瀝青路面反射裂縫成因機理與防治對策

（重慶建工集團四川遂資高速公路有限公司，四川 遂寧 629000）

瀝青路面反射裂縫成因機理與防治對策

羅 磊

（重慶建工集團四川遂資高速公路有限公司，四川 遂寧 629000）

本文分析了反射裂縫的成因機理，并就此提出防治方案，以供大家參考。

反射裂縫；成因機理；防治措施；應力吸收層

1 反射裂縫的成因機理

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

1.1 反射裂縫產生

反射裂縫的產生大致分為裂縫形成階段和擴展階段這兩個階段。由于溫度梯度的存在，舊水泥路面裂縫因溫度降低而增大，當瀝青加鋪層產生的附加應力超過其自身的抗拉能力時，引起舊路面裂縫處對應的瀝青加鋪層開裂；另外，路面結構層材料不同引起各結構層中溫度應力在空間上的不均勻分布，導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生與擴展的主要因素之一。當車輛荷載接近或遠離舊路面裂縫的時候，加鋪層產生反向的剪切應力；當車輛行駛于舊路面頂面的時候，加鋪層主要承受彎拉應力。

1.2 反射裂縫發展

反射裂縫從產生到發展道路整個路面結構，通常有反射裂縫沿瀝青加鋪層厚度方向上的豎向擴展和沿路表面的平面擴展過程。反射裂縫在路表多表現為橫向裂縫，其分布密度受加鋪層的厚度、加鋪層材料的抗裂性能、當地的氣候水文條件等因素影響。在較大溫差梯度的環境中，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，根據反射裂縫的形成機理，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、進行半剛性材料的合理組合設計、設置級配碎石夾層、設置土工織物或格柵、基層預切縫以及應力吸收層等措施。

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力；二是瀝青面層厚度的增加能夠增大路面結構的彎曲剛度，減小接縫處的彎沉差，進而減小加鋪層由于彎曲變形而引起的剪切應力。但是瀝青厚度的增加會對瀝青面層在高溫下出現泛油、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，借鑒國內外資料，通常瀝青面層厚度宜控制在15cm～25cm之間。

2.2 進行半剛性材料的合理組合設計

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

2.3 級配碎石層的設置

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。由于這種結構層是散體機構，具有散逸的運動方式，能夠消散由半剛性下臥層傳遞至級配碎石層的應力，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，進而有效的防治反射裂縫。

2.5 基層預切縫

基層預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。但目前國內外還沒有切縫的寬度和深度進行明確的規定。這種方法主要是通過割縫改善基層約束條件，釋放溫度應力，防止應力集中，進而防治反射裂縫。如果在割縫處加設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力集中，進一步延緩甚至避免面層反射裂縫的產生。

除此之外還有應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理和功能要求進行詳細介紹。

3 應力吸收層防治反射裂縫原理

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

通過對應力吸收層的防反射裂縫機理進行分析，得出應力吸收層應具有以下功能要求：

3.1 高彈性及柔韌性

應力吸收層彈性變形大小與其緩解外界荷載應力的性能成正相關關系。當水泥板受溫度梯度作用產生內應力時，應力吸收層因其柔韌性好而產生變形較大，從而達到吸收應力、來消減附加應力的效果。

3.2 抗水損壞性能

應力吸收層對抗水損害性能的要求較高，因此要嚴格控制合理混合料的空隙率和瀝青含量。當瀝青用量較多時，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構，減少路面水損害。應力吸收層可以使反射裂縫發生偏離，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度和穩定性，延長了瀝青路面的使用年限。

3.3 良好的粘結作用

良好的層間粘結作用不僅可以有效的緩解和消減裂縫產生的應力集中現象，而且能提高路面結構的穩定性與整體強度。

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

結語

通過對瀝青路面反射裂縫形成機理分析可知，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應力集中，裂縫因此不斷擴展延伸至路面形成反射裂縫，通常表現為橫縫；其過程可分為產生和擴展兩個階段。防治措施主要有增加瀝青面層厚度、進行半剛性材料的合理組合設計、設置級配碎石夾層、設置土工織物或格柵、基層預切縫以及應力吸收層。而應力吸收層由于具有高彈性及柔韌性，能夠有效減少應力集中現象發生，從而防治反射裂縫，而且還具有防水損壞及粘結作用的功能特點。

[1]楊濤．半剛性基層瀝青路面反射裂縫的產生機理及其防治措施[D]．武漢：武漢理工大學，2005．

[2]李祖仲．應力吸收層瀝青混合料路用性能研究[D]．西安：長安大學，2005．

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