沥青路面低温抗裂性能增强技术及工程实践

一、引言

沥青路面以其良好的行车舒适性、平整性和易维修性等优点，在道路工程中得到广泛应用。然而，在低温地区或寒冷季节，沥青路面常常面临低温开裂的困扰。低温裂缝不仅会降低路面的结构强度，加速路面的损坏，还会影响行车的安全性和舒适性，增加道路养护成本。因此，提高沥青路面的低温抗裂性能，是道路工程领域亟待解决的重要问题。深入研究沥青路面低温抗裂性能增强技术，并将其有效应用于工程实践，对于延长沥青路面使用寿命、保障道路交通安全具有重要意义。

二、沥青路面低温开裂机理与影响因素

2.1 低温开裂机理

当温度降低时，沥青路面材料会发生收缩。由于路面结构层之间以及路面与基层之间存在约束，材料不能自由收缩，从而在沥青层内产生温度应力[1]。 当这种温度应力超过沥青材料的极限抗拉强度时，就会导致沥青路面开裂。此外，温度的频繁变化会使沥青路 经受温度循环，其应力松弛性能下降，极限拉应变变小，即使温度应力小于极限抗拉强度，也可能因温度疲劳而产生裂缝 。

2.2 影响因素

2.2.1 材料性能

• 沥青性质：沥青的感温性对低温开裂影响显著，温度敏感性低的沥青在低温下更稳定，不易开裂。针入度较大、延度较高的沥青，其抗裂性相对较强。而沥青含蜡量高时，在低温下易脆化，会加速路面开裂 。

• 集料性质：吸水性大的集料，在温度变化时容易引发温缩裂缝。坚硬多棱角的集料能够提高沥青混合料的内摩擦力，增强抗裂性 。

• 混合料组成：级配与空隙率对沥青路面低温性能有影响，粗粒径、大空隙的混合料应力松弛能力较强；细粒式混合料则容易积累温度应力[2]。沥青用量也很关键，接近马歇尔最佳用量时，可较好地平衡高温稳定性和低温抗裂性，过量的沥青会削弱矿料的嵌挤作用 。

2.2.2 气候环境

• 极端低温：在极低温度下，沥青混凝土表现为弹性特性，温度应力难以松弛，极易超过材料的抗拉强度，从而引发开裂 。

• 降温速率与温差：降温速率过快或温差过大，会使路面收缩应变速率过快，导致应力迅速积聚，进而 引发开裂 。

低温持续时间：长期处于低温环境，会加速沥青材料的老化，降低其抗裂能力 。

3.1 原材料选择与优化

3.1.1 沥青选择

优先选用温度敏感性低、针入度较大、延度高且含蜡量低的优质沥青[3]。例如，某些进口的重交通沥青，其低温性能优越，能有效提高沥青路面的低温抗裂性能 。在实际选择中，还需结合当地的最低气温、交通量等具体情况进行综合考量，确保所选沥青能适应特定的环境条件。

3.1.2 集料选择

选择吸水性小、坚硬多棱角的集料。如玄武岩等石料，具有良好的力学性能，可增强沥青混合料的抗裂性能 。同时，要严格控制集料的级配，确保其符合设计要求，以优化沥青混合料的性能 。对于不同粒径的集料，需进行合理搭配，使集料在沥青混合料中形成紧密的骨架结构，提高混合料的整体强度和稳定性，进而增强低温抗裂性能。

3.2 沥青改性技术

3.2.1 聚合物改性沥青

通过在沥青中添加聚合物，如 SBS（苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯嵌段共聚物）、SBR（丁苯橡胶）等，可改善沥青的性能。以 SBS 改性沥青为例，它能显著提高沥青的低温延度，增强沥青的弹性恢复能力，使沥青在低温下不易开裂 。不同类型的聚合物改性剂各有特点，在实际应用中，可根据工程需求选择单一聚合物改性或多种聚合物复合改性，以达到更优的低温抗裂效果。例如，将 SBS 与 SBR 复合使用，能够综合两者的优势，进一步提升沥青的低温性能。

