巖土工程師考試輔導(dǎo):裂縫產(chǎn)生原因
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裂縫產(chǎn)生原因
半剛性基層瀝青路面的裂縫形式多種多樣,但形成的主要原因可以分為2大類,即荷載型結(jié)構(gòu)性破壞裂縫和非荷載型裂縫,包括反射裂縫和對(duì)應(yīng)裂縫。荷載型結(jié)構(gòu)性破壞裂縫是由汽車動(dòng)態(tài)荷載產(chǎn)生的垂直或水平應(yīng)力,在基層內(nèi)部產(chǎn)生超過材料的容許抗拉極限應(yīng)力的拉應(yīng)力所造成;非荷載型裂縫則是環(huán)境作用的結(jié)果,主要是濕度和溫度的影響,由干縮、溫縮和疲勞作用導(dǎo)致,個(gè)別情況下也可能是由于路基不均勻沉陷造成。此外,在冰凍地區(qū)的瀝青路面上,還可能發(fā)現(xiàn)由路基凍脹引起的裂縫。
我國已建高速公路的半剛性路面、剛性路面和剛性組合式路面的承載能力從設(shè)計(jì)角度看是足夠的,然而調(diào)查表明,裂縫在我國各個(gè)地區(qū)的瀝青路面上十分普遍,不論南方還是北方,通車后1年最遲第2年均出現(xiàn)大量裂縫。因此,單純由荷載作用不足以引起面層破壞,瀝青路面的開裂應(yīng)當(dāng)是多種因素共同作用的結(jié)果。
半剛性基層瀝青路面裂縫出現(xiàn)的原因有3種可能:一是面層本身性能不良,二是由于基層干縮和溫縮開裂而反射到面層產(chǎn)生裂縫,三是由于面層、基層相互作用所引起。國外通常認(rèn)為半剛性基層瀝青路面裂縫是由半剛性基層引起的反射裂縫,且這種反射裂縫主要由半剛性基層材料的干縮裂縫引起的。國內(nèi)則認(rèn)為半剛性路面的裂縫有荷載型裂縫,有瀝青面層的溫度收縮裂縫,還有由半剛性基層的溫縮裂縫或干縮裂縫引起瀝青面層產(chǎn)生的反射裂縫或?qū)?yīng)裂縫。
雖然國內(nèi)外的研究人員對(duì)反射裂縫問題已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究,但至今仍存在不同的認(rèn)識(shí),包括反射裂縫的產(chǎn)生機(jī)理。根本原因在于路面使用性能受環(huán)境因素、交通因素、材料組成與結(jié)構(gòu)等多種因素影響,甚至還包括經(jīng)濟(jì)因素、采用的研究手段等。
我國地域遼闊,又是多山國家,自然因素千差萬別,并且各地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平參差不齊,因此半剛性路面產(chǎn)生反射裂縫的主要原因不可能一致。水泥穩(wěn)定基層的干縮主要發(fā)生在竣工后初期階段。當(dāng)基層上鋪筑瀝青或水泥混凝土面層后,基層的含水量一般變化不大,此時(shí),收縮轉(zhuǎn)化為以溫縮為主。而對(duì)于溫縮,低溫收縮在-1℃以上時(shí),其溫縮變化不大;當(dāng)在-10℃以下時(shí),溫縮系數(shù)才劇增,是-1℃時(shí)的幾倍甚至幾十倍。因此溫縮裂縫大多發(fā)生在東北等容易形成某一負(fù)溫度的地區(qū),而就我國南方大部分地區(qū)來說,收縮裂縫的產(chǎn)生則主要是由于干縮引起的,可以忽略低溫收縮的影響。
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