浅谈反射裂缝及其防治措施
半刚性基层沥青路面反射裂缝成因及其防治措施

半刚性基层沥青路面反射裂缝成因及其防治措施本文结合坦桑尼亚尼雷尔大桥引道工程,首先详细阐述归纳反射裂缝形成与原因,然后针对防治措施,从原材料控制、混合料设计和级配设计等方面出发,提出一种新型应力吸收层夹层,并对其混凝土材料抗弯拉强度和抗压性能进行评价。
标签:半刚性基层;反射裂缝;防治在东非国家的国家主干道路中,沥青路面因连续施工、表面平整且易于养护维修等特点得到较广泛的应用,同时沥青混凝土道路基层99%以上都是采用级配机砸碎石、水泥稳定粒料土等半刚性材料,但半刚性基层最大特点为易产生裂缝,并在荷载、环境温度等因素共同作用下,基层裂缝会逐渐扩展延伸到沥青混凝土面层,进而形成反射裂缝,影响道路使用性能和使用寿命。
现如今,相关学者针对反射裂缝的防治措施进行了大量研究与实践,其中包括基层预切缝、增设土工布加层等方法,本文结合坦桑尼亚尼雷尔大桥引道工程项目,在应力吸收层研究的基础上,提出一种新型应力吸收层夹层,对应力吸收层混凝土材料抗弯拉性能和抗压性能进行评价研究。
一、反射裂缝形成与成因(一)反射裂缝形成该项目临近坦桑尼亚经济首都达累斯萨拉姆港口,引道及匝道桥区域具有车流量大、集装箱拖车载重大、车速快等特点,路面表面在一定期限内出现横向、纵向裂缝和龟裂等病害,其中较大部分裂缝是属于反射裂缝,目前反射裂缝主要存在温度型反射裂缝和荷载型反射裂缝两种。
(二)反射裂缝成因分析1、干缩开裂。
该项目半刚性基层是由水泥和G15粒料高强度土等材料按照设计配合比由路拌机均匀拌和、碾压而成,其强度的形成过程主要依靠大量的水泥物理化学反应。
而当基层含水率或养护不足时,基层材料会因缺乏水分而使水泥化学反应不充分,其强度无法达到设计要求,从而容易因体积收缩而产生开裂。
2、原材料不合格。
半刚性基层施工过程中,原材料不合格或施工不规范均会引起路面运营过程中产生裂缝。
第一是基层粒料土强度低于G15,或者是塑限值(PI)偏高等原材料不合格造成的裂缝。
浅谈水稳基层裂缝成因及防治措施

浅谈水稳基层裂缝成因及防治措施摘要:在道路工程中,水稳碎石基层被广泛应用到路面基层。
但水泥稳定碎石在施工中很易出现裂缝。
文章从裂缝产生的原因进行分析,从而找到防治措施。
关键词:公路工程;水稳碎石;基层裂缝;防治Abstract: On the road works, water stable macadam base has been widely applied to the pavement base. Cement stabilized crushed stone in the construction is very prone to cracks. The article analyzed the causes of cracks in order to find preventive measures.Keywords: highway engineering; water stability gravel; base crack; prevention一、裂缝产生原因分析1.裂缝种类和产生的原因1.1温缩裂缝形成的原因混合料中通常是含有5%左右的水泥,正是由于混合料中含有一定比例的水泥成分,所以水泥稳定碎石具有热胀冷缩的性质。
当混合料发生硬化时,水泥发生水化作用会释放出相当多的热量,但由于其内部散热缓慢,所以其内部温度会比较高。
温度越高,其内部体积膨胀程度就越大,而水泥的外部是很容易遇冷发生收缩,这样其内部不断的膨胀,外部不断的收缩,内外之间就会产生一个比较大的应力。
如果其极限抗弯拉强度小于应力的大小,这时就会发生常见的横向分布状的温缩裂缝。
