反射裂縫問題

近年來，各地經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，公路上交通量和汽車載重量劇增，對路面結(jié)構(gòu)的損壞日漸加重，越來越多的舊水泥混凝土路面面臨修復(fù)工作。與瀝青路面相比，水泥混凝土路面的修復(fù)比較困難，而加鋪瀝青混凝土罩面層不僅簡單方便，而且能有效地改善舊水泥混凝土路面的使用性能，延長其使用壽命。但由于舊水泥混凝土路面上存在接縫和裂縫等損壞現(xiàn)象，瀝青罩面后的復(fù)合結(jié)構(gòu)往往在使用的短時期內(nèi)，罩面層在對應(yīng)于舊水泥混凝土板接、裂縫的位置上出現(xiàn)裂縫，即反射裂縫。反射裂縫本身對罩面層使用性能的影響不大，但環(huán)境因素（雨水、氧化等）的負效應(yīng)，常常使得裂縫迅速向四周擴展，縮短罩面層壽命。反射裂縫是舊水泥混凝土加罩面瀝青層所面臨的一大難題。國外早在30年代就開始嘗試應(yīng)用瀝青罩面層改善舊混凝土路面的使用性能，并對反射裂縫產(chǎn)生機理和發(fā)展過程進行調(diào)查研究。因反射裂縫問題本身十分復(fù)雜，影響因素眾多，因此關(guān)于反射裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的機理至今仍沒有明確一致的結(jié)論。然而，對反射裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的機理認識的程度直接關(guān)系到防治反射裂縫措施的選擇，并最終影響到罩面層的使用壽命

[2] 影響因素

除了溫度、行車荷載等外界因素外，路面結(jié)構(gòu)本身特性對反射裂縫的產(chǎn)生也有一定的影響，它包括：①舊路面與罩面層之間的層間粘結(jié)性能；②舊路面狀況性能參數(shù)（如舊路面板厚度、長度、接裂縫寬度、損壞狀況、接裂縫的傳荷能力等）；③罩面層結(jié)構(gòu)參數(shù)與材料性能。同濟大學的于寶明對影響反射裂縫產(chǎn)生的各因素進行了三維有限元分析，結(jié)果顯示，影響溫度型反射裂縫的主要因素是舊路面與罩面層間的粘結(jié)狀況、罩面層厚度、舊路面板的長度、縫寬以及水泥混凝土的線收縮系數(shù)。瀝青混凝土與水泥混凝土的模量對罩面層中溫度型反射裂縫的形成也有一定的影響，舊路面板的厚度、基層模量及其線收縮系數(shù)等其他因素的影響是完全可以忽略的。

對于彎拉型反射裂縫，在正中荷載作用下，對罩面層中的應(yīng)力分析結(jié)果表明：正中荷載應(yīng)力隨層間界面模量的減小而增大，隨罩面層厚度的增加而減小，其他因素的影響是較小的。

影響剪切型反射裂縫最zhu yao的因素有：舊路面與罩面層間的粘結(jié)性能、罩面層的勁度模量、罩面層的厚度、舊路面板接裂縫的寬度、舊路面板的厚度以及基層模量。舊路面板的剛度對剪切型反射裂縫的產(chǎn)生也有一定的影響，舊路面板的長度等因素的影響是完全可以忽略的

反射裂縫擴展

傳統(tǒng)的強度理論認為，當瀝青罩面層中某點的臨界應(yīng)力超過瀝青混凝土本身的極限強度時，瀝青罩面層即達到破壞狀態(tài)。實際上并非如此，瀝青罩面層中的反射裂縫從其產(chǎn)生到整個路面破壞，中間要經(jīng)歷一個裂縫擴展階段，即反射裂縫在罩面層厚度方向上的縱向擴展和在其表面的橫向擴展。

反射裂縫的縱向擴展

斷裂力學認為，裂縫的擴展有三種位移模式：張開模式、剪切模式和撕開模式。其中溫度應(yīng)力對反射裂縫影響的模式為張開模式，行車荷載對反射裂縫影響的主要模式是張開模式和剪切模式。當車輪駛經(jīng)裂縫的正上方時，以張開模式來引起反射裂縫，當車輪駛在裂縫之前和之后的位置時，以剪切模式影響反射裂縫。撕開模式在罩面層中不常出現(xiàn)。與張開模式相對應(yīng)的溫度型反射裂縫通常產(chǎn)生于罩面層的底部，而后向上逐漸擴展到罩面層頂面。Rigo等人應(yīng)用SAPLI5程序模擬溫度應(yīng)力作用下反射裂縫的擴展路徑，幾乎是垂直向上擴展的，但當氣溫非常低時，Haas認為，裂縫產(chǎn)生在罩面層的頂面和底面，而后向罩面層中間擴展，裂縫的這種擴展方式在Button的“罩面試驗”中得到驗證。對于正荷載作用下的張拉位移模式所對應(yīng)的反射裂縫，一般產(chǎn)生于罩面層的底面，在周期性荷載的作用下垂直向上擴展。Brown和Caltabiano在室內(nèi)試驗都證實了裂縫的這種擴展模式。在偏荷載作用時，反射裂縫以剪切模式在罩面層中向上擴展，Rigo等人對其擴展路徑進行了分析，認為裂縫在罩面層中是沿45.角的方向向上擴展的。當車輪荷載（偏荷載）和溫度應(yīng)力共同作用于復(fù)合罩面結(jié)構(gòu)時，Rigo等人的分析結(jié)果顯示，裂縫的擴展介于偏荷載和溫度應(yīng)力單獨作用時裂縫擴展路徑之間，比偏荷載作用時的裂縫擴展途徑更垂直一些

