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　　公路路面基层反射裂缝的原因及防治

　　引言

　　随着中国经济的迅速发展，高等级公路的里程不断增加。为适应高等级公路重交通、重载对道路的要求，以无机结合料稳定粒料（土）类为基层，沥青混凝土为面层的路面被广泛使用于高等级路面。然而随着这种结构的大量使用，发现其存在着严重的裂缝问题，并已成为该结构的主要问题。反射裂缝是沥青路面裂缝的主要形式，它的存在破坏了路面结构的整体性和连续性，并一定程度上导致结构强度的削弱（如裂缝处弯沉增大，回弹模量降低等）。而且随着雨水和雪水的浸入，基层变软，在大量行车荷载反复作用下，导致路面强度大大降低，产生冲刷和唧泥现象，使裂缝加宽，裂缝两侧的沥青面层碎裂，加速沥青路面的破坏，影响路面的使用性能。

　　一、反射裂缝产生的原因

　　基层产生裂缝的原因很多，反射裂缝的产生主要是由于基层的开裂或路基的不均匀沉降引起的。

　　（一）温缩或干缩引起的半刚性基层的开裂

　　由于温度的影响而产生的裂缝，这种裂缝最容易在温度骤降之际发生，与荷载应力共同作用，使裂缝由路肩向主车道延伸和扩展。半刚性基层的开裂多数情况是在基层铺筑后，由于未按时进行养生及时铺筑沥青面层，使基层长期暴露在空气中，在降温和水分蒸发联合作用下开裂。由于面层材料在设计时要求与基层有相当的结合力，因而通过两层接触面的应力传递使基层裂缝反射传至面层。

　　（二）由路基不均匀沉降形成的路床裂缝，路基不均匀沉降主要表现在半填半挖路段和土质较差的路堑地段，半填半挖路基论文部落未按规范要求开挖台阶至硬土部分，经历自然沉降就造成了路床裂缝的形成，向上逐渐扩展，路堑地段仅将上路床翻松压实30cm后大多达不到设计的承载能力，受到外部荷载作用时就形成沉陷推挤现象，从而变形产生了路床开裂。

　　二、影响反射裂缝产生的主要因素

　　（一）沥青及沥青混合料的性质

　　沥青混合料的低温劲度是决定沥青面层是否开裂的根本原因，在沥青的性能指标中温度敏感性大的沥青更容易开裂。

　　（二）基层材料的收缩性愈小，面层裂缝少，基层材料种类对沥青面层的裂缝有明显影响。

　　1、水泥

　　在半刚性基层施工的过程中严禁使用高标号水泥及早强水泥，一般采用普通硅酸盐32.5号的缓凝水泥，初凝时间不小于3小时，终凝时间不小于6小时，每300吨检验一次并留样，散装水泥进场入罐时要停放3天以上，安定性合格后才能使用。水泥剂量应确定一个合理值，在满足设计要求的强度后应尽少小。

　　2、集料

　　要严格控制各种集料的针片状含量及含泥量，细集料对裂缝产生起主要作用的粒径为0.075mm左右材料，这类材料比表面积大，遇水膨胀，失水后收缩。

　　3、级配曲线对裂缝的影响

　　合理的级配曲线对减少裂缝的产生起着主要的作用，混合料的级配宜采用骨架密实型级配，4.75mm筛孔通过率为30%-40%，0.075mm筛孔通过率为0-5%，2.36mm筛孔下含量尽量少，级配曲线最好为S形。

　　4、拌合对基层的影响

　　三、在施工阶段对反射裂缝的防治

　　（一）改善沥青砼面层性能，严格控制空隙率，加强碾压使沥青混合料达到较高的密实度。

　　（二）在路基的验收过程中严格按规范有关要求进行验收，对不合格的路基进行处理，以减少因路基不均匀下沉而产生的裂缝。

　　（三）针对基层材料本身，选择抗冲刷性好，干缩系数及温缩系数小和抗拉强度高的半刚性材料。

　　（四）设置应力/应变消减层

　　（五）施工过程中的控制，基层混合料的拌合过程中严格按试验数据进行拌合，不得随意调整。对于半幅施工的基层，中间需用模板支挡，1天后方可拆除模板，在对另一半幅施工时需提前进行清除杂物并洒水湿润，喷洒水泥浆以确保纵缝的衔接，对于分层碾压的基层，上下层接头应错开3-5米以减少出现裂缝的机会。基层养生时间至少7天，采用双层养生毯，养生期间封闭交通，在下一结构层施工前不得清除养生毯。