1.2干缩裂缝形成的原因①水泥稳定碎石在干燥的空气中会发生硬化现象,所以水泥稳定碎石中的水分越少,其体积发生收缩变形就越严重,水泥稳定碎石上就会在一定的间隔处产生比较均匀的干缩裂缝。
②水泥稳定碎石形成干缩裂缝的原因还与其他因素有关系,如水泥的含量、水的多少和碎石集料等有着千丝万缕的联系。
沥青混凝土路面反射裂缝产生机理及其常用防治对策

沥青混凝土路面反射裂缝产生机理及其常用防治对策引言随着交通运输业的发展和城市化进程的加快,人们越来越依赖于道路运输。
路面反射裂缝问题作为常见的病害,长期以来一直困扰着交通管理部门和路面建设单位。
沥青混凝土路面反射裂缝的产生不仅会影响行车舒适性,还会增加维护成本、降低路面的使用寿命,严重影响行车安全,因此,研究路面反射裂缝的产生机理及其常用防治对策具有极其重要的意义。
沥青混凝土路面反射裂缝产生机理1. 路面结构因素沥青混凝土路面反射裂缝产生与路面结构有着密切关系。
在路基土体不平衡沉降引起路面沉降的情况下,路面会出现变形,沥青混凝土层收缩,形成反射裂缝。
2. 气温变化因素温度变化也是导致沥青混凝土路面反射裂缝形成的重要原因。
夏季,由于热膨胀等原因,沥青混凝土路面会出现裂缝,随着气温的升高,反射裂缝会越来越明显。
而在冬季,由于路面温度的变化往往会产生热应力,从而导致沥青混凝土路面的龟裂和破碎。
3. 车辆荷载因素路面反射裂缝的发生也与车辆荷载有关。
在大量车辆频繁通行的情况下,沥青混凝土路面的高应力区域会受到较大的压力,进而引发反射裂缝的产生。
常用防治对策1. 增强基层的承载能力增强沥青混凝土路面基层的承载能力是减少反射裂缝的有效方式。
采用加固技术,如砂浆渗透加固技术、水泥稳定碎石技术、采用玻璃纤维加筋等方法可以有效减少路基沉降,缓解路面变形情况,从而减少路面反射裂缝的产生。
2. 改善路面材料的性能改善沥青混凝土路面材料的性能也是减少反射裂缝的重要方式。
采用高弹性模量材料和高抗裂性能材料制作路面,可以降低路面材料的疲劳损伤和断裂风险,从而有效延长路面的使用寿命。
3. 加强路面养护加强沥青混凝土路面的养护,是降低路面反射裂缝的重要保障。
常规的养护措施包括及时清理雨水排水系统、及时清理路面杂物、及时维修路面坑洞等,以保持路面表面水平和平整。
结论总之,沥青混凝土路面反射裂缝对路面的影响非常大。
反射裂缝的产生机理有多种,常用的防治对策包括增强基层承载能力、改善路面材料性能和加强路面养护等。
沥青路面反射裂缝成因及防治措施分析

沥青路面反射裂缝成因及防治措施分析摘要:介绍了沥青路面反射裂缝的产生机理,对反射裂缝的危害进行了分析,并对反射裂缝防治措施和方法提出了建议。
关键词:沥青混凝土;反射裂缝;防治措施引言长久以来,沥青混凝土路面因其施工效率高、平整性能好、行驶舒适等优点备受青睐,然而伴随车辆荷载和温度荷载的长期作用,沥青混凝土路面存在易老化、高温易软化、低温易脆裂等缺点,导致路面易出现裂缝、坑槽等病害,而大多数结构性破损最初都是以裂缝形式表现,因此对裂缝尤其是反射裂缝的研究备受业内关注。
1反射裂缝的主要类型反射裂缝是我国沥青路面病害中常见的形式,由半刚性基层对温度、湿度的敏感性而产生的干缩、温缩裂缝或旧水泥路面原有裂缝的影响,导致沥青面层在环境温度、行车荷载作用下,与基层相同位置出现裂缝,形成反射裂缝。
根据反射裂缝产生的因素,分为荷载型反射裂缝和温度型反射裂缝。
1.1荷载型反射裂缝车辆荷载是荷载型反射裂缝形成的主要原因,荷载对沥青面层竖向压应力、水平拉应力、竖向剪应力产生较大影响。
