上海浦東路橋華東工程有限公司 賀 文

半剛性基層瀝青路面反射裂縫防治措施

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半剛性基層瀝青路面是我國(guó)高等級(jí)公路的主要的路面結(jié)構(gòu)形式，半剛性基層的類型以石灰粉、煤灰穩(wěn)定粒料和水泥穩(wěn)定粒料為主。目前國(guó)內(nèi)使用最廣泛的半剛性基層是水泥穩(wěn)定碎石，國(guó)外一般稱水泥處理層（Cement Treated Base）。由于這種半剛性基層材料較易造成基層開裂，在瀝青面層形成反射裂縫，從而進(jìn)一步導(dǎo)致或加速路面的破壞，大大降低路面的使用性能及年限。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)半剛性基層路面反射裂縫的防治做了大量的研究，研究的方向主要包括路面結(jié)構(gòu)和材料兩方面。

一、結(jié)構(gòu)方面

通過在瀝青面層和半剛性基層之間設(shè)置一層彈性模量較低、韌性好的材料作為應(yīng)力吸收層，以吸收半剛性基層開裂造成的應(yīng)力集中。也可以借鑒水泥混凝土路面設(shè)置鋸縫的原理，在基層上用切割機(jī)進(jìn)行切割，設(shè)置預(yù)鋸縫，且采用“預(yù)鋸縫+土工布”的方法讓這種裂縫停留在基層本身，而不反射到面層。目前采用的主要的結(jié)構(gòu)措施可分為應(yīng)力吸收層、級(jí)配碎石過渡層（上柔下剛式復(fù)合基層）、半剛性基層預(yù)鋸縫（預(yù)鋸縫+土工布）、加厚瀝青面層四類。

1. 應(yīng)力吸收層。在瀝青路面與半剛性基層之間設(shè)置一應(yīng)力吸收層，既可以防止反射裂縫的產(chǎn)生，又可以防止路面水滲透到基層，破壞基層強(qiáng)度。目前國(guó)內(nèi)采用的應(yīng)力吸收層按材料可分為以下四類。

（1）土工類：土工格柵、土工織物、改性瀝青防水氈。

（2）瀝青薄膜：改性瀝青薄膜、改性乳化瀝青薄膜、橡膠粉改性瀝青薄膜。

（3）瀝青混合料類：Strata、改性瀝青砂、細(xì)粒式瀝青混凝土、SMA-5等。

（4）新型應(yīng)力吸收層：同步碎石應(yīng)力吸收層、橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。

2. 級(jí)配碎石過渡層。在半剛性基層和瀝青面層之間設(shè)置一定厚度的級(jí)配碎石基層，對(duì)吸收和削弱半剛性基層裂縫尖端應(yīng)力、應(yīng)變，減少和延緩反射裂縫的產(chǎn)生、擴(kuò)展具有較好的效果。這種上柔下剛式組合基層一方面在很大程度上能夠防止和減少半剛性基層反射裂縫，同時(shí)級(jí)配碎石基層還能充當(dāng)具有排水功能基層的作用。采用高質(zhì)量、具有嚴(yán)格級(jí)配要求的級(jí)配碎石作為半剛性基層和瀝青面層之間的上基層，在功能上可以同時(shí)起到防止和減小半剛性基層反射裂縫和排水基層的雙重作用。盡管級(jí)配碎石基層在功能上能起到上述作用，但級(jí)配碎石的加入能否會(huì)對(duì)半剛性路面結(jié)構(gòu)造成重大削弱，夾心結(jié)構(gòu)（倒裝結(jié)構(gòu)）能否在滿足防止和減少反射裂縫及排水功能要求的同時(shí)，也能滿足重交通疲勞破壞作用，這是問題的關(guān)鍵，也是人們普遍關(guān)注的問題。

3. 半剛性基層預(yù)鋸縫。對(duì)基層進(jìn)行預(yù)鋸縫處理的目的，一是減少面層反射裂縫的產(chǎn)生或者說延長(zhǎng)裂縫間距；二是減少瀝青面層龜裂、網(wǎng)裂、坑槽等病害。這是因?yàn)榛鶎宇A(yù)鋸縫縫隙處若預(yù)加處理（如填縫并鋪設(shè)一定長(zhǎng)度的帶條土工織物），可以防止基層鋸縫反射到瀝青面層上來；即使基層預(yù)鋸縫反射到瀝青面層上來，反射裂縫也比由于基層自由開裂而產(chǎn)生的面層反射裂縫規(guī)則。而規(guī)則的裂縫邊緣在行車荷載的作用下不容易碎裂，所以由此而產(chǎn)生的龜裂、網(wǎng)裂、坑槽等病害現(xiàn)象要較由自由開裂狀態(tài)下而引起的這些病害現(xiàn)象小。其中確定基層預(yù)鋸縫的最大縮縫間距是基層預(yù)防鋸縫措施的主要內(nèi)容。預(yù)鋸縫間距越小，接縫越多，不僅增加施工的復(fù)雜性，同時(shí)還容易使面層產(chǎn)生反射裂縫，從而影響路面的整體強(qiáng)度。但是基層預(yù)防鋸縫過長(zhǎng)也會(huì)帶來一些問題，如干縮、溫縮引起基層的伸縮量增大，進(jìn)而增加基層開裂的可能性。

