瀝青路面反射裂縫成因分析及加固措施

姜偉強 劉思奇 呂美群

(東北林業大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

瀝青路面反射裂縫成因分析及加固措施

姜偉強 劉思奇 呂美群

(東北林業大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

結合實踐經驗，總結了瀝青路面反射裂縫的成因，通過分析造成基層的不利條件和瀝青的鋪設問題，提出了相應的改善措施，以盡量降低和減少反射裂縫的出現，從而節省路面的養護費用，延長道路的使用壽命。

瀝青路面，反射裂縫，成因分析，加固措施

0 引言

隨著我國經濟的發展，交通設施越來越完備。在我國的道路發展中以半剛性基層瀝青路面為主，這種材料的主要特點是韌性高，耐久性好，所以這種路面得到大范圍的推廣。但是，隨著超重型的車輛，交通量的激增等現象的出現，造成基層開裂，使瀝青路面出現反射裂縫，導致這種路面使用周期大大縮短，增加了養護階段的成本，不符合可持續發展這一戰略。反射裂縫就是指基層開裂，新舊瀝青接縫處，在溫度應力和外部荷載作用下反映到瀝青表面出現裂縫，是一種自下而上的破壞形式。下面就瀝青路面反射裂縫的成因進行分析，并提出相應的措施。

1 瀝青路面反射裂縫的成因

1.1 基層方面

基層的問題主要從地質條件、氣候條件、設計與鋪裝方面進行分析。

1.1.1 地質條件

1)軟弱地基。軟弱地基在強烈動荷載(如地震)作用下，由于觸變或液化，承載力將大大降低或完全消失，基層很容易部分喪失承載力，造成基層混凝土出現拉應力而開裂，這是形成反射裂縫的第一步。

2)潛水。地勢低洼的地帶是地下潛水和地表水的匯集地帶。當雨季時，降雨量驟增再加上地下潛水的滲流匯集，使地勢低洼地帶地下水位迅速上升，地基土的含水率隨之增大，地基隨之降低承載能力，基層也會因此造成局部受拉而開裂；采水量巨大的地帶會因為地下潛水過度開采，造成地下水位急劇下降，使地基土含水率下降，地基土會產生過多空隙剩余，造成地基沉降，不均勻的地基沉降很容易使基層出現拉應力而開裂。

1.1.2 氣候條件

北方氣溫變化較大，在秋冬季節溫度會突然降低，基層與瀝青路面存在溫度應力梯度，基層隨之出現拉應力而導致基層開裂，反射到瀝青路面；南方溫差不是很大，但濕度相對較高，尤其是在夏季雨后，路基填土的含水率會有所改變，若此時施工的話，地基承載力也會發生顯著變化，從而影響到基層混凝土的受力問題，出現拉應力，造成混凝土開裂；在青藏高原地帶存在常年凍土，加之人類的活動，環境溫度升高，很容易造成凍土層破壞，使地基承載力下降；西北的干旱荒漠地帶，氣候干燥，再加上長時間日光的曝曬，土料的性質發生較大改變，如果沒有控制好其含水率的變化，也會造成地基承載力的改變。

1.1.3 基層材料設計與鋪裝

1)設計問題。基層可能會因為集料級配不均勻、配合比不合理造成混合料離析，強度降低，很容易在外荷載作用下產生裂縫反射到瀝青路面，形成反射裂縫。2)鋪裝。一般情況下，基層在攤鋪均勻的條件下，經壓路機碾實等一系列工序才能完成基層的施工。所以，當攤鋪不均勻時，經壓路機碾壓后，會造成基層厚薄不一，局部承載力偏低，在外部荷載作用下，基層就會因為應力集中而出現開裂，從而反射到瀝青路面，出現裂縫。

1.2 瀝青方面

1)熱傳導率。瀝青是傳熱效率很低的材料，所以在溫度驟降時，下層沒有上層收縮得厲害，使下層出現拉應力，導致自下而上的裂縫出現。

2)抗剪強度的設計。瀝青混合料的集料的棱角過于明顯，壓實階段沒有壓密，會造成抗剪強度不夠高，瀝青接縫處由于荷載作用形成剪應力，作用于瀝青鋪面下層形成裂縫，裂縫隨之向上延伸，形成反射裂縫(如圖1所示)。

2 瀝青反射裂縫的加固措施

瀝青路面反射裂縫的成因很是復雜，有些是外部原因，無法避免，但可通過相應措施來降低或消除這些影響。下面就其基層原因和瀝青原因兩個問題提出加固措施，來減緩反射裂縫的進一步發展。

