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(fù)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(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)力強度因子的計算上，通過對比不同防裂措施及材料的縫端應(yīng)力或應(yīng)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(xué)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(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)力使得裂縫直接擴展進入罩面層。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(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(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，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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dāng)通過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“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

水泥混凝土路面

水泥混凝土路面是指以水泥混凝土為主要材料做面層的路面，簡稱混凝土路面。亦稱剛性路面，俗稱白色路面，它是一種高及路面。水泥混凝土路面有素混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等各種路面。

中文名：水泥混凝土路面

外文名：cement concrete pavement

建筑分類：道路工程

組    成：路基，墊層，基層，面層。

特    點：抗滑耐用養(yǎng)護費用低 工程造價

發(fā)展簡史組成分類有素混凝土   /   鋼筋路面   /  連續(xù)配筋    /纖維土路面  /  碾壓土路面     /塊料土路面

預(yù)應(yīng)力//鋼纖維//裝配式 //土基基//材料要求//路面施工//補強加層//傳力桿//水泥路面特性//水泥特點

發(fā)展簡史

國外

1868年，蘇格蘭收詞在因弗內(nèi)斯通往某堆貨場道路上鋪筑混凝土路面，19世紀(jì)末傳入美國和德國。早年混凝土路面大多用素混凝土按單層就地澆筑而成，少數(shù)也有做成雙層式或配設(shè)鋼筋的。20世紀(jì)20年代，歐、美各國在公路、城市道路和飛機場跑道上大量發(fā)展混凝土路面，美國還開始試鋪裝配式預(yù)制塊混凝土路面和連續(xù)配筋混凝土路面。至于預(yù)應(yīng)力混凝土路面，美、法兩國分別于30年代和40年代中期開始試鋪。70年代初，美國和荷蘭開始試鋪鋼纖維混凝土路面。

中國

水泥混凝土路面

中國于20世紀(jì)20年代末開始在少數(shù)大城市的道路和飛機場跑道上鋪筑混凝土路面。1932～1933年在南京至杭州國道上鋪筑了長500米、寬5.5米的混凝土路面試驗段。1940年在北京至天津公路上鋪筑了長120公里、寬3米的混凝土路面。1948年在南京飛機場跑道上鋪筑長2200米、 寬45米、 厚30厘米的鋼筋混凝土道面。到50年代，隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，在中國的一些大、中城市的干道以及飛機場跑道上，開始大規(guī)模鋪筑混凝土路面。70年代初以來，某些省在公路干線上開始鋪筑混凝土路面。中國的飛機場跑道，幾乎全部都采用混凝土道面。中國混凝土路面大多是用素混凝土按單層就地澆筑而成，但少數(shù)也有采用裝配式預(yù)制板，或做成雙層式，或配有鋼筋。

補強加層

當(dāng)混凝土路面已破損，一般可于其上加鋪瀝青混凝土層，其厚度至少為15～20厘米，以防裂縫和接縫反映到瀝青層上。如用新混凝土進行加層，則有如下三種形式：

1、結(jié)合式加層：先將舊路面鑿毛，涂上水泥漿或環(huán)氧樹脂，再鋪新混凝土層，使它與舊路面結(jié)合良好。

2、部分結(jié)合式加層：先清洗舊路面，再鋪新混凝土層，它和舊路面結(jié)合較差。

3、隔離式加層：在舊路面上先鋪一層油氈或2～3厘米厚的粗砂或瀝青砂，再鋪新混凝土層。

混凝土路面堅固耐用，能適應(yīng)現(xiàn)代高速、重載而繁密的汽車運輸?shù)囊?，養(yǎng)護維修費用也少，所以在飛機場跑道、高速公路、干線公路、城市道路、廠礦道路以及停車站場上采用較多。它也特別適用于隧道內(nèi)路面和過水路面。

傳力桿

為了控制溫度變化在混凝土路面內(nèi)引起的收縮和翹曲應(yīng)力，需在面層內(nèi)設(shè)置各種類型的接縫，并在接縫處設(shè)置荷載傳遞裝置，以增強相鄰兩塊板之間的荷載傳遞效率。工程實踐證明，接縫部位是水泥混凝土面層的薄弱部位，接縫的傳荷能力是影響水泥混凝土路面使用壽命及行車平穩(wěn)和舒適的關(guān)鍵因素。然而，以往的水泥路面設(shè)計規(guī)范并沒有明確規(guī)定橫縫位置設(shè)置傳力桿的條件。2003版水泥路面設(shè)計規(guī)范規(guī)定：特重和重交通公路、收費廣場以及鄰近脹縫或自由端部的3條縮縫，應(yīng)采用設(shè)傳力桿假縫形式。

水泥路面特性

1、力學(xué)特性

作為剛性路面的水泥混凝土路面，同柔性路面相比，有自己的特點：混凝土路面的彈性模量及力學(xué)強度大大高于基層和土基的相應(yīng)模量和強度，但混凝土的抗彎拉強度比抗壓強度低得多，約為抗壓強度的1/7 - 1/6，在車輪荷載的作用下當(dāng)彎拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗彎拉強度時，混凝土板便產(chǎn)生斷裂破壞。且在車輪荷載的重復(fù)作用下，混凝土板會在低于極限抗彎拉強度時出現(xiàn)破壞，因此取水泥混凝土板的抗彎拉強度指標(biāo)作為設(shè)計指標(biāo)。

2、溫度變化特性

混凝土隨溫度、濕度的變化而發(fā)生變形，導(dǎo)致混凝土路面板產(chǎn)生收縮、膨脹或翹曲。如果板的尺寸過大，這些變形會受到約束，使板內(nèi)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，而出現(xiàn)開裂、拱脹，甚至斷裂等破壞。為減少溫度、濕度影響產(chǎn)生的應(yīng)力，防止出現(xiàn)不規(guī)則的裂縫，混凝土路面（除連續(xù)配筋混凝土路面外）需要在縱、橫兩個方向設(shè)置接縫，將板體劃分成一定尺寸的矩形板。

3、變形特性

水泥混凝土是一種脆性材料，它在斷裂時的相對拉伸變形很小，因此在荷載作用下土基和基層的變形情況對混凝土板的影響很大，不均勻的基礎(chǔ)變形會使混凝土板與基層脫空，在車輪荷載作用下板產(chǎn)生過大的彎拉應(yīng)力而遭破壞。

因此混凝土面板必須具有足夠的抗彎拉強度和厚度，才能滿足車輪荷載的多次重復(fù)作用。

水泥特點

水泥混凝土路面是一種剛度較大、擴散荷載應(yīng)力能力強、穩(wěn)定性好和使用壽命長的路面結(jié)構(gòu)，它與其他路面相比，具有以下特點：

優(yōu)點

（1）強度高。

（2）穩(wěn)定性好。

（3）耐久性好。

（4）養(yǎng)護費用低。

（5）抗滑性能好。

（6）利于夜間行車。

缺點

（1）水泥和水的需要量大，修筑20cm厚，7m寬的水泥混凝土路面，每公里需要消耗水泥400~500噸和水約250噸。

（2）接縫較多。

（3）開放交通較遲

（4）養(yǎng)護修復(fù)困難。