当车辆经过时,沥青面层表面受到的竖向压应力大于面层底受到的竖向压应力,随着面层厚度的增加,竖向压应力随之减小;面层表面水平拉应力以拉-压交替的形式出现,面层底则以受压为主,而当基层存在裂缝时,层底水平拉应力先增大受拉,后减小受压,荷载在裂缝正上方时水平拉应力达到最大值;竖向剪应力随着面层深度的增大先增大后减小,当基层存在裂缝时,面层层底剪应力要大于基层不含裂缝时的层底剪应力。
因此在车辆荷载作用下,面层层底是受力较集中的区域。
当超重载荷经过时,极易使路面结构层的弯拉应力超过沥青路面结构层的抗拉极限,沥青面层层底形成应力集中,从而导致面层载荷型裂缝的形成。
随着超重载荷对于沥青路面的长期作用,裂缝便会不断扩传导至沥青路面表层,形成可见的载荷型裂缝,因此当沥青路面表面形成载荷型裂缝时通常已发生严重的结构基层破坏。
1.2温度型反射裂缝温度型反射裂缝分为低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。
沥青路面反射裂缝及其预防措施(3)

沥青路面反射裂缝及其预防措施(3)沥青路面反射裂缝及其预防措施2.2.2纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷。
2.2.3拓宽路段的新老路面交界处沉降不一。
2.3预防措施2.3.1采用全路幅一次摊铺,如分幅摊铺时,前后幅应紧跟,避免前摊铺幅混合料冷却后才摊铺后半幅,确保热接缝。
2.3.2如无条件全路幅摊铺时,上、下层的施工纵缝应错开15cm 以上。
前后幅相接处为冷接缝时,应先将已施工压实完的边缘坍斜部分切除,切线须顺直,侧壁要垂直,清除碎料后,宜用热混合料敷贴接缝处,使其预热软化,然后铲除敷贴料,并对侧壁涂刷0.3~粘层沥青,再摊铺相临路幅。
摊铺时控制好松铺系数,使压实后的接缝结合紧密、平整。
2.3.3沟槽回填土应分层填筑、压实,压实度需达到要求。
如符合质量要求的回填土来源或压实有困难时,须作特殊处理,如采用黄砂、砾石砂或有自硬性的.高钙粉煤灰或热焖钢渣等。
2.3.4拓宽路段的基层厚度和材料须与老路面一致,或稍厚。
土路基应密实、稳定。
铺筑沥青面层前,老路面侧壁需涂刷0.3~粘层沥青。
沥青面层应充分压实。
新老路面接缝宜用热烙铁烫密。
2.4治理措施2~5mm的裂缝可用改性乳化沥青灌缝,大于5mm的裂缝可用改性沥青(如sbs改性沥青)灌缝。
灌缝前,须先清除缝内、缝边碎垃圾、垃圾,并保持缝内干燥,灌缝后,表面撒上粗砂或3~5mm石屑。
3 网状裂缝3.1现象裂缝纵横交错,缝宽1mm以上,缝距40cm以下,1m2以上。
3.2原因分析3.2.1路面结构中夹有软弱层或泥灰层;粒料层松动,水稳性差。
3.2.2沥青与沥青混合料质量差,延度低,抗裂性差。
3.2.3沥青层厚度不足,层间粘结差,水分渗入,加速裂缝的形成。
3.3.4路面总体强度不足,在损坏初期形成网裂,日后裂缝逐步扩展,缝距缩小。
3.3预防措施3.3.1沥青路面摊铺前,对下卧层需认真检查,及时清除泥灰,处理好软弱层,保证下卧层稳定,并宜喷洒0.3~ 粘层沥青。
沥青混凝土路面反射裂缝的分析和防治

沥青混凝土路面反射裂缝的分析和防治背景路面裂缝是指路面长时间承受车辆荷载和气候环境精神而产生的裂缝,严重影响道路使用寿命和车辆行驶舒适度。
特别是沥青混凝土路面,易出现反射裂缝,其是从基层裂缝扩大形成的,非常危险。
本文就沥青混凝土路面反射裂缝的分析和防治进行简要介绍。
反射裂缝的形成在高速公路或其他大型道路上,反射裂缝是最常见的路面裂缝形式之一。
反射裂缝的形成常常起源于基层裂缝,那么基层裂缝又是什么呢?基层裂缝是混凝土或沥青水泥混合料在负荷下受到不均匀沉降、受到热膨胀和收缩等因素影响出现的裂缝。
当存在基层裂缝时,道路上车辆通行所产生的荷载、气象系统的影响等外力都会对这些裂缝造成负面影响,导致它们不断地扩大。
