半剛性基層瀝青路面反射裂縫的成因與防治

安徽省路港工程有限責任公司

摘要：本文針對半剛性基層瀝青路面的反射裂縫進行分析，探究其施工預防措施，利于提高路面安全性能。

關鍵詞：半剛性基層瀝青路面；反射裂縫；成因；防治

近年來，隨著交通運輸業的快速發展，公路等級越來越高，半剛性路面在高等級公路中的應用也日益廣泛，隨之而來的是裂縫問題。調查表明，裂縫中有50%以上為半剛性基層先開裂而導致瀝青面層開裂的反射裂縫。

道路反射裂縫是瀝青路面普遍存在的一種病害現象?；鶎臃瓷淞芽p是指半剛基層先于瀝青面層開裂，在荷載應力與溫度應力的共同作用下，在基層開裂處的面層底部產生應力集中而導致面層底部在上方大體對應的位置開裂，然后逐漸向上或向下擴展而使裂縫貫穿。反射裂縫的產生，往往是瀝青路面損壞加劇的開始，導致雨水沿裂縫下滲軟化半剛性基層造成基層剛度不足而形成唧漿、沉陷等病害。

1路面開裂的類型

瀝青路面按裂縫成因可將其分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩類。

荷載型裂縫主要指剪切型裂縫，由于行車荷載作用下瀝青面層產生較大的剪切應力，當產生剪切強度超過路面材料的極限抗剪強度就會發生剪切開裂，這種裂縫在初始階段一般是路表縱向開裂，隨著荷載的反復作用逐漸發展為網狀裂縫。

非荷載型裂縫主要是指溫度裂縫，瀝青混凝土與其它材料一樣也具有熱脹冷縮的性質，這種裂縫不僅與荷載作用下產生，而且與環境因素也有很大關系。一般認為瀝青混凝土的低溫開裂有兩種形式：一種是由于氣溫驟降造成面層溫度收縮，在有約束的瀝青層內產生溫度應力超過瀝青混凝土的抗拉強度時造成的開裂。此類裂縫多從路表面產生，向下發展。溫度開裂的另一種形式是溫度疲勞裂縫，這是由于瀝青混凝土經過長時間的溫度循環，是瀝青混凝土的極限拉伸應力變小，應力松弛性能降低，將在溫度應力小于其抗拉強度時產生開裂。這種裂縫主要發生于溫度變化頻繁的溫和地區，無論是低溫荷載裂縫、凍脹裂縫還是反射裂縫都是在外因作用下由于瀝青混合料老化所致，而低溫縮裂則是溫度下降時內部應力所致，屬于材料問題。

另外，由于半剛性基層材料本身固有的收縮特性使瀝青路面存在著嚴重的反射裂縫問題，半剛性基層開裂之后，瀝青面層與半剛性基層之間存在受力薄弱點，在溫度、荷載、外界環境作用下，瀝青面層底部出現應力集中現象，面層底部開裂，在荷載反復作用下裂縫向上擴展，直至路表面。

2半剛性基層的裂縫成因分析

2.1半剛性基層材料的力學特征

2.1.1干燥收縮特征：半剛性材料經過拌合壓實后，由于水分揮發和混合料內部的水化作用，混合料的水分會不斷減少。由此發生的毛細管作用、吸附作用、分子間力的作用、材料礦物晶體或凝膠體間水的作用和碳化收縮作用等會引起半剛性材料體積收縮。半剛性材料的干縮特性大小與結合料的類型、劑量、被穩定材料類別、粒料含量、小于0.5mm的細顆粒的含量和齡期有關。

2.1.2溫度收縮特征：半剛性材料是由固相、液相和氣相組成，會隨著外部環境溫度的升降而產生體積的脹縮。半剛性材料的外觀脹縮性是三相不同的溫度收縮性的綜合效應結果。原材料中砂粒以上顆粒的溫度收縮系數較小，粉粒以下的顆粒溫度收縮性較大。

2.1.3疲勞特征：半剛性基層材料具有明顯的疲勞特性。在一定的應力條件下，材料的疲勞壽命取決于材料的強度和剛度，強度越大剛度越小，其疲勞壽命就越長。

2.2半剛性基層由于溫度收縮和干燥收縮產生裂縫

半剛性基層的溫度收縮與干燥收縮一般同時發生，所以其脹縮率是溫度與濕度相互作用的綜合效應。半剛性基層一般在高溫季節期間施工，成型初期內部含水量大，且未被瀝青面層封閉。此時基層內部的水分必然要蒸發，從而發生由表及里的干燥收縮。同時，環境溫度存在晝夜溫差，所以，修建初期的半剛性基層同時受到干燥收縮和由晝夜溫差引起的溫度脹縮疲勞的綜合作用，這個階段是以干燥收縮為主、溫度收縮為輔的綜合過程。經過一定齡期的養生，半剛性基層鋪筑瀝青面層后，由于基層內相對濕度增大，使材料的含水量有所回升且趨于平衡，這個時期半剛性基層的收縮主要是溫度收縮作用。含粉料較多的半剛性基層材料以干縮為主，含集料半剛性基層較多的材料以溫縮為主。在溫度收縮和干燥收縮的綜合作用下，半剛性基層內部產生的應力大于其本身的抗拉強度時就會產生收縮裂縫。

