半刚性基层沥青路面反射裂缝处治措施

豆阿龙，黄园园

(河南中宇交通科技发展有限责任公司，河南 郑州 450016)

0 引言

近年来，我国经济快速发展，公路工程建设也取得了令人瞩目的成绩，目前，我国基本上形成了较为完善的公路网络。然而，由于行车荷载和自然环境的长期作用，伴随交通量的与日俱增，超载、重载现象的频频出现，很多道路沥青路面发生了早期病害，常见病害形式有裂缝、车辙、泛油等，若不及时处理，势必会严重影响路面行车舒适性和安全性。半刚性基层是沥青路面主要基层形式，其特点突出，可满足公路建设技术和经济方面的需要。但在大量实践中发现，半刚性基层极易出现干缩、温缩裂缝，并会进一步向沥青面层扩展，从而形成反射裂缝，降低路面使用性能。为此，开展半刚性基层沥青路面反射裂缝处治措施具有十分重要的意义。

1 反射裂缝的类型

半刚性基层多采用水硬性材料处治稳定碎石，比如石灰、水泥、粉煤灰等，对于温度、湿度，此类材料敏感性较强，因此，在使用过程中，很容易形成干缩裂缝、低温收缩裂缝，特别是在行车荷载和自然环境的反复作用下，基层裂缝必定会扩展到面层，从而产生反射裂缝。根据反射裂缝的形成机理，可以将其分为两种不同的类型，具体如下。

1.1 荷载型反射裂缝

若车辆行驶至裂缝一侧的情况下，裂缝两侧面将会形成相对切向位移现象，同时，裂缝尖端相对应的面层底部也会形成一定剪应力；若车辆行驶到裂缝顶面的情况下，裂缝两侧面并不会出现切向位移，但裂缝尖端相对应的面层底部却会出现一定弯拉应力。若车辆从裂缝处驶离，必定会形成与车辆行驶至裂缝一侧时的相反剪应力。在整个环节，沥青面层将会承受一次弯曲和二次剪切作用，不仅会形成张开型裂缝，也可能会产生剪切型裂缝。

1.2 温度型反射裂缝

相比荷载型反射裂缝，温度型反射裂缝主要原因在于温度，主要裂缝分为两类：其一，低温收缩开裂；其二，温度疲劳开裂，上述两种开裂基本上都属于张开型裂缝。究其原因在于温度变化，主要原因如下：一方面，当气温迅速下降，或者冬季低温时期，很容易出现基层收缩开裂，这种情况下，裂缝尖端相应的面层底部则会产生一定拉应力，从而导致裂缝面出现背向移动类的裂缝；另一方面，若白天和晚上的温差过大，面层顶部温度将发生很大变化，但是面层底部温度变化却相对很小，这种情况下，极易形成温度梯度，加上基面层材料不同，温缩系数略有差异，面层顶面极易形成拉应力，面层底面却会形成压应力，这种情况下，沥青面层因收缩、翘曲从而形成反射裂缝。

2 反射裂缝的危害

自20世纪70年代后，半刚性基层沥青路面结构得到了广泛的应用。但是，在交通量不断增长的今天，半刚性基层极易出现干缩和低温收缩裂缝，甚至会逐步向沥青面层扩展，并产生反射裂缝，进而降低路面使用性能。对于路面性能和耐久性而言，反射裂缝的危害包括以下几点。

1)在路面上，由于裂缝的存在，路表水极易渗入路面结构内部，严重时雨水也会渗入土基，加上动水压力的影响，雨水持续冲刷路面材料，必定会影响沥青和集料间的粘结作用，或者会降低路基的强度及稳定性。

2)因为裂缝的出现，会影响路面板体的整体性，导致裂缝位置的应力过度集中，向路基顶面传递的应力过大。

3)一旦出现路面裂缝问题，处治不到位，便会大幅增加沥青面层顶面的剪应力和底面的拉应力，从而产生路面病害，比如网裂、坑槽等，严重影响路面使用寿命。

4)在荷载和温度等因素的作用下，沿着裂缝走向，磨耗层极易出现集料、沥青剥落现象，从而产生路面病害，比如坑槽、松散等。

在半刚性基层沥青路面中，反射裂缝是最常见的路面病害，开展反射裂缝研究十分重要，了解其危害性，更有助于提出科学、有效的防治对策。

3 反射裂缝的处治措施

3.1 合理确定面层材料和面层厚度

为了防治反射裂缝，须合理选择面层材料，要求采用的沥青、改性沥青材料具有针入度大、劲度模量高、温度敏感性低等特点，且确保集料级配合理。这样有利于提升面层的抗裂能力。除此之外，对于荷载型反射裂缝而言，面层厚度适当增加，也可起到抑制裂缝扩展的作用。为此，必须合理控制面层。

