些沥青劲度的限值。Readshaw提出在接近最低使用温度时，沥青结合料的7200s劲度不超过200MPa时开裂很少，Gaw则假设沥青在1800s和断裂温度下的劲度模量为1300MPa。
2.2 路面设计
在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下，应采取改善沥青性质的措施。在稳定度满足要求的前提下，优先选用针入度较大的沥青做沥青面层，尽量采用密实型沥青混凝土。采用合适的沥青面层厚度，确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。对不同混合料类型做温度应力试验发现，不同级配的混合料的温度应力增长形式有较大差异，粒径粗的、空隙率大的混合料内部微空隙较多，应力松弛极限温度降低，使温度应力有所减小，中粒式比细粒式的温度应力减小。沥青碎石及灌入式的温度应力要比沥青混凝土小。由于沥青混合料中加入矿粉，沥青矿粉结合料的粘度比沥青单体的粘度要大一个数量级，而且粘度的温度敏感性也大，比游离的沥青单体本身容易开裂。
2.3 路面施工
严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。半刚性基层碾压完成后，要及时养生。半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。透层或粘层完成后，应尽快铺筑沥青面层。在施工过程中要注意一下几个方面：充分碾压路面，压实度达98%以上，施工结束时的残余空隙率应小于6%；钻芯取样的孔应仔细回填，不致留下缺陷；采用收缩系数小、低温不易开裂的标线漆；做好接缝，避免冷接缝，做好与排水井等人工构造物的接头。刚性材料的收缩特性造成的反射裂缝是半刚性路面主要病害。国内外对半刚性路面各种防裂措施进行了大量工程试验研究，但延缓裂缝开裂的问题并未彻底解决。截至目前，试验工作虽已进行几十年，但进展缓慢，较深入的理论研究也少见。以后还要就交通和环境等具体情况进行具体分析。
3、结语
总之，在以后的国省干线公路路面研究中，我们要根据不同地区的实际情况进行具体分析，对道路设计和施工过程进行严格控制，从根本上降低沥青路面低温裂缝的现象。如何提高沥青路面的防裂性能以及改善沥青及沥青混合料的使用品质是我们今后研究的主要方向。
参考文献：
[1] 热孜万古丽·沙塔尔.沥青路面低温开裂问题的探讨[J]. 黑龙江交通科技，2008，01：15-17.
[关键词]国省干线公路；低温开裂；养护
中图分类号：U418.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0223-01
随着近几年中国公路建设的迅速发展，沥青路面开裂养护技术在国省干线公路中得到了广泛的应用。我国北方的大部分地区，由于冬季特定的低温特点，沥青路面开裂的现象随处可见，成为了沥青路面的主要病害，而由路面开裂而引起的龟裂、坑槽、沉陷等各种路面损坏现象也严重地影响了路面的使用质量以及人们的出行安全，这些路面损坏的现象不仅减少了路面的使用寿命还大大增加了沥青道路的路面维修养护投入，严重影响了沥青路面的发展。因此我们要深入研究沥青路面开裂的机理，通过借鉴和吸收国内外先进的技术成果，总结前人的经验，积极的开展沥青混合料低温开裂试验及其指标的研究，这对我国国省干线公路发展具有非常重要的现实意义。
1、路面低温开裂机理
当气温寒冷或冷热交替，特别是气温急剧下降时，在路面结构内产生温度梯度，沥青混凝土路面材料产生温缩变形。由于沥青路面没有收缩裂缝，收缩变形趋势会受到基层对面层的摩擦阻力和路面无限板体等边界约束作用，收缩变形不能自由发生，使沥青混凝土内部产生拉应力，即温度应力[1]。起始这个拉应力较小，随着温度进一步降低，使其温度应力逐渐积累。在常温下，沥青混合料属于粘-弹-塑性材料，具有应力松弛特性。在低温情况下，沥青混合料呈弹性。当出现寒流或寒潮时，过快的降温速率，过大的温度梯度，以及沥青混合料应力松弛能力降低，将使路面结构内的温度应力来不及松弛，出现过大的应力积累。当温度应力积累到一定程度，超过沥青混合料的极限抗拉强度时，路面就将出现低温开裂。
沥青面层的表面一旦开裂，随着持续低温或另一次降温的到来，在裂缝尖端会产生较大的应力集中，使裂缝向下延伸并逐渐穿透整个沥青面层。由于面层底部与基层表面的粘结作用，裂缝呈现上宽下窄现象。路面开裂随着使用年限的增加，沥青混合料的劲度模量也同时增加，所以还会产生新的裂缝，从而裂缝间距缩短，裂缝不断加宽，开裂会越来越严重。一旦沥青面层已经开裂到底，在持续低温或以后的重复降温过程中，面层的裂缝要继续拉开，使裂缝下基层顶面产生一个附加集中拉应力。此拉应力加上半刚性基层本身的低温收缩应力就可能超过半刚性材料的抗拉强度，这两个力的反复作用都可能使半刚性基层逐渐开裂，并逐渐向基层深入。
