沥青路面反射裂缝分析与防治研究论文

沥青路面反射裂缝分析与防治研究【摘要】我国沥青路面的病害种类繁多且复杂多样，路面反射裂缝是路面损坏的常见现象，严重危害路面的正常使用。然而，至今沥青路面的反射裂缝尚未得到完全根治。对此，作者全面分析沥青路面反射裂缝的成因，并对此提出相应的改善建议，有效防止反射裂缝的产生。

【关键词】沥青路面；反射裂缝；防治措施

1 沥青路面的常见反射裂缝

我国沥青路面的反射裂缝主要包括荷载型的反射裂缝以及温度型的反射裂缝两种。其中，荷载型的反射裂缝，是由于路面的基层裂开，使铺筑在其表面的沥青裂缝部位发生应力集中[1]。裂缝处在车辆行驶的反复影响下，其面层底部的承载力超出沥青材料所承受的最大限度，造成沥青面层的裂缝逐渐伸展，最终形成荷载型的反射裂缝。而温度型的反射裂缝，则是由于沥青材料具有不同程度的热胀冷缩，沥青面层在温度变化的影响下，其顶面的温度变化大于底面，尤其随着夜间温度的不断下降，沥青面层的热学性质产生相互作用，使路面的基层内部发生巨大的温度应力，从而导致路面基层处于受拉的状态。当基层混合料的抗拉强度小于收缩应力时，其基层结构将会裂开，从而反射至面层，形成所谓的温度型反射裂缝。

2 沥青路面出现反射裂缝的原因分析

在2004年至2010年期间，本人负责广园快速路（ k0+000 ～

k32+000 ）市政道路设施管养项目和新滘南路市政设施养护维修工程的沥青路面维护管理工作，和担任迎亚运市政道路大中修工程——滨江路（人民桥~海印桥）的项目经理，对沥青路面的反射裂纹的成因及防治措施进行了系统和连续的跟踪、分析。

2.1 道路路面的过于疲劳

基于沥青路面所承载的交通量超出其所设计的最大限度，造成路面过度疲劳，从而产生裂缝。这一疲劳作用严重影响公路表层甚至整个路面的结构。对于沥青的表面层而言，因疲劳而产生的裂缝原本很小，但在行车道的限制下，随着时间的不断推移，裂缝逐渐延伸到整个路面，形成龟裂。而利用水泥加以治理的半刚性基层，由于设计时欠缺考虑其的安全性，导致路面过度疲劳而形成裂缝。根据材料残余力学的性质说明，面积较大的裂缝易发展成细碎的块裂或者龟裂[2]。在沥青的面层中，除磨耗层外，其他的结构层将因基层的过于疲劳而产生裂缝，并且在交通荷载的影响下，裂缝逐渐延伸到磨耗层。虽裂缝刚产生时，仅出现于车辙处，但随着车辆的不断行驶，此类疲劳裂缝将会演变为块裂。此类裂缝较多出现在重型车行驶密集的主车道上，如广园东快速路k16~k19右幅第二车道。

2.2 受到温度及湿度的变化影响

根据相关实践证明，在环境因素的影响下而产生的裂缝主要是横向裂缝，原因在于温度或湿度的变化而产生的收缩力通常为纵向。而在特殊条件的影响下，比如温度、高摩擦力或含水量的快速

下降等，将形成横向裂缝或者块裂。一般情况下，由环境因素影响而成的裂缝和水泥治层或者塑性指数较高的重粘土路基密切相关，这两者均对温度及湿度的影响较大。与此同时，沥青表层中产生巨大的温度应力，尤其在低温的地区，表现更为突出。在低温条件下，温度可下降至能使沥青材料出现玻璃属性，从而发生破碎。而在温和条件下，尽管沥青材料中的应力能迅速松弛，但沥青路面也会产生裂缝。

3 沥青路面反射裂缝的防治措施

3.1 利用基层预切缝法加以防治

采用基层预切缝的方法防治反射裂缝的产生，在铺筑沥青的面层前，按照指定的距离将半刚性的基层设置为预锯缝，并将这一裂缝保留于基层本层，控制其反射至沥青面层上。近年来，国内外的相关工程均采用基层预锯缝的方法，以有效减少沥青面层的反射裂缝产生。在锯缝防裂的基础上装设相应宽度的土工织物，不仅起到防渗的作用，而且有效缓解裂缝部位沥青面层的应力集中，从而消除公路沥青面层反射裂缝的形成。

