摘 要：隨著建筑工程的快速發(fā)展，從層施工設計、路面結構、路基、和施工的每一個環(huán)節(jié)都要重視。如何延長路面結構的使用壽命和結構的耐久性成為了高速建設領域面臨的一個新的課題。

　　關鍵詞： 結構,混凝土;

　　1混凝土裂縫的分類

　　混凝土裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是指肉眼看不見的裂縫，在混凝土結構中的分布是不規(guī)則、不貫通的;宏觀裂縫是由微觀裂縫擴展而來，范圍不小于0.05mm。

　　1.1 微觀裂縫：

　　1.1.1粘裂縫：骨料與水泥石粘和面上的裂縫。

　　11.2水泥石裂縫：水泥石中自身的裂縫。

　　1.1.3骨料裂縫：骨料自身的裂縫。

　　1.2宏觀裂縫：

　　1.2.1變形應力引起的裂縫(約占80%)：由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起結構變形，當變形受到約束時便產生應力，當此應力超過混凝土抗拉強度時就產生裂縫。

　　1.2.2結構次應力引起的裂縫：由于結構的實際工作狀態(tài)與計算假設模型的差異引起的。

　　1.2.3

　　壞模式以及影響因素入手，分析路面材料耐久性與路面結構耐久性的關系。

　　荷載作用下的裂縫：混凝土和鋼筋共同作用下的變形協調(變形相容性)，當鋼筋應變≥混凝土的極限拉伸時引起的混凝土開裂。

　　1.3路面材料耐久性的直接影響因素

　　1.3.1區(qū)分不同材料的疲勞特性有哪些

　　對于材料的力學性能不同，疲勞性也不同。概括起來，幾種路面材料的疲勞特性有以下關系：彎拉疲勞，熟拌瀝青混合料>冷拌瀝青混合料>水泥穩(wěn)定碎石>級配碎石;水疲勞，熱拌瀝青混合料>冷拌瀝青混合料，水泥穩(wěn)定碎石>級配碎石剪切疲勞，水泥穩(wěn)定碎石>熱拌瀝青混合料>冷拌瀝青混合料>級配碎石：。

　　1.4不同結構層材料的疲勞破壞模式有哪些不同

　　相同的材料用于不同的結構層，其受力狀態(tài)不同，疲勞破壞模式也不同。考慮環(huán)境因素的影響以及受力特點將不同結構層材料的可能破壞模式總結于表2。

　　一般施工設計良好的結構不會產生水損壞。根據(表2)列出的可能疲勞破壞模式可知，除了面層材料受到的損傷模式較復雜外，其他各層材料可能的損傷模式比較明確。面層、基層材料都可能產生剪切疲勞破壞、溫度疲勞破壞;基層主要為彎拉疲勞破壞，路基易產生沉陷變形。

　　1.5材料的破壞控制指標

　　對位于結構層上部的材料，一般破壞模式為應力疲勞破壞。而對位于結構層下部的材料，一般破壞為應變疲勞破壞。要保證路面材料耐久，需要根據不同材料的相應耐久極限提出相關標準，對材料的應力應變狀態(tài)進行控制。如式(1)所示，對于面層材料，采用應力標準控制，基層和路基材料采用應變標準控制。

　　式中： 代表面層材料應力狀態(tài)，指代面層 代表

　　材料應力標準; 代表路基頂面的壓應變; 代表基層底面彎拉

　　應變： 代表路基頂面耐久極限壓應變; 代表基層底部耐久極

　　限彎拉應變。

　　具體材料的破壞標準需要通過大量的試驗驗證。根據美國伊利諾伊州立大學的研究成果，認為當路基材料的垂直壓應變不超過200 即可保持耐久，瀝青混凝土層層底彎拉應變不超過70 即可保持耐久。

