【摘 要】本文阐述了旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝产生的机理，提出了几种有效控制沥青加铺层反射裂缝的技术方法。 【关键词】水泥；沥青；路面；反射裂缝 在旧水泥路面改建工程中，直接在原有水泥混凝土路面上铺筑沥青罩面层是既经济有快捷的一种方法。但是，旧水泥混凝土路面层的接缝或发展性裂缝往往在通车数年内会很快反射到沥青加铺层上，即形成反射裂缝。反射裂缝形成后受环境因素影响进一步发展，将会影响基层和面层，缩短沥青面层的使用寿命，因此，采用何种技术来延缓与减少反射裂缝的发生和发展是旧水泥混凝土路面沥青加铺技术的关键。 1.反射裂缝的形成机理 由于原水泥混凝土面层在接缝或裂缝附近位移的存在，而引起接缝或裂缝处沥青加铺层内出现应力集中，从而造成沥青加铺层的反射裂缝。接缝或裂缝附近产生位移的原因，主要是因为环境温度的变化而引起的原混凝土面板的水平方向伸缩和因为外荷载作用而引起的原混凝土面板边缘的竖向弯沉。 按形成原因，反射裂缝按裂缝可以划分为张开型反射裂缝和剪切型反射裂缝。 1.1张开型反射裂缝 张开型反射裂缝可分为两种。第一种是由于年温度变化引起的反射裂缝，如图1。由于沥青混凝土加铺层黏附在原混凝土面板上，原混凝土路面板因年温度变化而收缩（或伸展）时，会带动沥青混凝土加铺层出现相应的收缩（或伸展）变形，使得接缝处沥青加铺层随着水泥混凝土路面板产生收缩（或伸展），从而引起了张开型反射裂缝。 第二种是由于昼夜温差导致的反射裂缝，如图2。由于昼夜温度的变化使温度在沥青加铺层和原水泥混凝土路面板中的不均匀分布，并且由于不同材料具有不同的热膨胀系数，从而造成了水泥混凝土板及沥青加铺层的收缩及翘曲，使沥青混凝土加铺层产生了张开型反射裂缝。 图1 年温度变化引起的张开型反射裂缝 图2 昼夜温差引起的张开型反射裂 1.2剪切型反射裂缝 剪切型反射裂缝，如图3，是由于车轮外荷载经过原混凝土面板间的接缝时，先经过的混凝土面板先向下弯沉，之后后经过的混凝土面板再向下弯沉，同时先经过的混凝土面板回复弹起，导致原混凝土面板接缝两侧的板端出现弯沉差，使处于混凝土面板间接缝上方的沥青加铺层混凝土经受较大的弯拉应力和剪切应力，当这种弯拉应力和剪切应力超过加铺层沥青混凝土的弯拉强度或抗剪强度时，沥青加铺层便会出现反射裂缝。当原混凝土路面板的厚度越薄，板间接缝的传荷能力越弱，基层的刚度越小时，车辆荷载作用下的弯沉差就会越大，因此，沥青混加铺层出现反射裂缝可能就会越大。 图3 车辆荷载引起的剪切型反射裂缝 我国幅员辽阔，各地区的温度、交通条件以及路面结构状况差异很大，因而，引起沥青加铺层反射裂缝发生的原因也各不相同。有些地区沥青加铺层产生的反射裂缝主要是由温度原因引起的，而有些地区沥青加铺层产生的反射裂缝主要是荷载作用引起的，还有些地区沥青加铺层反射裂缝的产生是温度和荷载共同作用所造成的。 针对主要因温度原因而产生反射裂缝的情况，在选择沥青加铺技术时，可以选择采用降低加铺层与原混凝土路面板间黏附阻力或者增加沥青加铺层抗拉强度的技术方案；针对主要因荷载作用而产生反射裂缝的情况，在选择沥青加铺技术时，可以选择采用降低原混凝土板间接缝处边缘弯沉量或者增加沥青加铺层抗弯拉强度和抗剪切强度的技术方案。在施工工程中，要根据改建公路的具体情况，分析可能引起沥青加铺层反射裂缝的主要原因，有针对性地提出防止或减少反射裂缝发生、发展的技术措施。 