半刚性路面反射裂缝的防治

　　摘要：本文根据反射裂缝产生的机理提出多种防治反射裂缝的方法。

　　关键词：半刚性基层;沥青路面;反射裂缝;防治

　　中图分类号： U416.217 文献标识码：A 文章编号：

　　Abstract: In this paper, according to the mechanism of reflection crack, the paper puts forward the method of controlling the reflection crack.

　　Key Words: semi-rigid base; asphalt pavement; reflection crack; prevention and control

　　1半刚性基层沥青路面的缺点

　　半刚性材料具有自身的缺点，如抗变形能力差，在温度、湿度变化时易产生裂缝。由于面层材料在设计时要求与基层有相当的结合力，因而通过两层接触面的应力传递，使基层裂缝反射传播至面层。同时，沥青路面本身也容易产生低温裂缝。所以，随着时间的推移，裂缝逐渐加大，如不及时处治，最终会导致路面结构性破坏，影响路面的整体使用功能。

　　一般来说，增加路面层厚度可以加大基层裂缝向上反射的距离。可以减少反射裂缝。但是，彻底消除反射裂缝是不经济、不现实的，目前业界所采用的方法都只是尽量延缓并控制早期的反射裂缝的产生的时间，并在裂缝产生后延长其使用寿命，而不能消除开裂。

　　2反射裂缝的形成机理

　　2.1反射裂缝的产生

　　(1)温度型反射裂缝。温度型反射裂缝有两种，一种是在开裂基层(或老路)上铺厚沥青面层后，在冬季突然降温过程中，基层(或老路)的裂缝会由于温度收缩而继续拉开，它将给产生温度收缩的新铺沥青面层增加一个附加拉应力;两个拉应力叠加一旦超过沥青混合料抗拉强度，新沥青面层的表面在基层(或老路)裂缝的上方开裂，并逐渐向下延伸，直到与老路的裂缝相连，这样形成的裂缝通常称为低温收缩裂缝。另一种裂缝主要发生在昼夜温差比较大的地方。在开裂基层(或老路)上铺薄沥青面层的情况下，裂缝将从面层底面开始，面层底面一旦开裂，除在负温差下缝端有拉应力外，在正温差(升温造成的温差)下缝端产生的拉应力更大。由此产生的裂缝称之为温度疲劳裂缝。

　　(2)荷载型反射裂缝。当行车荷载经过接缝或裂缝时，在面层中产生的应力影响线可分为三个阶段：一是轴载位于接、裂缝一侧时，接、裂缝两侧产生较大的相对位移，在沥青面层中造成较大的剪切应力;二是轴载位于接、裂缝顶面时，两侧无相对位移或相对位移较小，沥青面层主要承受弯拉应力作用;三是轴载驶离接、裂缝时，在面层内产生与第一次方向相反的剪切应力。在整个过程中沥青面层受到两次剪切一次弯拉作用，其直接结果是引起反射裂缝的产生和扩展，荷载因素是引起反射裂缝的一个重要因素。

　　2.2反射裂缝的扩展

　　沥青面层的反射裂缝从其产生到整个路面破坏，中间要经历一个裂缝扩展阶段，即反射裂缝在罩面层厚度方向上的纵向扩展和其在表面的横向扩展。

　　(1)反射裂缝的纵向扩展。断裂力学认为，裂缝的扩展有三种位移模式：张开模式、剪切模式和撕开模式，其中，温度应力对反射裂缝影响的模式为张开模式;行车荷载对反射裂缝影响的主要模式为张开模式和剪切模式。当车轮驶经裂缝的正上方时，以张开模式来引起反射裂缝;在裂缝之前和之后的位置，主要以剪切模式影响反射裂缝。撕开模式在罩面层中不常出现。与张开模式相对应的温度型反射裂缝通常产生于薄层罩面层底部，而后向上逐渐扩展到罩面层顶面。当沥青罩面层或面层较厚且气温较低时，裂缝产生在罩面层或面层的顶面和底面，而后向罩面层或面层中间扩展，形成所谓对应裂缝。对于正荷载作用下的张开模式所对应的反射裂缝，一般产生于罩面层底面，在周期性荷载的作用下垂直向上扩展。在偏荷载作用时，反射裂缝以剪切模式在罩面层中向上扩展，其扩展路径在罩面层中是沿大约45°角的方向向上扩展。

