反射裂縫產(chǎn)生機(jī)理是什么？

半剛性基層瀝青路面由于具有強(qiáng)度高、造價(jià)低、整體性及水穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)公路建設(shè)中得到了廣泛的運(yùn)用；但半剛性基層在運(yùn)營(yíng)期間易產(chǎn)生干縮裂縫和低溫收縮裂縫，在交通荷載和溫度荷載的重復(fù)作用下，半剛性基層的這種收縮裂縫很容易擴(kuò)展到瀝青面層而形成反射裂縫。反射裂縫一旦產(chǎn)生，不僅影響路面的美觀和行車舒適性，更重要的是大大的縮短了路面的使用壽命。關(guān)于瀝青路面斷裂分析的理論及抗裂，國(guó)內(nèi)外已開展了大量的研究工作。由于斷裂力學(xué)較好的反映了結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的裂縫之類缺陷，因此在路面反射裂縫的分析方面得到了較好的應(yīng)用。目前采用斷裂力學(xué)對(duì)反射裂縫的研究主要集中在縫端應(yīng)力狀態(tài)及縫端應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算上，通過(guò)對(duì)比不同防裂措施及材料的縫端應(yīng)力或應(yīng)力強(qiáng)度因子對(duì)防裂效果進(jìn)行計(jì)算比較：而對(duì)疲勞壽命的計(jì)算及疲勞壽命與路面結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系研究較少?？梢圆捎脭嗔蚜W(xué)有限元模型，通過(guò)疲勞斷裂分析，對(duì)溫度荷載作用下疲勞斷裂壽命進(jìn)行了計(jì)算；同時(shí)對(duì)不同面層厚度和模量情況下疲勞斷裂壽命進(jìn)行了計(jì)算比較，為防裂材料和防裂結(jié)構(gòu)的選擇提供了理論依據(jù)

由于舊水泥混凝土路面板接、裂縫處不能承受拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，所以裂縫和接縫頂面的瀝青罩面層嘴榮以受到損傷，因此反射裂縫一般情況下與舊水泥混凝土板的裂縫和接縫相對(duì)應(yīng)。如果瀝青罩面層與舊路面板之間有較好的粘結(jié)性能那么造成反射裂縫可能有如下兩種情況：

1.反射裂縫是舊路面上裂縫處應(yīng)力集中作用的直接結(jié)果，集中的應(yīng)力使得裂縫直接擴(kuò)展進(jìn)入罩面層。一般認(rèn)為，反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展是由于舊水泥路面板的移動(dòng)所造成的，而這些移動(dòng)又主要來(lái)源于溫度變化、行駛車輛及兩者的綜合作用。由溫度變化引起的反射裂縫常常稱之為溫度型反射裂縫，相應(yīng)地由行車荷載引起的反射裂縫稱之為荷載型反射裂縫

[2] 溫度度型反射裂縫：外部環(huán)境對(duì)混凝土路面溫度的影響可以按日變化溫度和年變化溫度來(lái)考慮。在年變化溫度作用下，由于作用周期較長(zhǎng)，瀝青罩面層的頂面與底面溫度較接近。在寒冷的季節(jié)，舊混凝土板產(chǎn)生收縮變形，在瀝青罩面層內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力；在炎熱的夏季，舊混凝土板膨脹，在瀝青罩面層中產(chǎn)生壓應(yīng)力。在日變化溫度作用下，瀝青罩面層頂面溫度變化較大，底面溫度變化較小，使瀝青罩面層出現(xiàn)翹曲變形。隨著溫度的下降，在罩面層頂面產(chǎn)生拉應(yīng)力，底面產(chǎn)生壓應(yīng)力。溫度變化越大、越快，產(chǎn)生的應(yīng)力越大，罩面層越容易開裂。

荷載型反射裂縫：當(dāng)汽車荷載駛經(jīng)接縫時(shí)，可分為3個(gè)過(guò)程：①軸載位于接縫一側(cè)時(shí)，接縫兩側(cè)產(chǎn)生較大的相對(duì)位移，在罩面層中造成較大的剪切應(yīng)力；②軸載位于接縫頂面時(shí)，兩板無(wú)相對(duì)位移或相對(duì)位移較小，罩面層主要承受彎拉應(yīng)力作用；③軸載駛離接縫時(shí)，在罩面層內(nèi)產(chǎn)生與第Y次方向相反的剪切應(yīng)力，在整個(gè)過(guò)程中罩面層受到兩次剪切一次彎曲，而且是連續(xù)的。如果接縫處設(shè)有傳力桿，基層剛度大且無(wú)脫空，那么上述3個(gè)過(guò)程區(qū)分不明顯