4. 加厚瀝青面層。增加瀝青面層的厚度的主要作用表現(xiàn)在以下幾方面。

（1）增強(qiáng)分散荷載能力，減小由于車輛作用引起的裂縫兩側(cè)基層相對(duì)位移，改善面層受力。

（2）增加裂縫在面層內(nèi)的延伸路徑，推遲了反射裂縫貫串面層的時(shí)間。

（3）較厚的面層起到一定的保溫作用，減少基層溫度變化以及由其產(chǎn)生的裂縫兩側(cè)基層水平相對(duì)位移。

但單純依靠增加瀝青面層厚度的方法有其弊端。一方面增加加鋪層厚度可能會(huì)受到路面標(biāo)高的限制，另一方面增加加鋪層厚度，必將大幅度增加路面造價(jià)，而且在夏季高溫時(shí)，瀝青混合料高溫蠕變易產(chǎn)生車轍，同時(shí)會(huì)削弱半剛性基層路面的強(qiáng)基薄面的優(yōu)勢(shì)，故而這一方法有很大的局限性。如廣深高速公路，路面總厚度為100～110cm，這個(gè)結(jié)構(gòu)當(dāng)初由外商出于商業(yè)目的確定，是不合理、不經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。從現(xiàn)在的情況來看，表面車轍嚴(yán)重，下雨后積水，翻修率高。從車轍調(diào)查來看，這條路上車轍最大深度達(dá)到17mm，平均車轍深度為10mm，其主要原因是瀝青層太厚，影響了路面的高溫穩(wěn)定性。

二、材料方面

通過進(jìn)行面層、基層材料的合理組成設(shè)計(jì)，比如增加粗骨料含量并嚴(yán)格設(shè)計(jì)、級(jí)配調(diào)整結(jié)合料用量與比例，或者通過在材料中參加外加劑（粉煤灰、膨脹劑、減水劑、纖維等），以盡可能地減小其溫縮和干縮系數(shù)，增加半剛性基層瀝青路面材料抗裂性能。

1. 瀝青面層材料。提高面層瀝青混合料的抗裂性能也是一種從面層自身考慮的防裂方法。如采用改性瀝青、在混合料中采用添加劑（聚酯纖維、礦物纖維等）、提高混合料性能、提高瀝青用量、改善集料的級(jí)配等。另外還可以通過采用新材料或改善材料結(jié)構(gòu)組成，來降低半剛性基層瀝青路面的剛度，提高抗裂能力。

2. 半剛性基層材料。在半剛性基層材料中，可以通過摻加纖維提高其材料抗裂性能。纖維增強(qiáng)半剛性基層的抗裂原理如下。

（1）由于半剛性材料的膠結(jié)料對(duì)纖維的黏結(jié)和加固作用，當(dāng)受到外力作用時(shí)，半剛性材料和纖維因要發(fā)生相對(duì)位移而產(chǎn)生摩擦，隨機(jī)取向的纖維發(fā)生彎曲及纖維的交叉相連，提高了半剛性基層的抗彎拉強(qiáng)度。

（2）纖維對(duì)半剛性基層干縮和溫縮起到一定的限制作用，使混合料的整體收縮量變小，抗裂性能得到提高。

三、結(jié)論

半剛性基層瀝青路面由于其承載能力強(qiáng)，且經(jīng)濟(jì)性較好，得到廣泛的應(yīng)用，然而如何避免其缺點(diǎn)，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，較好地防止其早期損壞,一直是困擾廣大公路技術(shù)人員的一個(gè)關(guān)鍵性問題。本文從路面結(jié)構(gòu)和材料兩方面簡(jiǎn)要論述了防治半剛性基層路面反射裂縫的措施。對(duì)于半剛性基層路面反射裂縫問題，其后續(xù)研究工作還有待于進(jìn)一步進(jìn)行。