3.2.2 橡胶粉改性沥青

将废旧轮胎加工成橡胶粉后加入沥青中，不仅能实现废旧轮胎的资源化利用，还能改善沥青的低温性能。橡胶粉改性沥青具有良好的柔韧性和抗疲劳性能， 的低温抗裂性能 。橡胶粉的粒径、掺量等参数会影响改性效果，一般来说，适当减小橡胶粉粒径并合理控制掺量，能使橡胶粉更好地与沥青融合，发挥更佳的改性作用。

3.2.3 温拌沥青技术

温拌沥青技术在降低沥青混合料施工温度的同时，能保证其良好的路用性能。通过添加温拌剂，可使沥青的黏度降低，便于施工，且在低温环境下能更好地保 青与集料的裹覆效果，从而提高沥青路面的低温抗裂性能 。温拌剂的种类较多，如有机降黏型、表面活性型等，不同类型的温拌剂适用条件不同，需根据具体工程情况选择合适的温拌剂及添加比例。

3.3 路面结构设计优化

3.3.1 合理确定沥青面层厚

根据当地的气候条件、交通荷载等因素，合理设计沥青面层的厚度。适当增加沥青面层厚度，可以减小温度应力，延缓低温裂缝的产生 。在设计过程中，需进行详细的力学计算，结合路面所承受的温度应力和交通荷载应力，确定既能满足低温抗裂要求又经济合理的面层厚度。

3.3.2 采用组合式路面结构

例如，在半刚性基层上设置柔性基层，或者采用倒装式路面结构。这种组合式路面结构能够有效分散应力，提高路面的整体抗裂性能 。柔性基层具有较好的变形能力，能吸收部分温度应力，减少向沥青面层传递的应力；倒装式路面结构则将刚度较大的基层放在下方， 上方采用柔性材料，有利于缓解温度应力对路面的影响。此外，还可在基层与面层之间设置应力吸收层，如土工合成材料等，进一步减少裂缝的产生和扩展。

四、工程实践应用

在一些寒冷地区的道路工程中，已经广泛应用了上述增强沥青路面低温抗裂性能的技术。例如，在东北地区的某高速公路建设中，采用了 SBS 改性沥青，并优化了路面结构设计，增加了沥青面层厚度。经过多年的运营观测，该路段的低温开裂情况明显减少，路面的使用寿命得到了有效延长 。

在新疆等高海拔寒冷地区的公路工程中，温拌沥青技术与橡胶粉改性沥青技术相结合得到应用。温拌沥青技术降低了施工难度，橡胶粉改性沥青提高了沥青路面的低温性能，使得工程在低温环境下顺利施工，且建成后的路面在低温抗裂性能方面表现出色 。

在市政道路工程中，一些城市采用了高韧高弹改性沥青铺设路面。这种沥青具有优异的低温抗裂性能和变形恢复能力，铺筑的路面在应对城市复杂的交通荷载和低温环境时，表现出良好的耐久性，减少了路面病害的发生 。

五、结论

沥青路面低温抗裂性能的提升对于保障道路的长期使用性能和交通安全至关重要。通过对低温开裂机理和影响因素的深入分析，采取原材料选择与优化、沥青改性、路面结构设计优化以及施工工艺改进等一系列技术措施，并将这些技术有效地应用于工程实践中，可以显著提高沥青路面的低温抗裂性能，延长路面使用寿命，降低道路养护成本。在未来的道路工程建设中，应继续加强对沥青路面低温抗裂性能增强技术的研究与创新，探索更多新型材料、新型结构和先进施工工艺的应用，以适应不断发展的交通需求和复杂的气候环境 。

参考文献

[1] 关志凯,赵忠波,柳创.沥青路面再生技术中 RAP 掺量对再生沥青路面路用性能影响研究[J].科学技术创新,2025,(16):163-166.

[2] 王恒新.乳化沥青水泥稳定碎石混合料性能及施工技术[J].交通世界,2025,(14):81-84.

[3] 王伟光. 基于三维 DEM 分析级配离析对 SMA 沥青路面低温抗裂性能的影响[J]. 四川建筑,2025,45(02):72-74+77

作者简介：肖雯雯（1991.10—），女，汉族，山东烟台福山区人，大专，建设工程助理工程师，研究方向：道路桥梁。