　　2瀝青混凝土路面結構的耐久性

　　路面結構所承受的標準軸載作用次數就是整個結構的疲勞壽命，當路面結構達到施工設計的累積軸載作用次數或使用年限而不產生結構破壞，稱該路面結構耐久，否則結構將出現早期破壞。影響路面結構耐久性因素的分析，是解決結構耐久性問題的出發(fā)點。影響結構耐久性的內部因素主要有結構施工設計和材料的選擇。

　　2.1材料耐久性對路面的影響

　　從路面結構破壞的位置看，可以分為表面功能層的破壞和結構層內部的破壞。面層材料的失效只影響路面表面功能，因此該層材料的破壞對結構的壽命影響不大。基層材料的失效必然引起基層功能的失效，這種破壞不能夠通過簡單的維修復原，必須通過大規(guī)模的開挖、重新鋪筑才能恢復結構的功能，所以基層材料破壞必將大大縮短路面結構的使用壽命。同樣，路基材料的失效，也必將引起路面結構整體功能的喪失。(表3)列舉了各層材料影響路面結構耐久性的相互關系。

　　根據系統(tǒng)論的觀點，路基路面結構類似于串連結構(如圖1)，即每一結構層的損壞都影響著路面結構的使用。但是對于路面出現的損壞，路表功能可以通過及時維修養(yǎng)護得以恢復。因此面層可以看作是一種并聯結構，當路面材料1損壞后，可以很容易地進行替換修補。

　　基層、路基對整個系統(tǒng)的影響，可以根據經濟學中的“木桶原理”進行解釋。“木桶原理”指的是盛水的木桶是由許多塊木板箍成，盛水量也是由這些木板共同決定的。若其中一塊木板很短，則此木桶的盛水量就被短板所限制。這塊短板就成了這個木桶盛水量的“限制因素”(或稱“短板效應”)。要想提高木桶的容量，就應該設法加高最短的那塊木板的高度，這是最有效也是惟一的途徑。

　　因此，路面結構施工設計可以用“短板效應”解釋和指導，維持路面結構耐久性是由基層和路基材料中壽命最短者決定的。路面結構施工設計就是要避免路基或者基層成為結構的最“短板”。路面結構的使用壽命可以通過式(2)表示：

　　式中：Lstrcture表示結構的壽命;Lbase代表基層壽命; Lbm表示基層材料壽命;Lsubgrade代表路基壽命;Lsm表示路基材料壽命。

　　整個結構的使用壽命是由基層和路基兩層中壽命最短者決定的，每一結構層的壽命又是該層組成材料的壽命決定的。當剛好不出現疲勞破壞時，即為結構的最小厚度。

　　2.2路面結構施工設計對耐久性的影響

　　路面結構施工設計內容，包括材料選擇、路面結構組合的施工設計和路面各層厚度來確定。不同材料的性能不同。半剛性基層材料與瀝青穩(wěn)定類材料的模量不同、耐久極限不同，導致半剛性基層與柔性基層瀝青混凝土路面的受力狀況不同，保證耐久性的結構層厚度也不同。

　　當結構受到荷載和自然力(溫度和水)的作用后，如果施工設計的結構能夠保證各層材料的受力狀況不超過材料的耐久性極限，那么這種結構就能夠維持耐久性或者長壽命。維持材料耐久性，是維持路面結構耐久性的核心。通過(圖2)更能直觀地看出結構施工設計與路面結構耐久性關系。

　　3結語

　　不同材料具有不同的疲勞破壞特點和疲勞壽命，選擇耐久性好的材料，有利于延長結構的使用壽命;相同的材料在不同環(huán)境條件(溫度、水)、處于不同結構層，材料破壞的模式不同，應針對不同結構層的要求選擇相應耐久性好的材料。基層、路基材料的耐久性決定結構的耐久性。因此，可以將材料的耐久極限作為路面結構耐久性施工設計的控制指標，通過路基頂面垂直壓應變來控制路基的剪切疲勞破壞，通過基層底面水平彎拉應變來控制基層的疲勞開裂。