从裂缝的成因上分析，裂缝大致可以分为两类，一类是荷载型裂缝，即主要是由于行车荷载作用而产生的裂缝。另一类是非荷载型裂缝。沥青面层上的非荷载型裂缝主要是温度裂缝。温度裂缝主要是横向裂缝，在沥青路面的各种形式裂缝中，横向裂缝占绝大多数。由于温度变化产生的温度应力和疲劳作用而引起沥青路面表面开裂，在行车荷载和温度荷载的共同作用下，裂缝形成并逐渐向下层扩展，这形成了表面裂缝另外，我国目前的路面基层形式大部分为半刚性基层，半刚性沥青路面的主要优点是强度高。一般来说，半刚性基层材料具有较高的抗压强度和抗压回弹模量值（常介于500～3000 MPa）[2]，并具有一定的抗弯拉强度，且它们都具有随龄期而不断增长的特性，因此半刚性沥青路面通常具有较小的弯沉和较强的荷载分布能力。虽然半刚性沥青路面整体强度、抗永久变形、抗行车荷载疲劳破坏能力均较强，能适应重交通，但随着半刚性沥青路面的大量使用，裂缝问题日益突出，并已成为该结构主要病害行为。半刚性基层材料具有较大的干缩和温缩特性是造成半刚性基层在外界气温和湿度变化下裂缝的主要原因，在外界因素进一步作用下基层裂缝向上传递而使面层开裂形成反射裂缝。反射裂缝的产生，在一定程度上导致结构强度的削弱。由于半刚性材料的干缩性和低温收缩性，裂缝最先在基层内产生，其后在路表交通载荷和温度荷载的重复作用下，在沥青面层内形成反射裂缝。
2、控制裂缝产生的措施
2.1 路面材料
我么都知道不同油源可以决定沥青的不同性质，大量的横向裂缝与沥青的油源有关。稠油沥青在低温时能承受较大的拉伸应变，有较低的劲度模量，所以抗裂性能要高得多。说明选择油源是提高道路沥青质量的最根本的手段。沥青混合料的低温劲度是决定是否发生开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键，因此国外已提出了一些沥青劲度的限值。Readshaw提出在接近最低使用温度时，沥青结合料的7200s劲度不超过200MPa时开裂很少，Gaw则假设沥青在1800s和断裂温度下的劲度模量为1300MPa。
2.2 路面设计
在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下，应采取改善沥青性质的措施。在稳定度满足要求的前提下，优先选用针入度较大的沥青做沥青面层，尽量采用密实型沥青混凝土。采用合适的沥青面层厚度，确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。对不同混合料类型做温度应力试验发现，不同级配的混合料的温度应力增长形式有较大差异，粒径粗的、空隙率大的混合料内部微空隙较多，应力松弛极限温度降低，使温度应力有所减小，中粒式比细粒式的温度应力减小。沥青碎石及灌入式的温度应力要比沥青混凝土小。由于沥青混合料中加入矿粉，沥青矿粉结合料的粘度比沥青单体的粘度要大一个数量级，而且粘度的温度敏感性也大，比游离的沥青单体本身容易开裂。
2.3 路面施工
严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。半刚性基层碾压完成后，要及时养生。半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。透层或粘层完成后，应尽快铺筑沥青面层。在施工过程中要注意一下几个方面：充分碾压路面，压实度达98%以上，施工结束时的残余空隙率应小于6%；钻芯取样的孔应仔细回填，不致留下缺陷；采用收缩系数小、低温不易开裂的标线漆；做好接缝，避免冷接缝，做好与排水井等人工构造物的接头。刚性材料的收缩特性造成的反射裂缝是半刚性路面主要病害。国内外对半刚性路面各种防裂措施进行了大量工程试验研究，但延缓裂缝开裂的问题并未彻底解决。截至目前，试验工作虽已进行几十年，但进展缓慢，较深入的理论研究也少见。以后还要就交通和环境等具体情况进行具体分析。
3、结语
总之，在以后的国省干线公路路面研究中，我们要根据不同地区的实际情况进行具体分析，对道路设计和施工过程进行严格控制，从根本上降低沥青路面低温裂缝的现象。如何提高沥青路面的防裂性能以及改善沥青及沥青混合料的使用品质是我们今后研究的主要方向。
参考文献：
[1] 热孜万古丽·沙塔尔.沥青路面低温开裂问题的探讨[J]. 黑龙江交通科技，2008，01：15-17.