反射裂縫產(chǎn)生機理是什么？

半剛性基層瀝青路面由于具有強度高、造價低、整體性及水穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在我國公路建設(shè)中得到了廣泛的運用；但半剛性基層在運營期間易產(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作用下，半剛性基層的這種收縮裂縫很容易擴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，國內(nèi)外已開展了大量的研究工作。由于斷裂力學較好的反映了結(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用。目前采用斷裂力學對反射裂縫的研究主要集中在縫端應力狀態(tài)及縫端應力強度因子的計算上，通過對比不同防裂措施及材料的縫端應力或應力強度因子對防裂效果進行計算比較：而對疲勞壽命的計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有限元模型，通過疲勞斷裂分析，對溫度荷載作用下疲勞斷裂壽命進行了計算；同時對不同面層厚度和模量情況下疲勞斷裂壽命進行了計算比較，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力和剪應力，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應。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力集中作用的直接結(jié)果，集中的應力使得裂縫直接擴展進入罩面層。一般認為，反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展是由于舊水泥路面板的移動所造成的，而這些移動又主要來源于溫度變化、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考慮。在年變化溫度作用下，由于作用周期較長，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)生拉應力，底面產(chǎn)生壓應力。溫度變化越大、越快，產(chǎn)生的應力越大，罩面層越容易開裂。

荷載型反射裂縫：當汽車荷載駛經(jīng)接縫時，可分為3個過程：①軸載位于接縫一側(cè)時，接縫兩側(cè)產(chǎn)生較大的相對位移，在罩面層中造成較大的剪切應力；②軸載位于接縫頂面時，兩板無相對位移或相對位移較小，罩面層主要承受彎拉應力作用；③軸載駛離接縫時，在罩面層內(nèi)產(chǎn)生與第Y次方向相反的剪切應力，在整個過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，基層剛度大且無脫空，那么上述3個過程區(qū)分不明顯

2.當通過某種方式消除了舊路面板上接裂縫應力集中的影響，接裂縫的第二個“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，相應地在罩面層中產(chǎn)生最da的應力，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

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等人應用SAPLI5程序模擬溫度應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）和溫度應力共同作用于復合罩面結(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?？於沂遣环€(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，反射裂縫一經(jīng)出現(xiàn)，水分的浸入、氧化以及行車的反復作用，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

攤鋪方法

瀝青混合料配比攪拌之后，下一道工序就是進行瀝青混合料的攤鋪工作。在這個環(huán)節(jié)中，要注意以下幾個重要的方面：首先，在進行路面瀝青攤鋪之前，一定要清除路面基層上的雜物，保證路面基層的干燥、干凈。同時，要保證基層路面密實度、厚度的合理性，為瀝青攤鋪工作奠定重要的前提基礎(chǔ)。在基本路面的整理中，要及時休整基層路面存在的坑槽、松散等問題；其次，進行粘層、透層瀝青的澆灑工作。在施工過程中，為了能夠更好地保證基層和面層粘結(jié)好，在面層鋪筑工作的5-8個小時之前，要用1.0-1.2kg/m2的瀝青量對基層表面進行澆注，這樣就有利于面層和基層的相互粘合。如果路面的基層是水泥混凝土路面或者是陳舊的瀝青路面，為了保證面層和基層的粘合，要在舊路面上噴灑一層粘度比較大的瀝青；第三個步驟是攤鋪瀝青混合料。在瀝青混合料的攤鋪過程中，瀝青混合料攤鋪機攤鋪的過程是自動傾卸汽車將瀝青混合料卸到攤鋪機料斗后，然后根據(jù)瀝青路面的基本情況，通過鏈式傳送器將混合料往后傳到螺旋攤鋪器，隨著攤鋪機不斷往前移動，螺旋攤鋪器即在攤鋪帶寬度上均勻地攤鋪混合料，瀝青混合料攤鋪之后，然后用振搗器進行振動擠壓，最后通過熨平板整平。

路面壓實

瀝青混合料進行攤鋪工序之后，就進入了壓實環(huán)節(jié)。瀝青混合料的壓實是瀝青路面施工的重要方面，是非常重要的一道工序，在路面壓實的過程中，一定要配備充足的大噸位的壓實設(shè)備，盡量選用當前最為先進的雙輪振動壓路機。

瀝青路面的壓實環(huán)節(jié)一般包括以下幾個方面：路面的初壓、路面的復壓以及路面的終壓。首先，路面的初壓。初壓是路面壓實的首要環(huán)節(jié)，本環(huán)節(jié)一般是在混合料攤鋪之后直接進行的，此時的溫度較高，一般先采用振搗器進行振動擠壓，振動之后關(guān)閉振動裝置，進行慢慢的碾壓2-3遍，初壓環(huán)節(jié)的溫度一般保持在110—140攝氏度之間。所以說，只要噸位比較小的壓實設(shè)備就能夠起到很好的效果。一般情況下，采用6—8噸位的雙鋼輪壓路機就可以。在碾壓的過程中，驅(qū)動輪要勻速前進，后退的時候要按照前進時候的碾引移動。在瀝青路面進行初壓的時候，初壓后要有相關(guān)的技術(shù)人員對路面的平整度、路拱進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題要立刻糾正。如果在路面碾壓過程中出現(xiàn)推移現(xiàn)象，這個時候可以等到溫度變低之后再進行碾壓，如出現(xiàn)橫向裂紋，應檢查原因并及時采取糾正措施。其次，路面的復壓。路面的復壓是壓實環(huán)節(jié)的重要階段，通過復壓主要是保證瀝青混料的穩(wěn)定成型，所以說，復壓環(huán)節(jié)一般是在高溫下并緊跟初壓工序之后進行的。通常情況下，路面的復壓環(huán)節(jié)溫度應該保持在120—130攝氏度。一般是通過雙輪振動壓路機進行路面的碾壓，在碾壓方式上可以采用與初壓相同的方法，碾壓的次數(shù)應該在6次以上，只有這樣才能夠保證路面的穩(wěn)固和結(jié)實；再次，瀝青路面終壓。終壓是消除輪跡、缺陷和保證面層有較好平整度的最后一步。由于終壓要消除復壓過程中面層遺留的不平整，又要保證路面的平整度，因此，瀝青混合料也需要在較高但又不能過高的碾壓溫度下結(jié)束碾壓。終壓結(jié)束時的溫度應該大于90攝氏度。在路面終壓的環(huán)節(jié)里，終壓常使用靜力雙輪壓路機并應緊接在復壓后進行，碾壓遍數(shù)為 2 ～3 遍。通過路面初壓、復壓、終壓三個方面的相互結(jié)合，進而保證瀝青路面的光滑、穩(wěn)定和厚實，提高了瀝青路面的整體質(zhì)量。