浅析半刚性基层沥青路面的反射裂缝__墨水学术,论文发表,发表论文

所属栏目：交通运输论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:154

副标题#e#摘要：国内已建高速公路使用调查表明,裂缝中有50%以上为半刚性基层先开裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝。反射裂缝的产生,往往是沥青路面损坏加剧的开始,由此导致雨水缝下渗,软化半刚性基层造成基层刚度不足而形成唧浆、沉陷等病害。因此如何减少沥青路面的反射裂缝是目前国内外研究者所面临的共同问题。本文简单介绍反射裂缝的作用机理，裂缝的发展模式，防治措施。
　　关键词：反射裂缝、作用机理、发展模式、防治措施
　　概述
　　所谓反射裂缝，是指路面基层先于面层产生裂缝，并将基层裂缝反射到面层。由于半刚性基层材料的热胀特性、干燥特性和疲劳特性，当基层铺筑以后．未及时按规定养生或由于未及时铺筑沥青混凝土面层．使基层长期暴露在大气中，在气温较高和昼夜气温循环变化的作用下，以及车辆荷载重复作用下．产生温度收缩裂缝、干燥裂缝和疲劳裂缝。基层裂缝和初始缺陷在温湿循环应力和荷载重复应力的共同作用下，在面层底部产生应力集中，首先导致面层底部开裂．随后逐渐由面层底部向上扩展，最终使裂缝贯穿整个面层，形成反射裂缝。
　　反射裂缝分类
　　根据形成的不同原因．可将反射裂缝分为两大类：荷载型反射裂缝和非荷载型反射裂缝。非荷载型反射裂缝又包括温度收缩裂缝、干燥收缩裂缝、三相结构初始缺陷、路基不均匀沉降引起的基层开裂。通常将由温度和干缩引起的反射裂缝统称为温度型反射裂缝。荷载型反射裂缝主要是由于行车荷载引起的，此类裂缝与不仅与路基路面的施工质量的优劣有关，而且与路面结构层的合理设计关系。
　　作用机理
　　通常认为是由于下层路面接缝、裂缝处的竖向和水平位移所致。竖向位移是接缝、裂缝两侧路面由于机轮荷载作用产生的垂直方向的相对位移;水平位移是由于温度或湿度变化引起道面板的胀缩产生的水平方向的位移。根据研究发现,温度变化引起的水平位移是产生反射裂缝的主要原因。下层道面板产生的水平位移,使沥青加铺层在接缝、裂缝处产生较大的拉应力。而沥青混凝土在低温时不宜变形,当拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时,即出现开裂。在温度、湿度应力和机轮荷载的综合作用下,裂缝不断向上开展,最后反射到加铺层表面上来。
　　裂缝的扩展模式
　　根据断裂力学理论。裂缝扩展主要有张开型、撕开型、拉断型种类型。在道路结构中。不同的荷载以及荷载的不同作用方式会导致不同的开裂模式。温度应力对反射裂缝影响的模式为张开模式，行车荷载对反射裂缝影响的主要模式为张开模式和剪切模式。当车轮驶经裂缝的正上方时．以张开模式来引起反射裂缝。在裂缝之前和之后的位置，主要以剪切模式影响反射裂缝。撕开模式在罩面层中不常出现。与张开型模式相对应的温度型反射裂缝通常产生于薄层面层底部。而后向上逐渐扩展到罩面层顶面。当沥青面层或面层较厚且气温较低时。裂缝产生在面层或面层的顶面和底面。而后向面层或面层中间扩展，形成所谓的对应裂缝。
　　对于正荷载作用下的张开模式所对应的反射裂缝。一般产生于面层底面。在周期性荷载的作用下垂直向上扩展。在偏荷载作用时，反射裂缝以剪切模式在面层中向上扩展。其扩展路径在罩面层中是沿大约45。角的方向向上扩展。
　　当车轮荷载(偏荷载)和温度应力共同作用于复合面结构时。裂缝的扩展界于偏荷载和温度应力单独作用时裂缝扩展路径之间。比偏荷载作用时的裂缝扩展路径更垂直一些。一般情况下。反射裂缝多出现在轮迹处。可以认为温度对反射裂缝的影响在整个路面宽度内都是相同的，而行车荷载则是以一定的频率分布在行车道上。
　　防治措施
　　    增加沥青面层的厚度
　　通过增加沥青面层厚度可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，而不是按疲劳应#p#副标题#e#力公式计算得出的8~10cm较薄面层。国内一些实验表明，在沥青面层厚度18cm时，半刚性沥青路面裂缝有可能较为突出。裂缝情况随着面层厚度的加大有明显的改善，车辙随着路面厚度的增加而增加。从现在的情况来看表面车辙严重下雨后唧水、出现大面积松散、翻修率高。其主要原因是沥青层太厚影响了路面的高温稳定性。
　　通过较厚的沥青面层来防止和减少反射裂缝，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，如调整结合料用量与比例增加粗骨料含量并严格设计级配，以尽可能的减小其温缩和干缩系数，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。
　　    控制沥青路面设计指标
　　长期以来我国公路工作者普遍认为：弯沉指标不仅能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。世界上许多组织的沥青路路面设计方法都采用了土基顶面压应变指标，通过对土基顶面压应变的控制来达到控制车辙和土基破坏的目的。国内之所以不用国外一般使用的土基压应变为指标是因为土基顶面压应变难以测定，而用路表弯沉包括了土基和各层路面材料的竖向位移更为全面，且易于现场测定、便于检验、但是目前这方面的研究很不成熟。
　　    在面层与基层之间增加级配碎石层
　　采用具有一定厚度的优质级配碎石作为上基层，而半刚性材料作为下卧层，这种上柔下刚式的组合基层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。目前国内将级配碎石作为半刚性基层与沥青面层之间的中间层的设计尚不多。但是与其他方法相比增加级配碎石层的经济性较差
　　    设置应力吸收层
　　应力吸收层具有良好的消解水泥混凝土板、接缝处的应力集中现象。可有效地防止水泥混凝土面板由于温缩及荷载引起的加铺层反射裂缝。其良好的弹性和抗疲劳性能可使水平位移在较宽的范围内分散，降低加铺层内裂缝尖端的应力强度因子幅值，使裂缝不会很快失稳扩展，延缓裂缝反射的速度。
　　    设置隔离层
　　隔离层的做法是清除接缝、裂缝内的杂质和填缝料，在缝两边一定宽度内撒一层石屑或砂，破坏沥青加铺层和旧混凝土路面之间的结合，然后在铺设加铺层。其原理是减少沥青层和旧混凝土层之间的摩擦阻力，正是这个阻力在加铺层中产生了拉应力。可以防止反射裂缝的早期发展，但对于剪切型的反射裂缝却没有作用。
　　结束语
　　从上面的论述，可以知道反射裂缝的产生是不可避免的，关键是怎样延缓反射裂缝的出现，从而延长路面的使用寿命。本文概述了反射裂缝的成因，并且提出相应的一些措施。
　　参考文献
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　　2.李萍萍半刚性基层沥青路面反射裂缝的成因及防治[J]山西建筑2005.5
　　3.杨涛半刚性基层沥青路面产生的机理及防治措施[J]硕士论文
　　4.李庆分断裂力学及工程应用[M]哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社1998.8