由于反射裂缝的扩大形成了一个重复的周期,所以被称为反射裂缝。
分析反射裂缝不仅会对车辆行驶造成不良影响,也会让整条路面的力学平衡失去均衡,直接影响路面的平整度和使用寿命。
1.裂缝宽度、长度、深度、间距裂缝的宽度、长度、深度和间距对路面反射裂缝的发生和发展具有极大的影响。
通常来说,道路上裂缝的扩展越快,整个道路的使用寿命就越短。
因此,在开展路面反射裂缝的分析研究时,必须深入了解裂缝的基本特征参数。
2.沥青混凝土反射裂缝多发原因我国沥青混凝土路面在使用过程中,由于自身材料的缺陷及基层情况的影响,反射裂缝在某些情况下会大量产生。
影响反射裂缝发生的主要因素在于路面结构的设计情况,包括材料及材料厚度的选择设置等。
防治针对沥青混凝土路面反射裂缝的特点,可以采用以下措施加以防治:1.采取基础处理措施仔细分析反射裂缝的出现主要原因,提高路面的设计质量,关注基础处理问题。
2.加强层间粘结性能通过在沥青混合料中加入聚合物改性剂和胶粘剂,在沥青混合料中适量添加颗粒粘结剂和筛筛制量更细的细集料,由此增加沥青与骨料之间的黏附力,显著提高了材料的层间粘结性能。
3.加强维护保养对现有已经出现反射裂缝的路面进行补强处理,采用高性能的修补产品,对反射裂缝及时进行维修养护。
浅析基层反射裂缝的成因及处理措施
浅析基层反射裂缝的成因及处理措施摘要:本文通过某公路路面大修对基层裂缝的处理方法,分析半刚性基层反射裂缝的成因及采用抗裂贴修复的特点。
关键词:公路基层;裂缝;处理措施概述我国公路基层设计基本上采用半刚性或刚性结构型式。
其中半刚性基层为柔性土基结构向刚性路面采用的过度结构层。
其优点是强度高、承载能力大、易于集中拌合施工特点,但易受到养护条件、温度变化的影响,特别是对沥青结构的路面来说比较容易形成反射裂缝缺点。
沥青路面由于半刚性基层产生的反射裂缝造成路面开裂,进而造成雨水下渗,给沥青路面带来了龟裂、沉陷、坑槽、车辙等病害。
1、基层反射裂缝的现状某公路全长238.3km,地处平原区,于2003 年底建成通车。
全线虽有部分软基,但对裂缝分析后得出,因路基沉降而引起的裂缝极少,只占裂缝的5%左右,可以忽略不计。
汇总数据并分析后,该路段平均路面裂缝(单幅)长 228m/km,裂缝宽度在 0.2~1cm 以内,平均间距为16.8 m,SMA路段平均间距为34m。
2、病害形成机理纵观我国已建的公路路面基层结构,基本上是采用半刚性基层,如二灰稳定碎石、水泥稳定级配碎石等,其中水泥稳定级配碎石基层是采用最多的基层结构型式。
因其为半刚性结构特点,在建设过程中或是使用过程中,因为环境、路面使用状况等被动、主动力的作用,产生反射裂缝,造成路面出现龟裂、沉陷、坑槽、车辙等病害。
在反射裂缝形成初期,其对沥青路面的使用性能无太大的影响,但随着裂缝周围应力的集中,裂缝逐步扩大,延伸至路面面层,使路面面层形成裂缝。
雨水或雪水随裂缝进入基层,导致裂缝两侧的基层含水量加大,造成结构强度明显降低,同时在车辆动荷载反复作用下,基层内部随之产生唧浆现象,基层整体性结构很快就遭到了破坏。
路面进而形成网裂、沉陷、坑槽、车辙等病害。
二、基层裂缝成因分析产生路面裂缝归根主要是基层存在反射裂缝。
基层反射裂缝形成的主要原因是:基层裂缝基本上为非荷载型的裂缝(干缩、温缩)。
混凝土路面的反射裂缝原因分析和处理方法
混凝土路面的反射裂缝原因分析和处理方法一、前言混凝土路面长期使用后,常常会出现反射裂缝,给道路安全带来严重威胁。
因此,对混凝土路面的反射裂缝进行原因分析和处理方法研究,对于提高道路使用寿命,保障行车安全具有重要意义。
