沥青路面反射裂缝形成机理及防治措施研究

沥青路面反射裂缝形成机理及防治措施研究

衡振

菏泽大通公路工程监理咨询有限公司274000

摘要：近年来，随着我国社会经济的发展，汽车的保有量越来越大，人们对公路等基础交通设施建设的要求日益提高，不仅要求能够满足重交通、重载荷的需要，还要求路面平整稳定。基于此，以沥青混凝土路面为主要代表的以无机结合稳定粒料为基层，沥青混凝土为面层的半刚性路面已经成为我国当前高等级公路路面的首选，其使用年限长，能够满足繁重交通量，且路面平整，抗压强度高，稳定性能好。而且，经过长期实践，在后期的道路维修养护或道路翻新改造时，在原有水泥混凝土路面上加设沥青罩面层处治工艺也收到了不错的效果，因此被广泛应用。笔者在本文中通过对沥青混凝土路面反射裂缝的机理及成因进行分析和探索，并提出相应的防治措施，希望能为我国的沥青混凝土道路的建设施工、翻新改造和后期的养护维修工作提供一定的参考。

关键词：沥青路面；反射裂缝；机理；防治措施

从当前情况来看，裂缝绝对是我国沥青路面主要病害的存在，路面一旦出现裂缝，若不及时采取有效措施，任其发展蔓延，则会导致裂缝周边局部的应力急剧增大，进而使周边的路面结构遭到破坏；同时，由于裂缝处弯沉变大，会引起土基的回弹模量降低，降低了基层结构的强度；而且，在雨水的冲刷之下，会使得基层变软，裂缝加宽，导致路基承载力下降，最终使得路面的破坏程度日益严重。而本主所要探讨的反射裂缝是由于路面基层在交通荷载和外部环境的共同作用之下，使得应力沿着已经开裂的半刚性基层或老旧水泥混凝土路面向上扩展至面层，使沥青道路面层出现的结构性裂缝。主要可以分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝，前者是在车辆荷载下产生的；后者则是由外部低温收缩和温度疲劳所造成的。一般来说，当前我国道路的反射裂缝多是由外温变化所造成的非荷载型裂缝。

1.反射裂缝的产生

非荷载型反射裂缝主要包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝两类，前者是由于在开裂的道路基层或原混凝土面层上铺筑加厚沥青混合料面层后，如果温度骤降，会使得基层或混凝土结构原有裂缝急剧收缩，对新铺面层会产生较大的附加拉应力，而拉应力则会顺着原基层裂缝或原结构裂缝逐渐向上延伸，一旦超过沥青面层的抗拉强度极限，沥青面层将会被破坏；后者指的是在原开裂基层或路面上铺筑沥青面层后，在昼夜温差悬殊过大时，裂缝则会从面层底面开始出现，最终导致面层受到破坏。试验结果表明，拉应力不只会在负温差下产生，在正温差下所产生的拉应力会更大，因此，在一正一反拉应力的共同作用下，使得面层结构的温度应力疲劳破坏。

2.反射裂缝的扩展

众所周知，良好的整体性及抗压性是半刚性基层最大的优势所在，但其劣势也相当明显，因为其胀缩系数大，自体裂缝极易产生，然后裂缝反射到沥青面层，最终成为破坏基层稳定性的罪魁祸首。而且，施工过程中所形成的裂缝也会在道路正式使用之后，在车辆反复荷载碾压及温度作用下使应力集中，使基层裂缝逐渐向上扩展，直至整个沥青面层，最终造成开裂。同时，环境因素也会使得反射裂缝扩展的加速，其中温度变化、流水入侵都可能加速反射裂缝向四周扩展，车辆荷载的异常变化也会使裂缝雪上加霜，导致面层、基层的强度和稳定性不断降低。

3.沥青面层反射裂缝的防治

3.1适度增加面层厚度

实践表明，反射裂缝与沥青面层厚度具有正相关性，也就是说，适当增加面层的厚度是有效预防反射裂缝出现及进一步扩大的重要方法，面层加厚不仅能够提高路面结构的弯曲刚度，也能够有效降低接缝和裂缝两侧因交通荷载所引起的竖向位移差，从而大幅度降低剪应力和裂缝处的弯沉量。与此同时，面层厚度的增加，能够降低原结构层的温度变化，在一定程度上能够将由此所引发的拉应力控制在合理的范围之内。

3.2降低半刚性基层的温干缩系数

干缩现象作为水泥稳定土类材料的固有属性是无法改变的。因此，在施工时，必须严格控制基层碾压含水量，确保基层压实度，同时在碾压完成后要及时洒水养护，避免基层出现干缩现象。而且要注意在养护龄期后必须及时喷洒沥青乳液以形成透层，以确保面层和基层的有效粘结；而且，在工程施工过程中，必须严格把控矿料骨架结构的颗粒级配，用试验结果来确定细料、粗料的比例，以及材料内部的空隙和塑性指数，尽最大可能避免因为细料过多所造成的过分收缩；在工程施工中，在确保设计强度的前提下，尽量减少水泥用量，将由于收缩而对基层的影响程度降至最低。

3.3适当设置应力吸收中间层

所谓中间层是指在面层之间所设置的高塑性形变缓冲层，根据其材料的不同，大体可以分为橡胶沥青中间层、低稠度沥青混凝土中间层及改性沥青砂中间层等。实践表明，适当设置中间层能够使基层的温度和湿度有所降低，形成一种缓冲力，以便更好的吸收集中应力和相对变形所产生的应变能，一定程度上能够降低应力峰值对沥青面层所造成的危害，进而达到有效预防或延缓反射裂缝的出现。

3.4对已有反射裂缝封缝的处理措施

对已经产生的反射裂缝，必须及时采取应对措施，以避免裂缝的继续扩大。处理反射裂缝一般要先用高压气泵清理裂缝内的杂物，然后在裂缝内填塞封缝料，做好防水处理。具休措施为，如果反射裂缝小于6mm，直接用改性沥青油封缝灌缝即可，但必须注意所用的改性沥青油的针入度、延度、运动黏度、闪点等性能指标必须达到国家规定标准；如果反射裂缝大于6mm，则一般选择针入度为80~100的重交沥青与石灰岩矿粉，并将二者按照3：7的比例拌合均匀，同时加入适量橡胶粉，以使路面封缝材料的修补效果达到最佳。

4.总结

综上可见，反射裂缝作为沥青路面的主要病害之一，其顽固性和多发性远超其它病害，即使采取一定的预防措施，也会令人防不胜防。笔者认为，作为公路维护人员，在无法彻底消除裂缝的情况下，我们必须根据实际情况，及时采取相应的工程措施来控制裂缝的进一步发展，确保裂缝的缝宽与缝深没有继续扩大蔓延的趋势；实践充分表明，反射裂缝虽然无法彻底避免，但只要结合道路实际结构类型来选取适当的基层形式，并科学选择抗裂性能良好的沥青混合面层材料，沥青道路的反射裂缝是完全可防、可控的。

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