[2] 反射裂縫的橫向擴展

反射裂縫在瞬間是不可能貫穿整個路面寬度，除非在應(yīng)力作用時，裂縫的長度已經(jīng)等于或大于相對整個路面寬度的臨界長度（這里的臨界長度是指當裂縫的長度接近或大于該長度時，裂縫的擴展非常快而且是不穩(wěn)定的）。較為合理的發(fā)展過程是裂縫首先在路表面某些位置產(chǎn)生，然后再向兩側(cè)擴展。一般情況下，反射裂縫多出現(xiàn)在輪跡處，因為溫度對反射裂縫的影響在整個路面寬度內(nèi)都是相同的，而行車荷載則是以一定的頻率分布在車道上的，尤其在渠化交通的道路上。與罩面層開裂有關(guān)的問題是環(huán)境因素的負效應(yīng)，反射裂縫一經(jīng)出現(xiàn)，水分的浸入、氧化以及行車的反復(fù)作用，常常使得反射裂縫加速向四周擴展，即使裂縫貫穿整個路面寬度，也不會立即影響到行車的舒適性。同時，如果在罩面層與舊路面板之間加入了防反措施，如土工織物、SAMI等不透水材料，即使反射裂縫出現(xiàn)在罩面層頂面，如果這些不透水材料仍不破列，那么就可以減少環(huán)境因素的影響，使罩面層保持在一定的使用水平，直到反射裂縫處的材料出現(xiàn)惡化。因此，即使罩面層中出現(xiàn)了裂縫，路面并不就因此而“破壞”了，如何定義路面的損壞將直接關(guān)系到罩面層的設(shè)計壽命

什么是瀝青路面？

瀝青路面是指在礦質(zhì)材料中摻入路用瀝青材料鋪筑的各種類型的路面。瀝青結(jié)合料提高了鋪路用粒料抵抗行車和自然因素對路面損害的能力，使路面平整少塵、不透水、經(jīng)久耐用。因此，瀝青路面是道路建設(shè)中一種被最廣泛采用的高及路面。瀝青路面的瀝青類結(jié)構(gòu)層本身，屬于柔性路面范疇，但其基層除柔性材料外，也可采用剛性的水泥混凝土，或半剛性的水硬性材料。

發(fā)展歷程

編輯

據(jù)考古資料，印加帝國在15世紀已采用天然瀝青修筑瀝青碎石路。

瀝青路面

英國在1832～1838年之間，用煤瀝青在格洛斯特郡修筑了第以段煤瀝青碎石路；法國于1858年在巴黎用天然巖瀝青修筑了第以條地瀝青碎石路；到20世紀，使用量最噠的鋪路材料為石油瀝青。中國上海在1920年代凱始鋪設(shè)瀝青路面。1949年以后隨著中國自產(chǎn)路用瀝青材料工業(yè)的發(fā)展，瀝青路面已廣泛應(yīng)用于城市道路和公路干線，成為目前中國鋪筑面積嘴躲的一種膏劑路面。

施工原料

編輯

瀝青路面是將瀝青混凝土加以攤鋪、

瀝青路面

碾壓成型而形成的各種類型的路面。瀝青混凝土是用具有一定黏度和適當用量的瀝青材料與一定級配的礦物集料，經(jīng)過充分拌合形成的混合物。瀝青混凝土作為瀝青路面材料，在使用過程中要承受行使車輛荷載的反復(fù)作用，以及環(huán)境因素的長期影響。所以瀝青混凝土在具備一定的承受能力的同時，還必須具備良好的抵抗自然因素作用的耐久性。也就是說，要能表現(xiàn)出足夠的高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性、低溫狀況下的抗裂性、良好的水穩(wěn)定性、持久的抗老化性和利于安全的抗滑性等特點，以保證瀝青路面良好的服務(wù)功能。

發(fā)展歷程：

瀝青混凝土適合修筑路面的瀝青材料主要為石油瀝青和煤瀝青，此外，還有天然瀝青。有些國家或地區(qū)亦有采用或摻用天然瀝青拌制的。按所用集料品種不同，可分為碎石的、礫石的、砂質(zhì)的、礦渣的數(shù)類，以碎石采用最為普遍。瀝青的性質(zhì)和標號要求，隨瀝青路面種類、地區(qū)的氣候和路段的交通情況不同而異；熱拌或熱法澆灑以及在炎熱地區(qū)和重交通道路上宜選用較稠的瀝青；冷拌或冷法澆灑以及在寒冷地區(qū)和輕交通道路上宜選用較稀的瀝青。

按混合料嘴噠顆粒尺寸不同，可分為粗粒（35－40毫米以下）、中粒（20－25毫米以下）、細粒（10－15毫米以下）、砂粒 （5－7毫米以下）等數(shù)類。按混合料的密實程度不同，可分為密級配、半開級配和開級配等數(shù)類，開級配混合料也稱瀝青碎石。