反射裂缝在沥青加铺层中产生的初期对路面的使用性能影响并不大，但随着时间的发展，雨水或雪水会随着反射裂缝渗入到路面结构各层，尤其是裂缝附近的土基含水量将会明显加大，甚至饱和，以至于明显降低路面结构的承载能力，在大量行车荷载反复作用下，加铺层结构将会产生冲刷和卿泥现象，导致裂缝两侧沥青加铺层发生碎裂，加铺层将出现较大的垂直相对位移，影响路面的使用性能，这将加速路面的破坏，降低路面结构的使用寿命。 2.反射裂缝的控制方法 应采取有效的技术措施和控制方法来防止和减少沥青加铺层反射裂缝，如锯切横缝、增加加铺层厚度、设置裂缝缓解层、破碎和稳固原混凝土板、设置夹层等。 2.1锯切横缝 锯切横缝技术是在旧水泥混凝土路面板之间的接缝位置对应的沥青加铺层上预先切出一条横缝，来阻止反射裂缝发生的一种沥青加铺技术。这种加铺方法，可以控制不规则裂缝的发生。采用这种技术要做好接缝的密封工作，用专用的路用密封材料缝填塞锯切的横缝，以保持沥青面层锯切的横缝的密封性。锯切横缝的加铺技术适用于旧混凝土路面结构状况良好、面板之间的接缝处板边弯沉量较小的混凝土路面。 2.2增加加铺层厚度 增加加铺层厚度这种技术措施在国外的旧水泥混凝土路面改建工程中应用较多。通过增加沥青混凝土加铺层厚度，可以减少原水泥混凝土面板面温度收缩的对加铺层的影响，降低加铺层的拉应力；同时，增加沥青加铺层厚度还可以增加路面结构的弯曲刚度，从而使混凝土板间接缝处的弯沉差降低，以减少沥青加铺层的剪切应力，以达到延长路面使用寿命的目的。 2.3设置裂缝缓解层 设置裂缝缓解层的加铺技术是通过铺设大粒径沥青混合料的方法来防止沥青加铺反射裂缝发生与发展的一种技术措施。裂缝缓解层的沥青混合的矿料最大粒径在25～53mm之间，混合料具有较大空隙，一般空隙率在25%～35%之间。 裂缝缓解层所用的沥青混合料的特点是大粒径矿料含量多、空隙率较大、沥青的含量少。这种结构可以使旧水泥混凝土板间释放的应变能得到充分的吸收，使接缝处的沥青加铺层的应力集中减小，从而延缓反射裂缝向上发展的速度。 2.4破碎和稳固原混凝土板 破碎和稳固原混凝土板的技术是采用专用的混凝土破碎机，将水泥混凝土板破碎成一定尺寸的碎块，然后用压实设备在破碎的混凝土面板上碾压，使破碎的混凝土面板稳固地坐落在原路面基层上，破碎的混凝土面与原路面基层顶面之间无空隙。破碎与稳固技术适用于旧混凝土面板的损坏严重、断板率较高的情况。 破碎后的水泥混凝土板的变成很多小的板块，在温度下降时小的混凝土板块收缩位移明显降低，从而使沥青加铺层的拉应力也大大降低。在原水泥混凝土面板破碎和固定之前，应清除混凝土板接缝（或裂缝）内的杂物；在摊铺沥青混合料加铺层前，需填补所有裂缝、接缝和不平处。 2.5设置夹层 在旧水泥混凝土面板与沥青加铺层之间设置夹层，可以使沥青加铺层的应力或应变因为远离应力集中区域的接缝端而降低，并且改变沥青加铺层的抗拉和抗剪能力，从而有效阻断了旧混凝土板反射裂缝向上发展的速度。夹层可以根据材料与工艺的不同划分为不同的种类，目前，国内较为常用的夹层主要有三类：土工织物夹层、橡胶沥青应力吸收层、格栅等。 3.结束语 反射裂缝是沥青加铺层早期破坏的最主要原因，采用何种沥青加铺结构是防止或延缓反射裂缝发生与发展，提高沥青加铺层使用寿命的关键。本文对沥青加铺层反射裂缝产生的机理进行了分析，通过采用锯切横缝、增加加铺层厚度、设置裂缝缓解层、破碎和稳固原混凝土板、设置夹层等技术方法可有效减少旧水泥混凝土路面沥青加铺层的反射裂缝的发生与发展。