　　四、防治对策及处理方法

　　目前，中国在防治反射裂缝方面主要从以下三大部分进行处理：一是改善沥青混凝土面层性能，如增加沥青层厚度、加筋罩面层、使用改性沥青等；二是设置应力/应变吸收薄膜夹层，如采用SAMI、土工织物、土工网格、粘结间断层等；三是对基层材料本身，选择抗冲刷性好，干缩系数和温缩系数小和抗拉强度高的半刚性材料。

　　（一）适当增加面层厚度。由机理分析，反射裂缝明显受沥青面层厚度的影响，厚度超过15cm的面层可以有效防止反射裂缝的扩展；还可以降低车辆荷载引起的剪应力。当然，过分的增大面层的厚度，会造成浪费，应适当的增大沥青面层的厚度，使得起到明显的防止裂缝的作用。

　　（二）改善基层的温干缩性质。造成半刚性基层沥青反射裂缝的一个重要原因是半刚性基层自身的开裂。为了减少自身的开裂，所以就要降低其温缩和干缩系数。（1）尽量使用骨架密实结构矿料级配。（2）由于细料比表面大，所以半刚性基层材料中细料越多，材料内部孔隙也就越多，从而在水作用下其收缩也就越大，所以要控制粒料中细料含量和塑性指数。通过0.075mm筛孔的细料含量控制在约5%～7%；细土的塑性指数应尽可能地小，不宜大于4。（三）在满足要求的情况下，用最小水泥剂量。因为随着水泥用量增加，其收缩也随之增加。必要时，在水泥稳定料中使用减水剂。3.在面层和基层之间设置应力应变削减中间层（SAMI）。SAMI对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果，可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少（有人研究认为可减少到15%），可明显减弱裂缝尖端应力的奇异性，降低应力强度因子。SAMI可以分成以下几类：橡胶沥青中间层，预制纤维膜布，土工织物中间层，低稠度沥青混凝土中间层，开级配沥青混凝土底层。在选择和设计SAMI应注意以下几点：（1）SAMI与面层、基层的粘结性能，这种粘结必须是均匀和永久的，否则会过早出现分层。（2）SAMI的劲度：夹层的劲度与夹层的模量和厚度有关，如果夹层的劲度很低，那么在罩面层的底部引起很大的应变，从而导致罩面层的开裂。与此相反，如果夹层的劲度过高或者夹层特别薄，温度应力将100%的传递到罩面层中，起不到防止反射裂缝的效果。（3）SAMI的韧度：如果SAMI的韧度太低，那么裂缝将很容易在SAMI中扩展，使得SAMI没有防治效果或者效果有限。

　　（四）在面层和基层之间设置级配碎石。减少反射裂缝的一个较有效措施是在半刚性基层与较薄沥青面层之间设置厚100mm～150mm的级配碎石中间层。级配碎石作为散粒结构，不传递拉应力、拉应变，能充分吸收其下层裂纹释放的应变能；级配碎石还有很好的隔离作用，可以大大改善半刚性基层的温度、湿度状况，从根本上消除和减轻半刚性基层的温缩和干缩，减少反射裂缝。

　　五、结束语

　　反射裂缝的产生主要是由于半刚性基层的温干缩应力导致基层先开裂，而后在温差应力和荷载应力共同作用下向面层发展。面层厚度和基层的温缩性能是影响反射裂缝多少和发展快慢的主要因素。增加面层厚度，降低半刚性基层的温干缩系数，在基层和面层之间添加SAMI层或级配碎石是消除和减少反射裂缝的有效措施。

　　【参考文献】

　　[1]沙庆林.高等级道路半刚性路面[M].北京:中国建筑工业出版社,2003年.

　　[2]焦新梅.半刚性路面反射裂缝防治措施研究综述[J].华东公路,2008(04).