3.2 加铺土工合成材料

土工合成材料可铺设到土体内部、各层土体之间，通过铺设土工合成材料，能够达到增强土体的效果；同时，也可起到抑制路面裂缝的作用。当土工合成材料铺设之后，由于土工合成材料的隔离作用，基层裂缝尖端的拉应力便无法向面层传递。若在面、基层之间铺设土工格栅，裂缝尖端应力的方向会发生变化，主要是从垂直转变为水平方向，能够达到加筋作用，提升沥青面层的抗拉强度。

3.3 增加柔性基层

强度高、板体性好是半刚性基层的主要特点，在温度、湿度的作用下，半刚性基层很容易出现收缩裂缝，为了改善基层所处温、湿度环境，可以将柔性基层设于面层、基层之间，减少基层温度收缩。目前，常用的柔性基层类型很多，比如开级配沥青稳定碎石、沥青稳定碎石、大粒径沥青稳定碎石等。

3.4 设置应力吸收层

应力吸收层可设置到面、基层之间，以此达到封水、抑制反射裂缝的效果。在应力吸收层设置当中，主要组成材料有橡胶沥青、细集料、改性乳化沥青等，橡胶材料的掺加，可以提高混合料的粘聚力，加上其自身温度敏感性较低，能够与集料充分粘结。由于应力吸收层的应变能力强、模量低，能够起到延缓或抑制反射裂缝的出现。

4 工程概况

某公路工程通行多年，目前路面出现了不同程度的早期病害，经测定，本工程存在半刚性基层反射裂缝。为了解决此类病害，多方商议后，决定铺设橡胶沥青碎石应力吸收层，具体施工流程如下。

1)橡胶沥青制作。橡胶沥青生产制作当中，重点在于温度。一般来讲，在橡胶沥青生产前，需按照规范要求加热基质沥青，要求温度控制在190℃左右，待沥青材料加热后，便可均匀拌和，拌和时须控制好时间，确保拌和均匀。待完成橡胶沥青生产制作后，须及时进行存储，在此环节同样要控制好其温度，保持在190℃～230℃，各项技术指标满足要求。

2)施工准备。施工前，须确保施工材料准备充足，各类材料技术指标均可满足要求，同时处理好路表面，保证无杂物、干净。同时，还要提前配备好施工设备，并做好试机工作，防止出现机械故障，对施工进度造成不利影响。

3)预拌碎石。为了增强碎石、橡胶沥青间的粘结作用，须提前进行预拌碎石施工，保证沥青材料可以均匀裹附到碎石上。

4)洒布橡胶沥青。基面处理之后，便能按量喷洒橡胶沥青材料。在喷洒时，调整好喷洒方向和喷嘴的喷洒量，在整个喷洒过程中，确保喷洒的均匀性，避免漏洒，根据规定要求，须合理控制喷洒量，严禁超标。

5)撒布碎石。喷洒橡胶沥青材料的同时，还需要撒布碎石材料，根据设计要求，控制好碎石用量，若局部出现撒布不均匀现象，须及时处理。

6)碾压施工。撒布完碎石材料后，便可进行碾压施工。根据工程实际情况，可采取25 t轮胎压路机进行施工。压路机数量可根据施工路面面积合理选择，紧随洒布车之后，压路机相距5 m进行施工，碾压遍数为2～3遍。

7)开放交通。待碾压施工后，须及时清理干净施工作业面，确保表面无杂物，以防对层间粘结性能造成不利影响。一般来讲，碾压后养护3 h，便可开放交通，但前期需做好车速控制工作，避免损坏作业面。

8)检测效果。在延缓及抑制反射裂缝当中，为了检验橡胶沥青碎石应力吸收层的防治效果，在施工结束后，采取了钻芯取样法进行测定。对工后旧路面裂缝处取样，取样检测结果为芯样完整，原裂缝处已被修复。由此表明，在防治反射裂缝方面橡胶沥青碎石应力吸收层的应用效果良好。

5 结语

长期以来，沥青路面都是高等级公路最常用的路面形式，而半刚性基层则是沥青路面的主要结构形式。但在通车运行当中，很多路面在通车2～3年便出现了很多病害问题，尤其是裂缝最多，若处理不及时，裂缝将进一步扩展，并发展成反射裂缝，严重危害路面结构的使用性能。为了解决半刚性基层反射裂缝，需要根据工程实际情况，采取切实可行的措施，改善路面使用性能，延长路面使用寿命。