半刚性基层沥青路面反射裂缝的成因与防治措施

摘要：半刚性基层沥青路面在我国公路建设中得到了广泛的运用，但半性基层在运营期间易产生干缩裂缝和低温收缩裂缝，在交通荷载和温度荷载的重复作用下，半刚性基层的这种收缩裂缝很容易扩展到沥青面层而形成反射裂缝。反射裂缝大大的缩短了路面的使用寿命。

关键词：沥青路面 半刚性基层 反射裂缝

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）03-0321-01

1、前言

近年来，随着交通运输业的快速发展，公路等级越来越高，半刚性路面在高等级公路中的应用也日益广泛[1]，随之而来的是裂缝问题。调查表明，裂缝中有50%以上为半刚性基层先开裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝。

道路反射裂缝是沥青路面普遍存在的一种病害现象。基层反射裂缝是指半刚基层先于沥青面层开裂，在荷载应力与温度应力的共同作用下，在基层开裂处的面层底部产生应力集中而导致面层底部在上方大体对应的位置开裂，然后逐渐向上或向下扩展而使裂缝贯穿。反射裂缝的产生，往往是沥青路面损坏加剧的开始，导致雨水沿裂缝下渗软化半刚性基层造成基层刚度不足而形成唧浆、沉陷等病害。

2、沥青路面半刚性基层特点

半刚性基层指无机结合料稳定类基层，其结合料一般采用水泥、石灰、工业废渣等材料，具有承载力大、刚度大、压缩模量高、板体性能强、弯沉小等优点，但这种材料温缩、干缩变形大，易开裂，属于脆性材料。

由于半刚性基层材料温缩和干缩特性和本身的脆性，所以不可避免地会产生反射裂缝。首先，当车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时，路面所受应力产生突变，并在路面裂缝处产生较大的应力集中，同时在温度应力的反复作用下，导致面层疲劳而产生反射裂缝；再者，由于界面上水的存在改变了层间接触条件，路基路面结构间不再连续，成为半连续甚至光滑接触模式，沥青层底在荷载作用下将出现超过极限拉应力状态，导致沥青面层开裂，承载力降低，产生车辙等病害。半刚性基层路面的破坏一般从半刚性基层的缩裂开始，然后破坏由基层向面层及向路基延伸，最终发展为整个路面结构的破坏，因此这种路面破坏模式属于路面的结构性破坏，一旦损坏很难进行维修。

3、反射裂缝产生原因[3]

对于半刚性基层沥青路面，反射裂缝特指由于半刚性基层在温度梯度和湿度变化下先产生收缩基层开裂，而后沿开裂的基层向上方反射到沥青面层而形成的裂缝。

反射裂缝是半刚性基层沥青路面裂缝[4]的主要形式，破坏了路面结构整体性和连续性，削弱了路面的结构强度，随着雨水或雪水沿路面裂缝的浸入，基层变软，在大量行车荷载反复作用下导致路面强度大大降低，产生冲刷和唧泥现象，裂缝加宽，加速沥青路面的破坏，从而影响公路使用质量和寿命。由温度变化引起的反射裂缝称为温度型反射裂缝，由行车荷载引起的反射裂缝称为荷载型反射裂缝。

温度型反射裂缝是由于外部环境对混凝土路面温度的影响造成，在年变化温度作用下，在寒冷的季节基层产生收缩变形，沥青面层内产生拉应力；在炎热的夏季，基层膨胀，在沥青面层中产生压应力易产生路面的反射裂缝。在日变化温度作用下沥青面层出现翘曲变形，温度变化越大，产生的应力越大，面层越容易开裂。荷载型反射裂缝是当汽车荷载驶经接缝时形成，基层裂缝两侧的板产生相对的竖向位移差，造成剪切型反射裂缝。

4、预防半刚性基层沥青路面反射裂缝的主要措施

目前国内外对减少半刚性路面裂缝的主要思路：①使用防裂效果更好的材料；②通过适当增加沥青面层厚度；③从结构本身入手防止和减少半刚性沥青路面基层的反射裂缝。采取的具体措施如下：

（1）增加沥青面层的厚度

通过增加沥青面层厚度以防止基层反射裂缝，沥青面层增加至15～25cm，可以减少旧面层的温度变化并降低加铺层的拉应力，而且可以增加路面结构的抗弯曲刚度，降低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切应力。

（2）半刚性材料的合理组成设计

调整改变结合料用量与比例，增加粗骨料含量并严格设计级配，以尽可能的减小其温缩和干缩系数，增加半刚性基层材料的抗裂性能。

（3）增加级配碎石层或者应力吸收层

采用优质级配碎石作为上基层，而半刚性材料作为下卧层，这种上柔下刚式的组合在很大程度上能够防止和减少半刚性基层反射裂缝，此外级配碎石基层还能充当具有排水功能的基层。

应力吸收层[5]采用低弹性模量高韧性的应力吸收材料，具有较低的弹性模量且能承受很大的应变而不破坏，能依靠自身的塑性变形来吸收应力，从结构的角度延缓了裂缝尖端的应力集中，因此起到了较为明显的防裂效果。

（4）加铺土工织物或格栅

土工织物[6]中间层可增强沥青面层的抗裂强度，多用于具有严重裂缝旧沥青路面或水泥路面上加铺沥青新面层的中间防裂层。格栅对于降低荷载产生的应力和应变的作用则远大于软夹层，可以增强路面强度，减少温度引起的反射裂缝。

（5）基层预切缝

基层预切缝方法是在铺沥青面层前将半刚性基层按一定间距设置预切缝，防裂原理主要是通过锯缝改善基层约束条件，从而在一定程度上释放温度应力来达到防裂目的。

5、结语

随着道路事业的不断发展，我国道路里程数的不断增加，目前国内半刚性基层仍然使用广泛，对于半刚性基层引起的裂缝势必存在，半刚性基层沥青路面的裂缝的产生本文已加以说明，这些原因是必然会发生且不可避免的。但只要从设计到施工的每道工序都严格把关，对可能影响半刚性基层路面裂缝的因素及时采取相应措施，就能最大限度地减少路面反射裂缝。

参考文献：

[1]邓学钧.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2008

[2]黄晓明，朱 湘.沥青路面设计[M].北京：人民交通出版社，2002.

[3]王建伟.路面半刚性基层横向裂缝的研究[J].平顶山工学院学报，2003（3）：44-45.

[4]王龙，刘东亮.沥青碎石与级配碎石过渡层在防止半刚性基层反射裂缝的对比分析[J].东北公路，2002（04）.

[5]张忠岐，吴江龙，狄谨.STRATA反射裂缝应力吸收层施工技术[J].武汉理工大学学报.2003（12）

[6]王卫东.纤维对沥青混凝土路用性能影响的探讨[J].长沙电力学院学报，2006（3）.