王顯赫，陳發(fā)明

（新疆大學(xué) 建筑工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047）

1 典型路段病害統(tǒng)計(jì)與分析

本文的典型路段調(diào)查主要針對(duì)路面的使用狀況和病害進(jìn)行分析，調(diào)查路段為新疆地區(qū)具有代表性的兩條路線：北疆G312線，南疆G314線。

1.1 調(diào)查區(qū)域的氣象資料

調(diào)查區(qū)域的氣象資料見表1。

1.2 典型路段病害統(tǒng)計(jì)

具體調(diào)查數(shù)據(jù)見表2和表3。

表1 調(diào)查區(qū)域氣象資料

表2 G312瀝青路面破損、構(gòu)造深度調(diào)查數(shù)據(jù)

表3 G314瀝青路面破損、構(gòu)造深度調(diào)查數(shù)據(jù)

1.3 典型路段病害分析

南北疆主要道路的調(diào)查路段鉆芯取樣表明，大部分路段的損壞為裂縫、車轍。面層出現(xiàn)橫向裂縫而基層卻沒有開裂的情況很少出現(xiàn)，而且面層和基層部位的裂縫出現(xiàn)位置的上下基本對(duì)應(yīng)，說明路面裂縫主要為基層的反射裂縫，同時(shí)，由于晝夜溫差及季節(jié)性溫度變化較大，由溫度應(yīng)力產(chǎn)生的橫向裂縫在北疆路段十分嚴(yán)重。

1.3.1 北疆路段裂縫病害成因

1）冬季嚴(yán)寒將產(chǎn)生低溫縮裂，溫差大會(huì)導(dǎo)致溫度疲勞裂縫，半剛性基層裂縫會(huì)進(jìn)一步形成反射裂縫；

2）中下面層疲勞破壞產(chǎn)生的疲勞裂縫；

3）該地區(qū)的大部分路段屬于夏熱冬寒，裂縫中滲入的水分與地下水分的上移聚集在面層底部和基層頂面上；春季凍融，就會(huì)產(chǎn)生凍脹破壞，使瀝青與集料的粘附性降低，造成水損壞，從而降低了路面的強(qiáng)度。

1.3.2 南疆路段裂縫病害成因

1）半剛性基層的反射裂縫；

2）面層的瀝青材料低溫抗裂性能差。

綜合以上分析可知，反射裂縫是形成新疆地區(qū)南北疆各等級(jí)道路損壞的主要原因，必須采取有效可行的措施予以防治。

2 瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展機(jī)理

2.1 裂縫擴(kuò)展的基本型式

斷裂力學(xué)認(rèn)為，在外力作用下，裂縫的擴(kuò)展有3種基本型式，即張開型（I型）、滑開型或剪切型（II型）、撕開型（III型），如圖1所示。

圖1 裂縫的擴(kuò)展型式

1）張開型裂縫（I型）。正應(yīng)力σ和裂縫表面垂直在正應(yīng)力作用下，裂縫尖端處上下兩個(gè)平面張開而擴(kuò)展，且裂縫擴(kuò)展方向和σ的作用方向垂直，裂縫上下表面產(chǎn)生彼此相反的張開位移，如圖1（a）所示。

2）滑開型或剪切型裂縫（II型）。剪應(yīng)力τ平行于裂縫表面、垂直于裂縫前緣。在剪應(yīng)力作用下，裂縫的上下兩個(gè)平面相對(duì)滑開，一個(gè)沿著裂縫擴(kuò)展方向，另一個(gè)背離擴(kuò)展方向，如圖1（b）所示。

3）撕開型裂縫（III型）。剪應(yīng)力τ平行于裂縫表面和裂縫前緣。在剪應(yīng)力作用下，裂縫上下兩個(gè)平面撕裂而擴(kuò)展，裂縫相對(duì)錯(cuò)開，裂縫上下表面產(chǎn)生方向相反的離面位移，如圖1（c）所示。

2.2 瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展

反射裂縫分為荷載型裂縫和溫度型裂縫。車輪荷載經(jīng)過接縫或裂縫時(shí)會(huì)對(duì)瀝青面層或加鋪層產(chǎn)生兩次剪切作用、一次彎曲，在裂縫一側(cè)時(shí)，主要以剪切型式引發(fā)反射裂縫，如圖2所示。車輪荷載經(jīng)過裂縫正上方時(shí)，以張開型式引起反射裂縫；溫度變化使得路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生兩種變形：第1種是由于四季及晝夜溫差導(dǎo)致溫度在各個(gè)結(jié)構(gòu)層中分布不均而產(chǎn)生溫度梯度，且不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，造成瀝青加鋪層的收縮及翹曲從而在加鋪層中產(chǎn)生張開型反射裂縫，如圖3所示。第2種是由于溫度下降致使接縫處瀝青加鋪層產(chǎn)生收縮而引起的張開型反射裂縫?？傊?，瀝青路面反射裂縫主要為由交通荷載引起的張開型裂縫（I型）和剪切型裂縫（II型）以及由溫度變化引起的張開型裂縫（I型），或者由I型及II型構(gòu)成的復(fù)合型裂縫，而撕開型裂縫（III型）則較少。

