羅磊

摘 要：本文分析了反射裂縫的成因機(jī)理，并就此提出防治方案，以供大家參考。

關(guān)鍵詞：反射裂縫；成因機(jī)理；防治措施；應(yīng)力吸收層

中圖分類號：U448 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 反射裂縫的成因機(jī)理

瀝青加鋪層中容易出現(xiàn)的反射裂縫，主要是由于沿路面深度方向的溫度應(yīng)力和濕度變化引起水泥面板干縮開裂；當(dāng)車輛駛過時，舊水泥混凝土板的裂紋處出現(xiàn)應(yīng)力集中并向上擴(kuò)展直至瀝青加鋪層，從而形成自下而上的反射裂縫。

1.1 反射裂縫產(chǎn)生

反射裂縫的產(chǎn)生大致分為裂縫形成階段和擴(kuò)展階段這兩個階段。由于溫度梯度的存在，舊水泥路面裂縫因溫度降低而增大，當(dāng)瀝青加鋪層產(chǎn)生的附加應(yīng)力超過其自身的抗拉能力時，引起舊路面裂縫處對應(yīng)的瀝青加鋪層開裂；另外，路面結(jié)構(gòu)層材料不同引起各結(jié)構(gòu)層中溫度應(yīng)力在空間上的不均勻分布，導(dǎo)致非均布的收縮和翹曲變形。同時，車輛荷載也是影響反射裂縫產(chǎn)生與擴(kuò)展的主要因素之一。當(dāng)車輛荷載接近或遠(yuǎn)離舊路面裂縫的時候，加鋪層產(chǎn)生反向的剪切應(yīng)力；當(dāng)車輛行駛于舊路面頂面的時候，加鋪層主要承受彎拉應(yīng)力。

1.2 反射裂縫發(fā)展

反射裂縫從產(chǎn)生到發(fā)展道路整個路面結(jié)構(gòu)，通常有反射裂縫沿瀝青加鋪層厚度方向上的豎向擴(kuò)展和沿路表面的平面擴(kuò)展過程。反射裂縫在路表多表現(xiàn)為橫向裂縫，其分布密度受加鋪層的厚度、加鋪層材料的抗裂性能、當(dāng)?shù)氐臍夂蛩臈l件等因素影響。在較大溫差梯度的環(huán)境中，而且加鋪層較薄以及瀝青面層材料的抗裂性能較差時，反射裂縫產(chǎn)生的間距就比較小；反之，則較大。

2 反射裂縫的防治措施

目前，根據(jù)反射裂縫的形成機(jī)理，針對半剛性基層瀝青路面的防治放射裂縫的措施主要有：增加瀝青面層厚度、進(jìn)行半剛性材料的合理組合設(shè)計、設(shè)置級配碎石夾層、設(shè)置土工織物或格柵、基層預(yù)切縫以及應(yīng)力吸收層等措施。

2.1 增加瀝青面層厚度

增加瀝青面層厚度主要從以下兩個方面來防止反射裂縫，一是瀝青面層厚度的增加能夠減小舊路面頂面的溫度變化，從而減小由于溫度變化引起的層底拉應(yīng)力；二是瀝青面層厚度的增加能夠增大路面結(jié)構(gòu)的彎曲剛度，減小接縫處的彎沉差，進(jìn)而減小加鋪層由于彎曲變形而引起的剪切應(yīng)力。但是瀝青厚度的增加會對瀝青面層在高溫下出現(xiàn)泛油、推移、擁包等病害，而且會急劇增加工程造價，所以瀝青面層的厚度必須控制在一定范圍內(nèi)，借鑒國內(nèi)外資料，通常瀝青面層厚度宜控制在15cm～25cm之間。

2.2 進(jìn)行半剛性材料的合理組合設(shè)計

半剛性基層具有顯著的溫縮和干縮特性，在進(jìn)行半剛性基層設(shè)計時，應(yīng)該選擇合適的原材料，然后通過調(diào)整各自的比例，確定合理的設(shè)計級配，將其溫縮系數(shù)和干縮系數(shù)降至最小，減小半剛性基層材料的變形特性，從而從根本上增強(qiáng)抗裂性能，防止反射裂縫。

2.3 級配碎石層的設(shè)置

級配碎石指利用特粗式開級配瀝青碎石組成而成，孔隙率控制在20%～35%之間的碎石混合料。由于這種結(jié)構(gòu)層是散體機(jī)構(gòu)，具有散逸的運(yùn)動方式，能夠消散由半剛性下臥層傳遞至級配碎石層的應(yīng)力，因此對防治反射裂縫具有顯著的效果。此外，級配碎石還具有良好的排水功能，能將由瀝青面層滲透到基層的水分迅速排出，防治路面面層及基層的水損壞。