2.當(dāng)通過(guò)某種方式消除了舊路面板上接裂縫應(yīng)力集中的影響，接裂縫的第二個(gè)“作用”就是在車輛荷載的作用下使罩面結(jié)構(gòu)在裂縫處產(chǎn)生最da de 的彎沉，相應(yīng)地在罩面層中產(chǎn)生最da的應(yīng)力，從而使接裂縫頂部的瀝青罩面層成為反射裂縫產(chǎn)生的最可能部位

裝配式

在工廠中制成混凝土預(yù)制板，運(yùn)至工地現(xiàn)場(chǎng)鋪裝而成的路面。裝配式混凝土板一般做成邊長(zhǎng)1～2米的正方形或矩形,也可做成邊長(zhǎng)1.2米的六角形，板厚12～18厘米；還可做成寬3.5米、長(zhǎng)3～6米的大型板，但需有相應(yīng)的運(yùn)輸和吊裝機(jī)具來(lái)配合。板的邊緣和角隅可配置鋼筋，也可在全板面配設(shè)鋼筋網(wǎng)。為提高混凝土的質(zhì)量，可采用預(yù)應(yīng)力、真空吸水、機(jī)械振搗和蒸汽養(yǎng)護(hù)等工藝。裝配式混凝土路面板可以全年生產(chǎn)，不受氣候影響，質(zhì)量容易保證；而且鋪裝進(jìn)度快，鋪完即可通車，損壞后易于拆換修理。因此，較適用于停車站場(chǎng)及港口碼頭處，但其接縫多，整體性差，故在公路和城市道路干線上很少采用。

土基基層

土基與基層的穩(wěn)定與堅(jiān)固對(duì)混凝土路面的經(jīng)久耐用有極大關(guān)系。60年代以來(lái)，都強(qiáng)調(diào)要用水泥、石灰或?yàn)r青穩(wěn)定土或粒料、工業(yè)廢渣、瀝青混合料或貧混凝土作混凝土路面的基層，厚約15～20厘米，寬度較混凝土板每側(cè)寬出25～35厘米以上。土基上層60厘米深度內(nèi)的壓實(shí)度要達(dá)到最加密實(shí)度的98%以上。在冰凍地區(qū)，還要在基層之下，另設(shè)30～80厘米厚的砂礫或爐渣防凍層。在基層與混凝土面板之間，可鋪設(shè)1～2厘米厚的瀝青砂或塑料薄膜；如基層表面平整，亦可將混凝土直接灌筑于基層上。

材料要求

用作水泥混凝土面層的材料包括普通混凝土，鋼筋混凝土，連續(xù)配筋混凝土，鋼纖維混凝土、碾壓混凝土等。

制備路面用混凝土，要采用軟練425或525號(hào)普通硅酸鹽水泥、中砂或粗砂和Ⅰ、Ⅱ級(jí)碎（礫）石。混凝土28天極限抗壓強(qiáng)度不低于30～40兆帕，極限抗彎拉強(qiáng)度不低于4.5～5.5兆帕，每立方米混凝土的水泥用量為300～350公斤。對(duì)雙層式混凝土路面的下層材料，可適當(dāng)降低要求。為提高混凝土的使用性能，可摻入少量早強(qiáng)劑、加氣劑、增塑劑、減水劑或聚合物等外加劑（見混凝土外加劑）。

在接縫上部所澆灌的填縫料，常用瀝青、礦粉、石棉屑、軟木屑或橡膠粉,按適當(dāng)配比制成的瀝青膠泥（也稱瀝青瑪脂）。亦有采用氯丁橡膠空心帶、塑料嵌條或聚路以西膠泥等作填縫料，效果較好。

路面施工

混凝土路面施工的一般工序是：①安裝邊模、接縫嵌條、傳力桿和鋼筋網(wǎng)等；②拌和混凝土混合料并運(yùn)至工地；③攤鋪與振搗混凝土混合料；④整平混凝土表面并刷毛或刻防劃滑小槽；⑤養(yǎng)生與填縫。此外,還有試用真空吸水、振動(dòng)碾壓等工藝于混凝土路面施工中。

在早年，混凝土路面的施工使用鋼制軌模，它一方面作為邊模，一方面又可供具有鋼輪的混凝土拌和機(jī)、運(yùn)料車、攤鋪機(jī)和振搗機(jī)等行駛操作。20世紀(jì)40年代，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家混凝土路面施工已全盤機(jī)械化，從基礎(chǔ)整興、軌模安裝與拆卸、混凝土拌和、攤鋪、搗實(shí)與整面,直到切縫、填縫與養(yǎng)生等工序，都使用專門機(jī)械,進(jìn)行流水作業(yè)。