2.1 基層的加固

基層的加固可分為自身的加固和減弱外部干擾兩個方面。

2.1.1 基層自身的加固

基層開裂是出現反射裂縫的第一步，也是起著決定性破壞的一步。對于基層的加固又可從設計與施工兩個方面進行加固。

1)設計。基層一般為半剛性混凝土材料，混凝土材料的強度與骨料、水泥和其他添加劑密切相關。在設計混凝土時，選用高強度水泥，合理的骨料級配，適當加入如減水劑等增強強度的添加劑，將有利于混凝土的強度的提高。基層難以形成裂縫開裂，也就從根本上減緩反射裂縫的出現。

2)施工。嚴格控制施工質量，按設計要求和規范合理施工。注重材料的保存和養生，由于材料不可能及時被使用，經常在日光下曝曬，造成材料因溫度疲勞而出現強度降低的現象；經常的雨淋，也會使材料強度有所改變，對于填方材料，偏離最佳干密度

過大，會造成其強度遠不夠設計要求。所以施工時一定要保存好材料，避免不利因素的干擾。現場澆筑的混凝土的養生要嚴格符合溫度和濕度的要求。現場吊裝時，應選擇合適的吊裝方式避免混凝土出現拉應力而產生裂縫。

2.1.2 減弱外部干擾

1)地基承載力。在地質條件不好的地帶，地基受外部干擾影響較大，承載力也隨之受到影響而改變，進而使基層出現拉應力而導致基層開裂。選擇路線時，應勘測好地基形態，地基土的類型，盡量避免軟粘土、濕陷性地基；而對于無法避免的地方則只能加強地基的強度，可通過向地基土鉆孔注漿，來提高地基的承載力。在地下水水位幅度變化較大的地帶，通過設置應力吸收層，如加入土工織物，來減少地下水滲流的影響，減緩地基因含水率變化而出現承載力過大幅度的變化。同時，加入的土工織物，還會因其整體性和連續性，提高地基的承載能力。

2)氣候因素。氣候因素是普遍存在的，很難避免。但可通過改變施工的季節，根據不同地的氣候條件選擇合理的材料等措施，來減緩因氣候帶來的影響。例如，盡量避免雨季施工，或者增強施工措施，采取合理的排水措施，避免材料受到水的浸泡等。

2.2 瀝青路面的加固

1)改性瀝青的使用。使用改性瀝青，能大大改善普通瀝青路面的特性，能有效的防止裂縫的進一步擴展，延長瀝青路面的壽命，此措施雖不能根除裂縫，但能延緩裂縫的發展，增長使用周期。

2)增加瀝青鋪面的厚度。瀝青鋪層厚度的增加能夠減小因溫度變化而產生較大的溫度應力梯度，而在瀝青鋪層下表面產生拉應力也隨之減小，有利于防止反射裂縫的發生。而且，瀝青鋪面厚度的增加能夠提高路面的彎曲剛度，進而減小因外部荷載引起的剪應力，從而限制反射裂縫的出現。但瀝青鋪層的厚度也要有一定的限值，過大的增加瀝青鋪層厚度，會造成路面出現壅包、泛油等路面病害，所以要適當的增加瀝青的厚度。

3 結語

通過對瀝青路面反射裂縫的成因分析可知，反射裂縫是在基層開裂的前提下，經溫度應力和外荷載的作用，使瀝青鋪層下表面出現拉應力，當此拉應力超過瀝青鋪層的抗拉強度時，就會出現裂縫，裂縫隨之向上延伸反映到瀝青表面，就形成了反射裂縫。防治的措施可從基層和瀝青兩個方面入手：加強基層的設計與施工環節，保證基層的強度的同時，減弱外部因素如地質條件，氣候條件對基層的影響，盡量避免基層因各種原因出現拉應力；適當增加瀝青鋪層的厚度，降低瀝青鋪層的溫干縮系數，延緩反射裂縫的發展。由于瀝青路面反射裂縫的普遍性，決定了研究瀝青反射裂縫這一問題不會終止，更應該實踐總結探索更有效的方法。

[1] 溫利陽.城市道路瀝青路面的反射裂縫的原因分析及預防措施[J].工業建筑，2013(43)：91-93.

[2] 羅 磊.瀝青路面反射裂縫的成因機理分析[J].中國新技術新產品，2014(3)：39.

On analysis of reasons for reflection cracks on asphalt roadbed and consolidation measures

Jiang Weiqiang Liu Siqi Lv Meiqun

(CivilEngineeringCollege,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

Combining with the practice, the paper sums up the reasons for the reflection cracks on asphalt roadbeds, and points out respective improvement measures by analyzing the unfavorable conditions of the foundation and asohalt pavement problems, so as to reduce or lower the appearance of the reflection cracks, save roadbed maintenance cost and prolong the roads’ lifespan.

asphalt roadbed, reflection crack, reasons analysis, consolidation measures

2015-05-25

姜偉強(1992- )，男，在讀本科生； 劉思奇(1993- )，男，在讀本科生； 呂美群(1993- )，女，在讀本科生

1009-6825(2015)22-0154-02

U416.217

A