3.2 合理选择沥青路面的铺设材料

在新建沥青道路时，结合当地的气候特征以及沥青材料的类型合理选择材料。利用水泥进行治理路面的基层，若条件允许，尽量选择温度膨胀系数较低的骨料。而对于沥青的结合料而言，采用某种添加剂或者聚合物进行搅拌，能有效提高其的抗裂能力。选择表面粗糙、耐磨性强、石质坚硬、粘附性好及嵌挤作用好的材料作为

沥青混合料的集料。若混合料的集料呈现酸性，则添加适量的石灰粉或者抗剥落剂，以保证沥青混合料的抗剥落性能。与此同时，尽可能的降低沥青混合料中集料的含水量，采用人工砂替换成圆形颗粒状的天然沙。如在广州市迎亚运市政道路大中修工程中全部采用sma改性沥青混凝土；在欧美，一般认为采用sma技术可以使路面寿命延长1/3到1/4，也有的国家认为可以延长1/2(如澳大利亚)。在德国使用纤维的sma罩面成本比普通沥青混凝土罩面贵20%，同时比使用改性沥青贵30%，但增加的成本可以延长使用寿命，sma

的使用寿命比密级配沥青混凝土延长20%～30%，一般罩面使用8～12年，sma罩面可使用12～15年。

3.3 有效预防复合式沥青路面的裂缝

在预防复合式路面开裂的过程中，采用沥青混凝土浇筑于原有的水泥路面上，以防沥青路面的反射裂缝。具体措施主要包括以下几个方面：

在原有水泥路面上铺筑厚度为17.5cm的沥青混凝土。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。国外资料表明，在贫混凝土上铺筑locm的沥青面层时，在形成反射裂缝前可以累计通过标准轴载(8.2t)10×10次，如沥青面层加厚到15cm，则可以通过20×10次，如沥青面层加厚到17.5cm，则可以放心使用，加铺层厚5cm时有95％反射，厚15cm 时只有24％的反射裂缝。

在水泥混凝土与沥青混凝土间添加一层应力吸收层，主要采用

弹性模量较小的材料，如土工布、砂、石屑等主要是消除应力集中，目前使用较多的是土工布和增设app改性沥青油毡。如迎亚运市政道路大中修工程——滨江路（人民桥~海印桥）全长3.9km，车型道路面升级改造为sma改性沥青混凝土共54000平方米，改造要求挖除破损、软弱路面至基层，并重新铺筑三层沥青混凝土，玻纤格栅布设于中、下面层之间，宽度100cm，接缝两边各搭接50cm；防裂贴布设于既有水泥砼板和下面层（ac-25c）之间对应水泥砼面板横缝及纵缝进行骑缝布设，宽度50cm，接缝两边各搭接25cm。施工后效果良好，道路通行至今未出现反射裂纹。

选用环氧树脂或者水泥砂浆加以填充，以控制混泥土面板的移动以及防治水泥混凝土面的脱落。如在2005年底，在广州市黄埔区国道 g107 线的路面改造过程中，先采用灌浆法处理混凝土路面的泥积及错台部位，使其基层平稳、牢固，再根据要求铺筑土工格栅以及沥青混凝土路面，其效果良好。

3.4 采用半刚性基层的方案铺筑

利用具有一定厚度的级配碎石作为级配碎石层的上基层，而选用半刚性的材料作为级配碎石层的下卧层，通过这一组合方式，不仅有效预防半刚性基层的反射裂缝。而且级配碎石还具有排水的功能。因此，利用级配碎石进行铺筑，利于路面的稳固。根据相关理论表明，利用大吨位的羊角辗压路机辗碎原有混凝土的路面，使旧路面破碎成50~150mm的小碎块，这些相互嵌挤的小碎块形成板结柔性基层，再铺设沥青混凝土路面；采用半刚性基层的形成理论，