二、反射裂缝的原因分析混凝土路面的反射裂缝是由于路面下层强度不足,或路面温度应力过大,导致路面出现不均匀收缩、膨胀和变形而引起的。
主要原因如下:1. 基层不均匀沉降当基层沉降不均匀时,混凝土路面的应力也不均匀,会导致路面裂缝。
特别是在路面上有重载车辆通过的情况下,反射裂缝更容易出现。
2. 温度变化混凝土路面的温度变化也会导致反射裂缝的产生,特别是在高温条件下,路面的膨胀系数增大,路面的收缩应力也会随之增加,这样就会导致路面开裂。
3. 路面设计不合理路面设计不合理也是导致反射裂缝产生的原因之一。
如果路面的结构和厚度不合理,就会引起反射裂缝。
三、处理方法针对混凝土路面反射裂缝的原因,可以采取以下处理方法:1. 增加基层强度为了解决基层不均匀沉降导致的路面反射裂缝,需要加强基层的承载力。
可以在路面下面增加一层被称为砼底基层的混凝土层,来增加基层的强度。
通过采用这种方法,可以有效地防止路面反射裂缝的出现。
2. 采用高抗裂强度的混凝土选择高抗裂强度的混凝土,可以有效地减少路面反射裂缝的产生。
可以根据路面的使用情况,选择适合的混凝土材料,以提高路面的抗裂强度。
3. 采用适当的路面设计在路面设计中,要选择适当的路面结构和厚度,以避免路面反射裂缝的产生。
可以通过采用适当的路面设计方案,来减少路面反射裂缝的出现。
4. 定期维护对于已经出现反射裂缝的路面,需要及时进行维护。
可以采用填缝、切口等方法,将裂缝填充或者修复。
通过定期维护,可以延长路面的使用寿命,减少路面反射裂缝的产生。
四、结论混凝土路面反射裂缝的产生是多种因素综合作用的结果。
为了有效地解决这个问题,需要对混凝土路面反射裂缝的原因进行分析,采取相应的处理方法。
浅谈半刚性基层沥青路面的反射裂缝的成因和防治措施
浅谈半刚性基层沥青路面的反射裂缝的成因和防治措施发布时间:2021-06-28T04:09:38.131Z 来源:《防护工程》2021年6期作者:宋益[导读] 半刚性基层的沥青路面是现阶段我国高等级公路所采用的最广泛的路面形式。
该种路面结构形式中会不可避免的产生反射裂缝。
本文通过对反射裂缝的成因进行分析,提出一系列防治措施,可为该种路面结构设计提供借鉴。
宋益重庆交通大学土木工程学院重庆 400047摘要:半刚性基层的沥青路面是现阶段我国高等级公路所采用的最广泛的路面形式。
该种路面结构形式中会不可避免的产生反射裂缝。
本文通过对反射裂缝的成因进行分析,提出一系列防治措施,可为该种路面结构设计提供借鉴。
关键词:半刚性基层沥青路面;反射裂缝;防治措施1 引言近年来,我国经济不断发展腾飞,不断实现我国走向现代化的阶段性目标。
而且高速公路作为一个国家走向现代化的重要标志,大力发展高速公路是实现现代化的重要手段。
半刚性基层路面由于其一众优点被广泛应用于我国高等级公路的路面结构设计中,其中沥青路面是由于其表面平整、易于连续施工且养护维修方便等特点被广泛应用为我国高等级公路的面层结构。
但是这两种结构组合形成的路面结构容易产生一种自基层往上延伸的“连锁裂缝”——反射裂缝。
其产生的基本原因为半刚性基层在运营过程容易产生收缩裂缝,由此破坏了基层的传力性和层间的连续性。
2 反射裂缝的类型及产生原因反射裂缝从其裂缝扩展路径上可分为反射裂缝和对应裂缝两种。
其中,对应缝隙是沥青路面结构由于基层(或老路面)开裂促成较厚的沥青面层(或罩面层)由顶面到底面产生的裂缝。
从反射裂缝形成原因上又将其分为两类:即荷载型反射裂缝和非荷载型反射裂缝。
其中非荷载型反射裂缝又包括温度裂缝、干缩裂缝、材料不合格或者沥青面层过薄所产生的裂缝等。
