沥青路面反射裂缝的形成与防反射机理
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摘 要：本文对沥青路面反射裂缝的形成机理进行分析并提出相应的防治对策。
1 道路裂缝的形成原因
沥青路面建成以后，不论基层是柔性的还是半刚性的，都会产生各种形式的裂缝。造成路面裂缝的原因很多，主要原因如下：
（1）疲劳开裂：它是指路面在正常使用情况下，由行车荷载的多次反复作用引起的。沥青结构承受车轮荷载的反复弯曲作用，结构层底面产生拉应变（或拉应力）值超过疲劳强度时，底面便开裂，并逐渐向表面发展。经水硬性结合料稳定而形成的整体基层也会产生出疲劳开裂，甚至导致面层破坏。这种开裂开始大都是形成细而短的横向开裂，继而逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。
（2）低温收缩开裂：沥青路面在低温时强度虽增大，但其变形能力却因刚性增大而降低。但气温下降特别是急骤降温时，沥青面层受基层的约束而不能收缩，产生很大的温度应力，当累计温度应力超过沥青面层某一薄弱点（或面）的混合料的抗拉强度，路面便发生开裂。这种开裂一般为横向间隔性裂缝，严重时才发展为纵向裂缝。这些裂缝从表层开始向下逐渐延伸，并形成对应裂缝。
（3）反射裂缝：由于基层开裂，反射带动面层开裂，或是面层带动基层开裂。半刚性基层随着混合料中水分的减少产生干缩和干缩应力。在铺筑沥青后半刚性基层继续产生干缩，原有的干缩裂缝继续拉开和扩大，会将面层拉裂。从温度膨胀系数分析，沥青面层大于半刚性基层，由于外露受气温和风速影响较大，因而在同一地段同一时间沥青面层温缩应力大于基层，这也是温缩裂缝的主要原因。
（4）路基的破坏所引起的裂缝：由于路基压实不均匀、路基稳定性差等原因，同时在自重和重载车的作用下，地基产生不均匀沉降使路基发生滑动，将路面拉裂，出现裂缝，通常为纵向裂缝。另外由于施工缝压实度不足，也容易产生裂缝，继续发展会成为翻浆。
2 土工布防治道路裂缝的作用机理
（1）隔离作用。铺放土工布间层，将开裂的基层与沥青混凝土面层隔离，避免了基层与沥青混凝土面层的直接接触，基层裂缝拉应力不能直接传递到沥青混凝土面层上，虽减小了间层与面层间的结合力，但沥青粘合料将土工织物与间层和新铺面层连成一整体，共同承受车辆荷载的作用，足以防止界面上下层的相对位移而保持连续。
（2）加筋作用。土工布间层具有一定的强度，可承受一定的基层裂缝拉应力P1，当基层裂缝拉应力增大并大于土工织物间层的抗拉强度时，土工织物间层开始变形，此时面层才开始承受土工织物间层传递上来的拉应力p2，p1与p2之和等于基层裂缝拉应力p。若无土工布间层，面层将承受基层裂缝的全部拉应力p，显然土工织物间层起到加筋的作用。在此意义上说，它提高了路面结构层的抗拉强度，因而可减薄路面结构层的厚度。
（3）消能缓冲作用。土工布为具有一定延伸性的材料，有较好的柔韧性，铺设在半刚性基层与沥青混凝土面层之间，相当于设置了一弹性层，基层裂缝拉应力通过土工织物间层扩展到更宽范围，从而缓解裂缝处应力强度，有弹性的间层能起到吸收部分拉伸能量的作用。
（4）隔水防渗作用。土工布的孔隙被沥青粘合料封闭后，形成一完整的织物一沥青体系隔水防渗层，可隔断路面水向路基渗透，从而保护基层的强度，使基层材料性质不至于进一步恶化。
3 防治道路裂缝对土工织物材料的要求
土工布要在防治沥青路面反射裂缝中发挥作用，必须满足如下要求。
（1）柔韧性。用于防治反射裂缝的材料要有良好的柔韧性能，可有效地吸收裂缝的拉应力，阻止拉力向上传递。材料的柔性体现在材料的抗拉强度和延伸率两个指标的乘积上，韧性体现在材料的局部承载能力上，材料的顶破强度可反映这一性能。
（2）均匀性。产生沥青路面裂缝拉应力的方向是异向的，事先很难确定。这就要求用于防治反射裂缝的材料强度无明显方向性，即要求材料具有抗拉强度的各向均匀性。
（3）稳定性。沥青路面施工工艺要求温度一般在摄氏150℃左右。因而防治反射裂缝的材料应具有一定的耐温性能，即在相应的温度条件下，材料的各项物理力学指标仍满足工程要求。
（4）亲油附着性。沥青路面施工工艺要求先在路基层或开裂路面喷洒沥青胶油，再热铺沥青混凝土面层。若在沥青路面与基层之间铺置防治反射裂缝材料，则该材料应与沥青胶油有良好的附着力，以保证沥青路面材料能充分吸收防治反射裂缝材料下沥青胶油达到饱和状态，并能形成一个封闭的防水层。
（5）保温性。当环境温度高于路基基层时，外部热量传递受阻于土工布，使基层温度相对较低；当环境温度低于路基基层时，内部热量传递亦受阻于土工布，使基层温度相对较高，起到隔热保温作用，减缓基层与环境的温降，降低温差应力，抑制温度型裂缝产生。
（6）低压缩性。沥青路面与基层之间铺置的防治反射裂缝材料在荷载的作用下，形成压缩——回弹的运动，使弯沉过大产生疲劳裂缝。
4 土工布防治反射裂缝的施工主要工序
国内外大量的工程实践已经表明：土工合成材料防治反射裂缝的成功，除了土工织物本身的性能必须得到保障以外，还主要依赖于施工质量及正确的铺设技术。因此，施工过程的控制必须引起高度重视。
（1）清扫修补旧路面
①将路面上尖锐、突兀的部位予以铲平；对路面严重破损、凹陷、破碎处，应铲平除其破碎部位，并用沥青混凝土填补。
②对有严重裂缝或车辙的路面，则需铺填一层1—2㎝的找平层。
③旧路面要清除尘土、松散颗粒及杂物，清扫干净，或用高压空气将表面吹净，使路面保持干燥。
（2）洒布沥青粘层油
粘层油用液体石油沥青时，大气温度在5℃以上；粘层油用乳化沥青时大气温度要在10℃以上，雨天和雨后路面潮湿时，不得浇洒粘层油。要注意选择好粘层油品种和用量。实践证明，最好使用经EVA或SBS改性的道路沥青，这些产品均有良好的抗裂性和热稳定性能。如使用乳化沥青，其沥青含量必须大于60%才能使用。