2.4 設(shè)置土工織物或格柵

土工織物主要有丙烯或聚酯織物、聚乙烯以及聚酯等無紡織物，其厚度通常在0.4mm～4mm之間，而格柵主要有聚丙烯或聚酯土工格柵、金屬格柵以及玻璃格柵等，其厚度通常為0.8mm～11mm之間。各種不同材料的夾層具有不同的剛度，要根據(jù)工程的實際情況選用合適的夾層材料；但土工織物和格柵都能夠起到增強(qiáng)路面的抗剪切能力，同時可起到一定的加筋作用，減小車輛荷載作用下瀝青混合集料顆粒的水平位移，進(jìn)而有效的防治反射裂縫。

2.5 基層預(yù)切縫

基層預(yù)切縫指的是在半剛性基層上按一定間距切割一定寬度和深度的切縫，然后再攤鋪瀝青上面層的方法，同時必須保證此類裂縫僅保留在基層，而不能反射至瀝青面層。但目前國內(nèi)外還沒有切縫的寬度和深度進(jìn)行明確的規(guī)定。這種方法主要是通過割縫改善基層約束條件，釋放溫度應(yīng)力，防止應(yīng)力集中，進(jìn)而防治反射裂縫。如果在割縫處加設(shè)一定寬度的土工織物，不僅可以起到防滲效果，還能防止割縫處瀝青面層的應(yīng)力集中，進(jìn)一步延緩甚至避免面層反射裂縫的產(chǎn)生。

除此之外還有應(yīng)力吸收層對防治反射裂縫也具有顯著效果，后面將會對其防裂機(jī)理和功能要求進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3 應(yīng)力吸收層防治反射裂縫原理

根據(jù)斷裂力學(xué)的理論，高韌性、低模量的應(yīng)力吸收層，可以減輕裂縫處的應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此能起到比較明顯的防裂作用。應(yīng)力吸收層對裂縫應(yīng)力峰值具有緩沖作用，可以有效降低瀝青加鋪層底部拉應(yīng)力和加鋪層內(nèi)剪應(yīng)力，并將應(yīng)力吸收、消散在較大面積的加鋪層內(nèi)，從而提高加鋪層抗反射裂縫效果，預(yù)防或延緩反射裂縫的出現(xiàn)。由于設(shè)置了應(yīng)力吸收層，其柔韌性改變了應(yīng)力傳遞的方向，將原本集中的應(yīng)力擴(kuò)散開來，使應(yīng)力峰值下降，裂縫擴(kuò)展速度明顯減慢。

通過對應(yīng)力吸收層的防反射裂縫機(jī)理進(jìn)行分析，得出應(yīng)力吸收層應(yīng)具有以下功能要求：

3.1 高彈性及柔韌性

應(yīng)力吸收層彈性變形大小與其緩解外界荷載應(yīng)力的性能成正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)水泥板受溫度梯度作用產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力時，應(yīng)力吸收層因其柔韌性好而產(chǎn)生變形較大，從而達(dá)到吸收應(yīng)力、來消減附加應(yīng)力的效果。

3.2 抗水損壞性能

應(yīng)力吸收層對抗水損害性能的要求較高，因此要嚴(yán)格控制合理混合料的空隙率和瀝青含量。當(dāng)瀝青用量較多時，在路面上層就會形成一定厚度的瀝青膜，阻止雨水下滲入路基結(jié)構(gòu)，減少路面水損害。應(yīng)力吸收層可以使反射裂縫發(fā)生偏離，也可以有效路表水向舊路面的滲透路徑，從而保證了原基層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，延長了瀝青路面的使用年限。

3.3 良好的粘結(jié)作用

良好的層間粘結(jié)作用不僅可以有效的緩解和消減裂縫產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，而且能提高路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與整體強(qiáng)度。

通過上述分析可知，用于應(yīng)力吸收層的瀝青必須具有高粘度、高彈性及高強(qiáng)度等特點，因此通常選用改性瀝青鋪筑應(yīng)力吸收層。

結(jié)語

通過對瀝青路面反射裂縫形成機(jī)理分析可知，反射裂縫是由于在車輛荷載作用下，半剛性基層或水泥路面板裂縫處出現(xiàn)應(yīng)力集中，裂縫因此不斷擴(kuò)展延伸至路面形成反射裂縫，通常表現(xiàn)為橫縫；其過程可分為產(chǎn)生和擴(kuò)展兩個階段。防治措施主要有增加瀝青面層厚度、進(jìn)行半剛性材料的合理組合設(shè)計、設(shè)置級配碎石夾層、設(shè)置土工織物或格柵、基層預(yù)切縫以及應(yīng)力吸收層。而應(yīng)力吸收層由于具有高彈性及柔韌性，能夠有效減少應(yīng)力集中現(xiàn)象發(fā)生，從而防治反射裂縫，而且還具有防水損壞及粘結(jié)作用的功能特點。

參考文獻(xiàn)

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