荷载型反射裂缝:荷载型反射裂缝是在车辆荷载作用下形成的,参考相关文献[1-3],荷载对反射裂缝的作用的整个过程分为了三个阶段:当车轮荷载在经过基层裂缝所对应的面层区域时,整个由荷载对面层的应力影响线可由图看出:①当车轮荷载还未经过裂缝,只是在其一侧时,此时在沥青面层中会产生比较大的剪应力;②当车轮荷载正处于裂缝顶面正对的顶面时,沥青面层中产生的弯拉应力是主要的应力。
沥青混凝土路面反射裂缝的分析和防治
沥青混凝土路面反射裂缝的分析和防治1前言近年来,各地经济的迅猛发展,公路上交通量和汽车载重量剧增,对路面结构的损坏日渐加重,越来越多的旧水泥混凝土路面面临修复工作。
沥青混凝土罩面层对水泥混凝土路面的修复有着较大的作用,其施工工艺不仅简单方便,而且能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能,延长其使用寿命[1]。
但由于旧水泥混凝土路面上存在接缝和裂缝等损坏现象,沥青罩面后的复合结构往往在使用的短时期内,罩面层在对应于旧水泥混凝土板接、裂缝的位置上出现反射裂缝。
反射裂缝本身对罩面层使用性能的影响不大,但环境因素(雨水、氧化等)的负面作用常常使得裂缝迅速向四周扩展,缩短罩面层的寿命。
反射裂缝是旧水泥混凝土加铺罩面沥青层所面临的一大难题。
反射裂缝问题本身十分复杂,影响因素众多,所以研究反射裂缝产生和发展的机理是防治反射裂缝措施的基本前提[2-3]。
因此对反射裂缝的产生及其扩展机理进行分析和研究很有必要的。
2研究路面反射裂缝的必要性目前我国的高等级公路普遍采用半刚性基层,半刚性材料的干缩性和温缩性相对较大,故在其施工碾压、养生过程甚至加铺沥青面层后,半刚性基层会不可避免的产生裂缝.因而,在开放交通后,在气候因素和交通因素的作用下,便会产生反射裂缝[4]。
在老路特别是旧水泥混凝土路面上进行沥青罩面被公认为是一种最可行最有效的恢复老路面使用性能的措施,加铺沥青罩面层后的复合结构涉及刚性、柔性两种路面结构形式,不仅材料性能差异大,旧水泥板受温度变化影响大,而且旧路面板上存在接缝和裂缝,并常常伴有错台、脱空等损坏现象,使得复合结构中奇异部位尤为突出,这些都促使罩面层在对应于旧路面板接缝或裂缝的位置上极易产生反射裂缝。
反射裂缝本身对于沥青面层或罩面层性能影响不大,其危害在于水分从裂缝中不断进入道路结构使基层甚至路基软化,导致路面承载力下降,产生卿浆、台阶、网裂,加速路面破坏,大大缩短其寿命。
相关调查报告和研究结果表明[5-6],冬季,沥青混凝土路面最容易出现裂缝,春季,周围环境温度升高,此时车辆荷载和温度荷载的作用加剧了裂缝的扩展,这给公路路面带来很大的损害。
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浅谈反射裂缝及其防治措施
摘要:在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层是改善路面使用性能、提
高承载能力和延长服务年限的主要措施之一。由于旧水泥混凝土路面存在接缝和
裂缝,在交通荷载、环境因素以及二者共同作用下扩展并延伸到沥青加铺层中,
形成反射裂缝,本文分析沥青加铺层反射裂缝的产生机理及常用防治措施。
关键字:反射裂缝; 防治措施; 旧水泥混凝土路面
在旧沥青路面上直接加铺沥青混凝土面层是提高路面结构承载力、 恢复路
面使用性能的有效修复措施,得到了国内外的广泛重视。由于旧水泥混凝土路面
存在接缝和裂缝,在交通荷载、环境因素以及二者共同作用下扩展并延伸到沥青
加铺层中,容易形成反射裂缝,因此有必要研究反射裂缝产生的机理及防治措施。
一、反射裂缝产生的机理
反射裂缝是指下层旧水泥混凝土板的接缝或裂缝,由于环境(主要是温度)的
不断变化与车轮荷载的反复作用,产生位移, 沥青混凝土面层在对应于旧路面板
接、裂缝的位置上出现的裂缝。旧水泥混凝土接缝或裂缝附近的位移,包括由于