　　(2)反射裂缝的横向扩展。裂缝发展过程是首先应在道路表面某些位置产生，然后再向两侧扩展。一般情况下，反射裂缝多出现在轮迹处。环境因素会加速反射裂缝的扩展。裂缝一旦出现，水分的浸入、氧化以及行车荷载的反复作用，常常加速反射裂缝向四周扩展。即使裂缝贯穿于整个路面宽度，也不会影响行车的舒适性。各地区的温度状况不同，各路段的交通条件和现有路面的结构状况也不相同，因而，反射裂缝的产生有可能主要是温度原因引起的，也有可能主要是荷载作用引起的，或者是温度和荷载共同作用所造成的。

　　3防治对策及处理

　　3.1适当增加面层厚度。由机理分析，反射裂缝明显受沥青面层厚度的影响，厚度超过15cm的面层可以有效防止反射裂缝的扩展;还可以降低车辆荷载引起的剪应力。当然，过分的增大面层的厚度，会造成浪费，应适当的增大沥青面层的厚度，使得起到明显的防止裂缝的作用。

　　3.2改善半刚性基层的温干缩性质。造成半刚性基层沥青反射裂缝的一个重要原因是半刚性基层自身的开裂。为了减少自身的开裂，所以就要降低其温缩和干缩系数。(1)尽量使用骨架密实结构矿料级配。(2)由于细料比表面大，所以半刚性基层材料中细料越多，材料内部孔隙也就越多，从而在水作用下其收缩也就越大，所以要控制粒料中细料含量和塑性指数。通过0.075 mm 筛孔的细料含量控制在约5%～7%;细土的塑性指数应尽可能地小，不宜大于4。(3)在满足要求的情况下，用最小水泥剂量。因为随着水泥用量增加，其收缩也随之增加。必要时，在水泥稳定料中使用减水剂。

　　3.3在面层和基层之间设置应力应变削减中间层(SAMI)。SAMI 对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果，可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少(有人研究认为可减少到15%)，可明显减弱裂缝尖端应力的奇异性，降低应力强度因子。SAMI可以分成以下几类：橡胶沥青中间层，预制纤维膜布，土工织物中间层，低稠度沥青混凝土中间层，开级配沥青混凝土底层。

　　3.4在面层和基层之间设置级配碎石。减少反射裂缝的一个较有效措施是在半刚性基层与较薄沥青面层之间设置厚100mm～150mm的级配碎石中间层。级配碎石作为散粒结构，不传递拉应力、拉应变，能充分吸收其下层裂纹释放的应变能;级配碎石还有很好的隔离作用，可以大大改善半刚性基层的温度、湿度状况，从根本上消除和减轻半刚性基层的温缩和干缩，减少反射裂缝。

　　4结束语

　　半刚性基层沥青路面的反射裂缝是不可避免的，也是无法完全消除的，反射裂缝的产生主要是由于半刚性基层的温干缩应力导致基层先开裂，而后在温差应力和荷载应力共同作用下向面层发展。但是，只要立足其反射裂缝形成机理，就能从源头上采取措施减少其发生的机会。从而延长道路使用寿命，并减少后期维修费用。

　　参考文献：

　　[1]焦新梅，周行春.半刚性路面反射裂缝防治措施研究综述[J].重庆交通学院学报，1998.

　　[2]周富杰，孙立军.防止反射裂缝的措施及其分析[J].华东公路，1996.