【摘 要】本文阐述了旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝产生的机理，提出了几种有效控制沥青加铺层反射裂缝的技术方法。 【关键词】水泥；沥青；路面；反射裂缝 在旧水泥路面改建工程中，直接在原有水泥混凝土路面上铺筑沥青罩面层是既经济有快捷的一种方法。但是，旧水泥混凝土路面层的接缝或发展性裂缝往往在通车数年内会很快反射到沥青加铺层上，即形成反射裂缝。反射裂缝形成后受环境因素影响进一步发展，将会影响基层和面层，缩短沥青面层的使用寿命，因此，采用何种技术来延缓与减少反射裂缝的发生和发展是旧水泥混凝土路面沥青加铺技术的关键。 1.反射裂缝的形成机理 由于原水泥混凝土面层在接缝或裂缝附近位移的存在，而引起接缝或裂缝处沥青加铺层内出现应力集中，从而造成沥青加铺层的反射裂缝。接缝或裂缝附近产生位移的原因，主要是因为环境温度的变化而引起的原混凝土面板的水平方向伸缩和因为外荷载作用而引起的原混凝土面板边缘的竖向弯沉。 按形成原因，反射裂缝按裂缝可以划分为张开型反射裂缝和剪切型反射裂缝。 1.1张开型反射裂缝 张开型反射裂缝可分为两种。第一种是由于年温度变化引起的反射裂缝，如图1。由于沥青混凝土加铺层黏附在原混凝土面板上，原混凝土路面板因年温度变化而收缩（或伸展）时，会带动沥青混凝土加铺层出现相应的收缩（或伸展）变形，使得接缝处沥青加铺层随着水泥混凝土路面板产生收缩（或伸展），从而引起了张开型反射裂缝。 第二种是由于昼夜温差导致的反射裂缝，如图2。由于昼夜温度的变化使温度在沥青加铺层和原水泥混凝土路面板中的不均匀分布，并且由于不同材料具有不同的热膨胀系数，从而造成了水泥混凝土板及沥青加铺层的收缩及翘曲，使沥青混凝土加铺层产生了张开型反射裂缝。 图1 年温度变化引起的张开型反射裂缝 图2 昼夜温差引起的张开型反射裂 1.2剪切型反射裂缝 剪切型反射裂缝，如图3，是由于车轮外荷载经过原混凝土面板间的接缝时，先经过的混凝土面板先向下弯沉，之后后经过的混凝土面板再向下弯沉，同时先经过的混凝土面板回复弹起，导致原混凝土面板接缝两侧的板端出现弯沉差，使处于混凝土面板间接缝上方的沥青加铺层混凝土经受较大的弯拉应力和剪切应力，当这种弯拉应力和剪切应力超过加铺层沥青混凝土的弯拉强度或抗剪强度时，沥青加铺层便会出现反射裂缝。当原混凝土路面板的厚度越薄，板间接缝的传荷能力越弱，基层的刚度越小时，车辆荷载作用下的弯沉差就会越大，因此，沥青混加铺层出现反射裂缝可能就会越大。 图3 车辆荷载引起的剪切型反射裂缝 我国幅员辽阔，各地区的温度、交通条件以及路面结构状况差异很大，因而，引起沥青加铺层反射裂缝发生的原因也各不相同。有些地区沥青加铺层产生的反射裂缝主要是由温度原因引起的，而有些地区沥青加铺层产生的反射裂缝主要是荷载作用引起的，还有些地区沥青加铺层反射裂缝的产生是温度和荷载共同作用所造成的。 针对主要因温度原因而产生反射裂缝的情况，在选择沥青加铺技术时，可以选择采用降低加铺层与原混凝土路面板间黏附阻力或者增加沥青加铺层抗拉强度的技术方案；针对主要因荷载作用而产生反射裂缝的情况，在选择沥青加铺技术时，可以选择采用降低原混凝土板间接缝处边缘弯沉量或者增加沥青加铺层抗弯拉强度和抗剪切强度的技术方案。在施工工程中，要根据改建公路的具体情况，分析可能引起沥青加铺层反射裂缝的主要原因，有针对性地提出防止或减少反射裂缝发生、发展的技术措施。 