环境温度的变化而引起旧面层板的水平向伸缩和由于交通荷载作用而引起的旧
面层板边缘的竖向弯沉。各地区的环境温度状况不同,各阶段的交通情况和现有
路面结构状况也不相同,因而,反射裂缝的产生可能主要是环境因素(温度)引
起,也可能是交通荷载作用引起,或者是二者共同作用造成的。
旧水泥混凝土板由于温度变化所引起的收缩是围绕在接缝或裂缝间的中线
向内进行的,沥青混凝土加铺在旧水泥混凝土板上,由于旧面层与沥青加铺层的
层间粘附阻力,旧面层板因温度下降而收缩时,会带动沥青加铺层出现相应的收
缩变形。在接缝或裂缝上方的沥青加铺层出现拉应力集中,如果降温梯度较大,
或降温速度较快,面层板的收缩就会较大,产生的温度拉应力是比较大的,这个
应力可能会超过沥青混合料的抗拉强度,加铺层便会出现开裂。温度拉应力大小
随旧面层板的收缩变形量和层间的粘附阻力而变化。旧水泥混凝土面层一般较
厚,在寒冷天气中,温度在旧水泥混凝土路面板厚方向不均匀分布,深度越深收
缩量越大,会引起混凝土面板的翘曲,而导致裂缝或接缝处沥青面层温度翘曲应
力过大而开裂。这种因为旧水泥混凝土板翘曲而引起的裂缝称之为温度翘曲型反
射裂缝。
在我国的南方地区,由于气温较高,可能产生的降温梯度较小,降温速度较
慢。在这种情况下,考虑沥青材料的应力松弛性质,由负温差产生的应力可能会
完全松弛,或其差值(温差应力与松弛应力之差)不至于超过材料的抗拉强度,
这样沥青路面不可能因为一次降温而开裂。但是,因为气温是呈周期变化的,在
一天之内要经过降温和升温的交替过程,这样就产生了温度应力的拉压反复过
程,有可能导致沥青层因温度疲劳而开裂。研究表明,路面开裂以后,裂缝尖端
的应力强度因子随着面层弹性模量的增大而增大。另一方面,大量的试验资料证
明,温度对沥青混合料的弹性模量具有很大的影响。温度越低,弹性模量越大,
温度越高,弹性模量越小。因此,同样的路面结构,在北方寒冷地区产生低温收
缩的可能性要比南方亚热带地区大得多,因温度而引起的反射裂缝也就较易出
现。
二、反射裂缝的不利影响
沥青路面出现裂缝是路况恶化的征兆,会对路面性能和耐久性产生不利的影
响。这些不利的影响包括:
1、防水性降低
路表出现任何裂缝,都会使路表有机会进入路面结构内部,甚至进入对湿度
敏感的路基土中。
2、引起路基过大的压应力
由于存在裂缝,造成路面板体不连续,在行车荷载作用下将加大板体边缘的
变形,从而在裂缝处传递过大压力至路基顶面。
3、增大路面的应力和变形
上述的路面结构板体边缘变形,会在路面结构内(尤其基层)产生很大的应
力和变形,在行车荷载作用下将缩短这些结构层的寿命。
4、磨耗层沿着裂缝的破坏
在车辆、水分、霜冻的因素的综合作用下,磨耗层常会沿着裂缝发生骨料或
小块的沥青剥落。
三、防治反射裂缝的措施
在几十年防治反射裂缝的实践中,各地试验了多种防治措施,涉及整个路面
结构。这些措施大致可分为三类:改善沥青混凝土罩面层性能、设置中间夹层和
处治旧路面板。具体采用措施有如下几种:
1、增加沥青加铺层的厚度
增加沥青加铺层厚度,可以增加路面结构的弯曲刚度,减小接缝或裂缝两侧
由交通荷载所引起的竖向位移差,美国地沥青协会(AI)试验发现增加加铺层厚度
可以降低旧路面接缝或裂缝处的弯沉量,每厘米厚的沥青混凝土加铺层可降低
2%的弯沉(最大可达到 4%~5% )。由于加铺层厚度增加,旧水泥混凝土层的温
度变化就会减少,可以降低由温度变化所引起的温度拉应力。同时,对于较厚的
加铺层来说,裂缝由加铺层底面扩展到顶面需要经历较长的距离,即可以延长其
使用寿命。
2、在沥青加铺层上锯切横缝
在沥青加铺层上,对应旧水泥混凝土接缝或裂缝处锯切横缝,可以消除加铺
