沥青路面反射裂缝的产生及防治措施

半刚性基层沥青路面由于具有强度高、整体性及水稳定性好等特点，在我国公路建设中得到了广泛应用；但半刚性基层沥青路面在运营期间容易产生干缩裂缝和低温收缩裂缝，在交通荷载和温度荷载的重复作用下，半刚性基层的这种收缩裂缝很容易扩展到沥青路面层形成反射裂缝。反射裂缝一旦产生，不仅影响路面的美观和行车舒适性，更重要的是大大缩短了路面的使用寿命。

反射裂缝产生的原因

反射裂缝常见的类型。荷载型反射裂缝；由于基层开裂，铺筑在其上面的沥青面层在裂缝处产生应力集中，汽车驶经过程中，反复作用使裂缝处面层底部所受应力超过材料的强度极限后，形成荷载型反射裂缝。温度性反射裂缝；由于半刚性材料具有不同的热胀冷缩性，沥青面层在日变化温度作用下，它们的热学性质会发生相互作用，就会在基层内部产生较大的温度应力，从而使半刚性基层处于受拉状态。而水泥稳定颗粒线膨胀系数在（1.0～1.5）×10之间，当半刚性基层混合料抗拉强度小于收缩应力时，使基层开裂，最终反射到面层形成温度型反射裂缝。

反射裂缝产生的原因。由于半刚性基层材料属于水硬性材料，当基层建成以后，基层内部的物理化学反应要持续一个相当长的时间，基层材料的强度和刚度也会随着龄期的增长而不断加强，所以这一类材料对温度和湿度的变化都比较敏感。如果施工条件不好，就有可能导致基层产生干缩性温缩裂缝，而其下卧层与该层之间的摩阻作用抑制了其收缩，从而在该层内部产生拉应力，当此应力超过其抗拉强度时则发生裂变。当半刚性基层开裂以后，在沥青面面层与半刚性基层层间的裂缝处形成一个薄弱点，在使用过程中，由于荷载应力与温度应力的共同作用，在该点的沥青面层底面产生应力集中，随之在行

车和大气因素的反复作用下，裂缝逐渐

向上发展，直至沥青表面。这就是通常

的反射裂缝，一般为横向裂缝，其间距

大小取决于当地的气候条件、沥青面层

的厚度、半刚性基层和沥青层材料的抗

裂性能。

反射裂缝对路面的危害

反射裂缝会对路面性能和耐久性

产生不利影响。它包括：①防水性降

低。路表出现任何裂缝，都会使路表水

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

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

边缘的变化，从而在裂缝处传递过大压

力至路基顶面。③增大了路面的压力和

变形。上述的路面结构板体边缘变形，

会在路面结构内（尤其是基层）产生很

大的压力和变形，在行车荷载的作用下

将缩短这些结构层的寿命。④磨耗层沿

裂缝的破坏。在车辆、水分、霜冻等因

素的综合作用下，磨耗层常会沿裂缝发

生骨料或小块沥青的剥落。反射裂缝不

仅使路面使用性能老化，影响行车的舒

适性，而且导致路表水下侵，影响路基

的强度和稳定性。更为严重的是行车荷

载反复作用以及温度的影响，使得裂缝

迅速扩展，大大缩短了罩面层的使用寿

命。

预防半刚性基层沥青路面反

射裂缝的主要措施

目前，国内外减少半刚性路面裂

缝的主要思路是：使用防裂效果更好地

面层或基层材料；通过增加沥青面面层

厚度以防止基层反射裂缝；从结构本身

入手防止和减少反射裂缝。在沥青面层

和半刚性基层之间设置一层弹性模量

低、韧性好的材料作为应力吸收层以吸

收半刚性基层裂缝。

增加沥青面层的厚度

通过增加沥青面层厚度以防止基

层反射裂缝，国际上通用的结论是需要

将沥青面层增加至15～25cm。增加加

铺层厚度，一方面可以减少旧面层的温

度变化，并降低加铺层的拉应力，另一

方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降

低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切

应力。但单纯依靠增加加铺层厚度的方

法有其弊端，一方面增加加铺层厚度可

能会受到路面标高的限制；另一方面增

加加铺厚度，必将大幅度增加路面造

价，而且在夏季高温时沥青混合料高温

蠕变易产生车辙，同时会消弱由于旧水

泥泥凝土板作基层而产生的强基薄面的

优势，所以这一方法有很大的局限性。

从已经铺筑的高速公路来看，裂缝情况

随着面层厚度的加大有明显的改善，车

辙也会随之增加，如广深高速公路，路

面总厚度为100～110cm。这个结果当

初是外商出于商业目的确定的，是不合

理不经济的结构，从现在的情况来看，

表面车辙严重，下雨后积水，出现大面

积松散，返修率高。从车辙调查来看，

这条路上车辙最大深度达到17mm，平

均车辙深度为10mm，主要原因是沥青

层太厚影响了路面的高温稳定性。由此

可见，这种预防在经济上不合算，还可

能导致其他路面病害的发生。

进行半刚性材料的合理组成设计

通过进行半刚性基层材料的合理

设计，调整结合料用量与比例，增加粗

骨料的含量并严格设计级配，以尽可能

地减少其温缩和干缩系数，增加半刚性

基层材料的抗裂性能，但是不能从根本

上消除半刚性材料的开裂而导致的路面

反射裂缝。采用具有一定厚度的优质级

配碎石作为上基层，用半刚性材料作为

下卧层，这种上柔下刚式的“组合基

层”在很大程度上能够防止和减少半刚

性基层反射裂缝，同时级配碎石基层还

能充当具有排水功能的基层0级配碎石

层是由特粗式级配沥青碎石混合料组

成，具有20～35的空隙率，它提供了

沥青路面反射裂缝的产生及防治措施

文 / 姚振强

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2012年第24期《交通世界》

(12月下)