2.3重交通荷載作用下產生裂縫

半剛性基層作為道路的承重層，重交通對基層的影響非常大。在重載作用下，半剛性基層會因為其本身強度不足以承受過大的彎拉應力而產生裂縫。

2.4應力疲勞作用產生裂縫

在正常使用情況下，由于半剛性基層材料的抗拉強度遠小于其抗壓強度，在車輛荷載收縮應力的重復作用下，結構層底部的彎拉應力（應變）超過其疲勞強度（它較一次荷載作用的極限小得多）時，基層底便產生裂縫，并逐漸向表面發展。這種裂縫開始大都是細而短的橫向開裂。結構層達到臨界疲勞狀態時所承受的荷載重復作用次數為疲勞壽命。其大小主要取決于所受到的重復應力（應變）的大小，同時與結構層的環境因素有關。

3.半剛性基層路面反射裂縫的防治措施

3.1優化路面基層結構設計

由于半剛性基層瀝青路面通常具有較好的行車服務效能，因此應用較廣泛，路面基層施工時應在加強工程地質水文構造勘測基礎上進一步優化施工方案的設計，根據工程現場的實際地址環境條件及自然氣候變化規律，針對路基結構模式組合進行科學合理的分析，嚴格計算和預測相關技術施工參數，根據施工材料的力學性能合理設計混合料及配比，確定半剛性基層最佳厚度，

3.2嚴格路面基層施工材料

半剛性基層瀝青路面施工需要無機混合料、集料以及瀝青材料等進行基層路面裝鋪，相關無機結合料與瀝青材料的質量性能對于路面承載強度整體性能有著重大影響。施工前應針對相關級配集料的耐壓，粒徑等物化性能進行科學的分析與檢驗，嚴格控制施工材料的質量，瀝青面層應選用模量大、溫度敏感性低的改性瀝青，必要時可加入適量早強劑，增強對基層可能形成反射裂縫的預防。

3.3嚴格施工程序質量控制

施工工藝及施工程序對于預防半剛性基層瀝青路面反射裂縫具有關鍵性的作用?；鶎訌姸葘ρ泳彿瓷淞芽p形成擴展具有較好的效果。降低半剛性基層的溫干縮系數，在基層和面層之間添加級配碎石是消除和減少反射裂縫的有效措施。施工過程中要嚴格控制基層混合料拌制、攤鋪、碾壓環節的均勻度、平整度、壓實度質量，加強對瀝青面層材料的拌和溫度、裝鋪厚度、碾壓次數及壓實密度控制，充分保障基層結構的承載強度、抗彎拉力及水穩性，保障半剛性基層性能。

3.4加強路面基層防護保養

半剛性基層施工中通常留設預留縫預防溫縮縫隙或干縮縫隙發生，施工完畢后，應及時進行基層表面的養生和封層處理，防止基層結構發生初期破壞和干縮裂縫，對于已經發生的嚴重性初期基層裂縫，應根據裂縫程度采取切割、開挖方式重新鋪設基層材料；對于相對輕微的基層李峰應采用在基層頂面全幅鋪設土工織物或瀝青橡膠應力吸收薄膜的措施進行防治，

3.5及時修補路面反射裂縫

周期性采用熱瀝青灌縫處理早期面層裂縫，在一段時間內能很好的防止裂縫繼續惡化，保護路面結構層不被破壞；對于基層冒漿嚴重的路面裂縫，應采取開挖封堵技術選用大粒徑瀝青碎石做填補料進行處理，?對半剛性地基出現不均勻沉降所造成的路面龜裂、碎裂問題應采用修復加固技術特殊處理后再行灌縫或裂縫開挖技術處理。

結束語

隨著國內半剛性基層仍然使用廣泛，對于半剛性基層引起的裂縫勢必存在，不可避免。但只要從設計到施工的每道工序都嚴格把關，對可能影響半剛性基層路面裂縫的因素及時采取相應措施，就能最大限度地減少路面反射裂縫。