3 反射裂縫的防治措施

為防止或延緩反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，國(guó)內(nèi)外道路工程界的專家、學(xué)者們進(jìn)行了大量的理論和室內(nèi)外試驗(yàn)研究。對(duì)反射裂縫采取的防治措施主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：一是針對(duì)半剛性基層材料自身，二是在面層與基層之間設(shè)置應(yīng)力吸收夾層，三是改善瀝青面層性能或加鋪層性能。

對(duì)于半剛性基層而言，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度要根據(jù)路面結(jié)構(gòu)在一個(gè)很寬的值域內(nèi)取值，一定劑量的結(jié)合料、良好級(jí)配的集料、高質(zhì)量的保濕養(yǎng)生可以避免半剛性基層的干縮裂縫，同時(shí)也可以通過控制細(xì)料的含量減小半剛性基層材料的溫縮裂縫。

改善瀝青面層性能或加鋪層性能：一方面可以降低半剛性基層的溫度變化，減小裂縫或接縫處瀝青面層或加鋪層的溫度應(yīng)力；另一方面，可以明顯增加路面結(jié)構(gòu)的整體彎曲剛度，降低半剛性基層裂縫處的彎沉及彎沉差，減小瀝青面層或加鋪層的剪應(yīng)力，從而延長(zhǎng)路面的使用壽命。

目前，隨著改性瀝青的研究深化，綜合各種裂縫的防治措施，將新型改性瀝青用在防治路面裂縫上不僅能提高道路的使用性能，而且會(huì)在設(shè)計(jì)和施工上降低防治難度，同時(shí)能與應(yīng)力吸收夾層很好的結(jié)合，針對(duì)新疆晝夜溫差大、南北疆氣候差別大等特點(diǎn)，穩(wěn)定型橡膠改性瀝青是一種兼具高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞、水穩(wěn)定性能好的應(yīng)力吸收層瀝青混合料，應(yīng)用于半剛性基層與瀝青面層之間或舊路面與瀝青加鋪層之間，以防止或延緩反射裂縫的產(chǎn)生，并會(huì)實(shí)現(xiàn)密封隔水并加強(qiáng)上下層之間的粘結(jié)作用，同時(shí)，應(yīng)力吸收層具有施工方便、施工周期短、開放交通早、性價(jià)比高、可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。在新疆地區(qū)的道路建設(shè)上，改性瀝青應(yīng)力吸收層將會(huì)對(duì)裂縫起到很好的防治作用。

4 結(jié) 論

1）由于年溫差及晝夜溫差較大的氣候特點(diǎn)，近幾年迅猛增長(zhǎng)的交通量是造成新疆地區(qū)高等級(jí)道路產(chǎn)生反射裂縫的主要原因，而防治反射裂縫的方法主要有增加瀝青面層或加鋪層厚度、設(shè)置土工合成材料夾層、設(shè)置應(yīng)力吸收夾層、設(shè)置大粒徑開級(jí)配瀝青碎石裂縫緩解層等方法，針對(duì)不同情況的破損路段采用相對(duì)應(yīng)的防治措施，不能簡(jiǎn)單的從防治方法上著手，還要注意在設(shè)計(jì)和施工工藝上按照規(guī)范要求進(jìn)行施工。

2）無論從經(jīng)濟(jì)角度還是施工方面來看，改性瀝青應(yīng)力吸收層是防治反射裂縫的有效可行措施，我們要加大對(duì)新材料、新工藝的研發(fā)，找出一種新型改性瀝青來提高道路的使用性能。

[1] 廖衛(wèi)東，陳拴發(fā)，李祖仲.改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層材料特性與結(jié)構(gòu)行為[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[2] 高慶.工程斷裂力學(xué)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1985.

[3] 高翠蘭，王鵬.瀝青路面反射裂縫產(chǎn)生機(jī)理及瀝青性能評(píng)價(jià)[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，25（3）：351－354.

[4] 謝海巍，新疆公路瀝青路面典型結(jié)構(gòu)形式研究[D].陜西：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

[5] 王志華，新疆公路瀝青路面裂縫產(chǎn)生原因及其防治措施[J].西部交通科技，2012（4）：18－19.