1960年出現(xiàn)了滑模式水泥混凝土路面鋪筑機(jī)（見水泥混凝土路面鋪筑機(jī)械），機(jī)尾兩側(cè)裝有模板隨機(jī)前進(jìn)，攤鋪、振搗、整面與刻槽等作業(yè)順序完成，成型的路面即在機(jī)后延伸出來(lái)。此外，還有一種混凝土路面聯(lián)合鋪筑機(jī)，它行駛一次即能使路基成型，并攤鋪、壓實(shí)基層，再于其上鋪筑混凝土板。

路面結(jié)構(gòu)：

瀝青路面結(jié)構(gòu)層可由面層、基層、底基層、

瀝青路面

墊層組成。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。

面層是直接承受車輪荷載反復(fù)作用和自然因素影響的結(jié)構(gòu)層，可由1~3層組成。表面層應(yīng)根據(jù)使用要求設(shè)置抗滑耐磨、密實(shí)穩(wěn)定的瀝青層;中面層、下面層應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、瀝青層厚度、氣候條件等選擇適當(dāng)?shù)臑r青結(jié)構(gòu)層。

基層是設(shè)置在面層之下，并與面層一起將車輪荷載的反復(fù)作用傳布到底基層、墊層、土基，起主要承重作用的層次?；鶎硬牧系膹?qiáng)度指標(biāo)應(yīng)有較高的要求?；鶎右暪返燃?jí)或交通量的需要可設(shè)置一層或兩層。當(dāng)基層較厚需分兩層施工時(shí)，可分別稱為上基層、下基層。

底基層是設(shè)置在基層之下，并與面層、基層一起承受車輪荷載反復(fù)作用，起次要承重作用的層次。底基層材料的強(qiáng)度指標(biāo)要求可比基層材料略低。底基層視公路等級(jí)或交通量的需要可設(shè)置一層或兩層。底基層較厚需分兩層施工時(shí)，可分別稱為上底基層、下底基層。墊層是設(shè)置在底基層與土基之間的結(jié)構(gòu)層，起排水、隔水、防凍、防污等作用。

分類;

瀝青路面有多種分類方法，按集料種類不同分為：

瀝青路面

瀝青砂、瀝青土、瀝青碎（礫）石混合料等；按瀝青材料品種不同分為：石油瀝青路面、煤瀝青路面、天然瀝青路面和渣油路面。但較普遍的分類方法是按其施工方法、技術(shù)品質(zhì)和使用特點(diǎn)分為：瀝青混凝土路面、廠拌瀝青碎石路面、瀝青貫入式路面、路拌瀝青碎（礫）石混合料路面和瀝青表面處治路面。

瀝青混凝土路面

由適當(dāng)比例的各種不同大小顆粒的集料、礦粉和瀝青，加熱到一定溫度后拌和，經(jīng)攤鋪壓實(shí)而成的路面面層。

① 碾壓式。瀝青混凝土混合料多用熱拌熱鋪法制備，其路用性質(zhì)比較好，故對(duì)制備工藝和原材料要求也較高，大多采用集中廠拌法。用得較普遍的瀝青混凝土混合料為碾壓式類型，即混合料需經(jīng)重型機(jī)械壓實(shí)后才能成型，故有的國(guó)家稱它為碾壓式地瀝青。成型以后路面平整、密實(shí)、少塵，有一定粗糙性，因而有較好的行車舒適性和外觀；且有較好的耐老化性、耐磨性、溫度穩(wěn)定性和抗行車損壞的能力。使用壽命一般較長(zhǎng)，當(dāng)采用石油瀝青作結(jié)合料時(shí)，大修年限常在15年以上。

② 冷鋪式。瀝青混凝土熱拌冷鋪，有的國(guó)家也稱為冷地瀝青，常用于養(yǎng)護(hù)小修或需遠(yuǎn)距離輸送混合料的工程，所用瀝青比熱拌熱鋪者為稀，用量亦較少，以求在常溫時(shí)有適當(dāng)?shù)乃缮⒍群驼承裕涫褂脡勖患盁岚锜徜佌摺?

③ 攤鋪式。熱拌熱鋪的瀝青混凝土混合料可以不用重型機(jī)械壓實(shí)即能成型，常稱作攤鋪地瀝青。為了使攤鋪地瀝青混合料在攤鋪時(shí)有適當(dāng)流動(dòng)。