反射裂缝在沥青加铺层中产生的初期对路面的使用性能影响并不大，但随着时间的发展，雨水或雪水会随着反射裂缝渗入到路面结构各层，尤其是裂缝附近的土基含水量将会明显加大，甚至饱和，以至于明显降低路面结构的承载能力，在大量行车荷载反复作用下，加铺层结构将会产生冲刷和卿泥现象，导致裂缝两侧沥青加铺层发生碎裂，加铺层将出现较大的垂直相对位移，影响路面的使用性能，这将加速路面的破坏，降低路面结构的使用寿命。 2.反射裂缝的控制方法 应采取有效的技术措施和控制方法来防止和减少沥青加铺层反射裂缝，如锯切横缝、增加加铺层厚度、设置裂缝缓解层、破碎和稳固原混凝土板、设置夹层等。 2.1锯切横缝 锯切横缝技术是在旧水泥混凝土路面板之间的接缝位置对应的沥青加铺层上预先切出一条横缝，来阻止反射裂缝发生的一种沥青加铺技术。这种加铺方法，可以控制不规则裂缝的发生。采用这种技术要做好接缝的密封工作，用专用的路用密封材料缝填塞锯切的横缝，以保持沥青面层锯切的横缝的密封性。锯切横缝的加铺技术适用于旧混凝土路面结构状况良好、面板之间的接缝处板边弯沉量较小的混凝土路面。 2.2增加加铺层厚度 增加加铺层厚度这种技术措施在国外的旧水泥混凝土路面改建工程中应用较多。通过增加沥青混凝土加铺层厚度，可以减少原水泥混凝土面板面温度收缩的对加铺层的影响，降低加铺层的拉应力；同时，增加沥青加铺层厚度还可以增加路面结构的弯曲刚度，从而使混凝土板间接缝处的弯沉差降低，以减少沥青加铺层的剪切应力，以达到延长路面使用寿命的目的。 2.3设置裂缝缓解层 设置裂缝缓解层的加铺技术是通过铺设大粒径沥青混合料的方法来防止沥青加铺反射裂缝发生与发展的一种技术措施。裂缝缓解层的沥青混合的矿料最大粒径在25～53mm之间，混合料具有较大空隙，一般空隙率在25%～35%之间。 裂缝缓解层所用的沥青混合料的特点是大粒径矿料含量多、空隙率较大、沥青的含量少。这种结构可以使旧水泥混凝土板间释放的应变能得到充分的吸收，使接缝处的沥青加铺层的应力集中减小，从而延缓反射裂缝向上发展的速度。 2.4破碎和稳固原混凝土板 破碎和稳固原混凝土板的技术是采用专用的混凝土破碎机，将水泥混凝土板破碎成一定尺寸的碎块，然后用压实设备在破碎的混凝土面板上碾压，使破碎的混凝土面板稳固地坐落在原路面基层上，破碎的混凝土面与原路面基层顶面之间无空隙。破碎与稳固技术适用于旧混凝土面板的损坏严重、断板率较高的情况。 破碎后的水泥混凝土板的变成很多小的板块，在温度下降时小的混凝土板块收缩位移明显降低，从而使沥青加铺层的拉应力也大大降低。在原水泥混凝土面板破碎和固定之前，应清除混凝土板接缝（或裂缝）内的杂物；在摊铺沥青混合料加铺层前，需填补所有裂缝、接缝和不平处。 2.5设置夹层 在旧水泥混凝土面板与沥青加铺层之间设置夹层，可以使沥青加铺层的应力或应变因为远离应力集中区域的接缝端而降低，并且改变沥青加铺层的抗拉和抗剪能力，从而有效阻断了旧混凝土板反射裂缝向上发展的速度。夹层可以根据材料与工艺的不同划分为不同的种类，目前，国内较为常用的夹层主要有三类：土工织物夹层、橡胶沥青应力吸收层、格栅等。 3.结束语 反射裂缝是沥青加铺层早期破坏的最主要原因，采用何种沥青加铺结构是防止或延缓反射裂缝发生与发展，提高沥青加铺层使用寿命的关键。本文对沥青加铺层反射裂缝产生的机理进行了分析，通过采用锯切横缝、增加加铺层厚度、设置裂缝缓解层、破碎和稳固原混凝土板、设置夹层等技术方法可有效减少旧水泥混凝土路面沥青加铺层的反射裂缝的发生与发展。