沥青道路路面反射裂缝的成因及防治措施的研究
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摘要：在混凝土路面上铺设沥青加铺层进行补强，在温度应力和荷载应力重复作用下，沥青加铺层的相应位置上就易受到损伤，产生反射裂缝，产生反射裂缝后，水分很容易进入路面内部结构而产生剥落，同时诱发裂缝的扩展，加速路面性能的恶化，为了减少和延缓反射裂缝的发生，根据多年的路面设计经验，对半刚性基层裂缝的原因及处治方法进行综合分析。
Abstract: Paving asphalt overlay on Concrete Pavement Reinforcement, it will easily cause damage for the stress and load stress effect on temperature, asphalt overlay on the corresponding position. In order to reduce and delay the reflection crack of pavement, according to many years of design experience, causes and treatment methods of crack in half rigid base on comprehensive analysis.
Keywords: asphalt road; pavement; reflection crack; causes; prevention;
中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：
前言
反射裂缝，是指路面基层先于面层产生裂缝，并将基层裂缝反射到面层。基层裂缝和初始缺陷在温湿循环应力和荷载重复应力的共同作用下，在面层底部产生应力集中，首先导致面层底部开裂，随后逐渐由面层底部向上扩展，最终使裂缝贯穿整个面层，形成反射裂缝。根据形成的不同原因可将反射裂缝分为两大类：荷载型反射裂缝和非荷载型反射裂缝。荷载型反射裂缝是指半刚性基层在车轮荷载作用下，半刚性材料基层底部产生拉应力超过半刚性材料的抗拉强度，底部开裂，且在行车荷载的反复作用下底部裂缝逐步扩展到上部，并使沥青面层产生开裂破坏。
1反射裂缝对路面的危害
反射裂缝会对路面性能和耐久性产生不利的影响。这些不利影响包括：
1）防水性降低。路表出现任何裂缝，都会使路表水有机会进入路面结构内部，甚至进入对湿度敏感的路基土中。
2）引起路基过大压应力。由于存在裂缝，造成路面板体不连续，在行车荷载作用下将加大板体边缘的变形，从而在裂缝处传递过大压力至路基顶面。
3）增大路面应力和变形。上述的路面结构板体边缘变形，会在路面结构内(尤其基层)产生很大的应力和变形，在行车荷载作用下将缩短这些结构层的寿命。磨耗层沿裂缝的破坏。在车辆、水分、霜冻等因素的综合作用下，磨耗层常会沿裂缝发生骨料或小块沥青的剥落。
反射裂缝不仅使路面使用性能老化，影响行车舒适性，而且导致路表水下浸，影响到路基的强度与稳定性。更为重要的是，在行车荷载反复作用和周期性变化环境温度的影响下，常常使得裂缝迅速向四周扩展，大大缩短了罩面层的使用寿命。因此，反射裂缝是高速公路沥青路面所面临的一大技术难题。影响半刚性基层沥青路面开裂的因素很多，各种因素之间的相互作用也十分复杂，只有进行大量研究分析和实践总结，才能找准原因，并有针对性地进行防治。
2反射裂缝产生的原因
(1)反射裂缝产生的原因，由于半刚性基层材料属于水硬性材料，当基层建成以后，基层内部的物理化学反应要持续一个相当长的时间，基层材料的强度和刚度也随着龄期的增长而不断加强。所以这一类材料对温度和湿度的变化都比较敏感。如果施工条件不好，就有可能导致基层产生干缩性温缩裂缝，而其下卧层与该层之间的磨阻作用抑制了其收缩，从而在该层内部产生拉应力，当此应力超过其抗拉强度时则发生断裂。这种裂缝一般发生在使用期间的初冬季节，也可能发生在施工过程中基层铺筑后到尚未覆盖沥青面层之前。当半刚性基层开裂以后，在沥青面层与半刚性基层层间的裂缝处形成一个薄弱点，在使用过程中，由于荷载应力与温度应力的共同作用，在该点的沥青面层底面产生应力集中，如沥青面层较薄则会引起开裂。
随之，在行车和大气因素的反复作用下，裂缝逐渐向上扩展，直至沥青表面。这种裂缝通常称为反射裂缝。反射裂缝一般为横向裂缝，其间距大小取决于当地的气候条件、沥青面层的厚度，以及半刚性基层和沥青层材料的抗裂性能。当日温差变化较大，沥青面层较薄和半刚性基层和沥青面层材料的抗裂性能较差时，则裂缝间距较小；反之，则较大。
2.1半刚性基层自身的特性
半刚性基层材料具有较好的强度和承载力，但其材料自身的缺点使得已建成半刚性基层沥青路面在通车一两年后便出现了大量的反射裂缝。究其原因，无机结合料稳定材料在施工过程中，由于水分的不断挥发和混合料内部的水化作用，材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等会引起无机结合料稳定材料干缩，同时半刚性材料中的主要成分存在不同的温度收缩性，使得无机结合料整体在其不均匀的综合效应下产生一定的温缩。再加上半刚性基层施工中的养护不充分，集料选择及配合比设计不当等原因，收缩裂缝往往无法避免，只是程度不同。收缩裂缝随着时间的推移反射到路表面，会给路面的整体结构带来一定的破坏。同时雨水和外来杂物顺着裂缝就可能渗入基层，从而引起基层、路基软化，导致路面承载力下降，或滞留于层间。在行车荷载高速作用，极大的动水压力会冲刷基层，使其丧失支撑力而导致沥青路面产生唧泥、网裂、路面变形等病害。
2.2旧水泥路面原有裂缝的延伸和扩展
旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土层是一种刚柔相济的复合式路面结构，理论分析表明， 行车荷载和温度变化是引起旧水泥混凝土路面上沥青加铺层产生反射裂缝的主要原因。由于旧路面板上存在接缝和裂缝、错台、脱空等病害，在行车荷载的反复作用下，加铺层路面结构内部应力的不均匀分布使得原有水泥路面在裂缝两侧产生应力集中引起剪切型反射裂缝即荷载型反射裂缝。温度变化也使路面结构在裂缝两侧产生水平位移，产生了张拉型反射裂缝即非荷载型反射裂缝。为此，反射裂缝的发生也将严重影响沥青加铺层的使用寿命，是“白改黑”工程的一大技术难点。
上述两种情况，在其方法上能较为合理的模拟路面反射裂缝的产生和扩展发展规律，但是存在较大的误差。由于尺寸效应的缘故，其中无论是初始裂缝的产生次数，都只能在同等条件下对比不同材料的抗裂能力。
3反射裂缝具体的防治措施和对比分析
一般来说，国内外防治反射裂缝的主要措施分为材料和结构两个方面。材料方面，主要采用改性沥青、SMA、添加聚酯纤维、改进级配等方式提高沥青混合料的抗裂性能，而就我国情况来分析，大部分的高等级路面均采用了改性沥青的措施。结构方面主要有：增加沥青面层厚度；增加夹层如采用土工织物或格栅等作为夹层材料；采用应力吸收层如橡胶沥青，高粘度改性沥青等。普遍采用的方案都是同时从材料和结构两个方面实施“防反”，但部分工程并不尽如人意，仍需根据当地的实际情况进行材料和结构方案的合理设计。