层内因温度收缩受阻而产生的温度拉应力。但这种方法只适用于旧路面结构状况
良好,接缝处板边弯沉较小的混凝土路面。并且必须做好锯缝的密封工作。
3、设置土工合成材料夹层
国内外最普遍的防治反射裂缝的措施在旧混凝土面层和加铺层之间铺设玻
纤格栅、铺贴土工布和粘贴改性沥青油卷材等土工合成材料。格栅的网孔结构对
网孔内的混合料起了“紧箍”作用,使裂缝的张开变形受到约束,抑制了裂缝向上
发展。此时,横向筋受到向外的挤压力,纵向筋受拉,如格栅的网孔尺寸较稳定,
格栅本身的强度大,则可持续较长时间,抑制裂缝的发展。栅抗拉强度虽高,但
不能解决防水问题。土工布抗拉力相对稍低,但其综合性能较好,不但可以减少
和缓解裂缝处的应力集中,在浸透沥青后又能防止路面雨水下渗形成一层理想的
防渗层。改性沥青油卷材的特点是抗拉强度大,延伸率高,具有良好的弹塑性,可达
到防裂又防水的作用。
4、应力吸收层
在旧水泥混凝土板及沥青加铺层之间设置一层橡胶沥青、改性沥青防水毡、
改性沥青砂或柔软沥青混凝土这类应力吸收中间层来防止反射裂缝具有一定的
效果。这是一层能与上下层粘结的高塑性形变缓冲层,由于其具有抗变形能力强
和劲度模量低的特点,变形通过缓冲层传递至加铺层,可以起到降低裂缝应力峰
值的作用,因此能预防或延缓反射裂缝的出现。加铺应力吸收夹层之后,即使加
铺层开裂,而夹层尚未破裂,由于夹层的防渗性能,则能防止水分的进一步下渗。
5、裂缝缓解层
沥青加铺层所需的厚度超过 200mm~255mm 时,其下层 90mm 可以采用
由开级配沥青碎石混合料组成的裂缝缓解层。混合料含有 25%~35%的连通空
隙,使旧面层板接缝(或裂缝)处的弯沉差难以影响到沥青加铺层的上层,从而减
少反射裂缝产生的可能性。旧混凝土的面层必须清理干净,裂缝和接缝缝隙应重
新填封,破裂板块需修复。而后,在其表面进行洒粘层油处理,再铺筑开级配沥
青碎石混合料。由于开级配沥青碎石混合料含有大量空隙,需妥善处理表面渗入
水的排除。可以采用设置路面边缘纵向排水系统的方案,汇集和排除渗入此层内
的表面水,或者将裂缝缓解层做成全宽式,使表面渗入水横向流出路堤边坡外。
四、结论
1、交通荷载和温度荷载是引起沥青加铺层反射裂缝的两大因素。加铺层在
车轮偏荷载(非对称荷载)作用下,接缝或裂缝处产生剪应力集中,若超过材料
的抗剪强度,加铺层会产生剪切破坏,称为剪切型反射裂缝。温度的变化使路面
产生两种破坏,一种是由于温度下降使沥青加铺层及水泥混凝土面板产生收缩,
又由于不同材料具有不同的热膨胀系数,在接缝或裂缝处产生拉应力集中,若超
过材料的抗拉强度,加铺层会产生开裂,称为温度张开性反射裂缝。另一种是由
于温度在旧水泥混凝土路面板厚方向不均匀分布,造成水泥混凝土板发生翘曲,
而使加铺层开裂,称为温度翘曲型反射裂缝。
2、反射裂缝的扩展模式包括纵向扩展和横向扩展,反射裂缝在面层厚度方
向上的扩展称为纵向扩展,断裂力学认为,按裂纹的受力特点和位移特点,可以
把它们抽象化为三种基本类型:张开型裂缝、滑开(剪切)型裂缝、撕开型裂缝。
反射裂缝在面层表面得扩展称为横向扩展。
3、反射裂缝的产生,可加速整个路面结构的破坏。
4、反射裂缝的防治措施大致可分为三类:改善沥青混凝土罩面层性能、设置
中间夹层和处治旧路面板。
六、参考文献
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[J]. 公路交通科技, 2002, 23(4): 23−26.
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[3] 周富杰,孙立军.防治反射裂缝的措施及其分析[J].华东公路.1996.(5).25