浅析半刚性基层沥青路面反射裂缝

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1、浅析半刚性基层沥青路面反射裂缝摘要：描述了半刚性基层和沥青面层材料与产生裂缝相关的力学性质，对沥青面层产生反射裂缝的过程进行了分析。为了减少市政道路反射裂缝的发生，从结构设计角度提出了相关建议。关键词：市政道路；半刚性基层；反射裂缝；应力1前言在市政道路中，半刚性基层沥青路面已经是一种非常成熟和普及的道路结构形式。因为其表面平整、行车舒适、耐磨、噪音小、施工周期短、养护维修简捷等特点，而得到各地区的广泛应用。同时，因为半刚性基层与柔性的沥青面层的结构组合而产生的反射裂缝问题也日益凸显。无论是新建的道路还是旧路铳刨重新

2、罩面的沥青面层，在经过几个冷暖季交替后都会出现不同程度的反射裂缝。2半刚性基层的裂缝成因分析2.1半刚性基层材料的力学特征[1]2.1.1干燥收缩特征：半刚性材料经过拌合压实后，由于水分挥发和混合料内部的水化作用，混合料的水分会不断减少。由此发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间水的作用和碳化收缩作用等会引起半刚性材料体积收缩。半刚性材料的干缩特性大小与结合料的类型、剂量、被稳定材料类别、粒料含量、小于0.5mm的细颗粒的含量和龄期有关。2.1.2温度收缩特征：半刚性材料是由固相、液相和气

3、相组成，会随着外部环境温度的升降而产生体积的胀缩。半刚性材料的外观胀缩性是三相不同的温度收缩性的综合效应结果。原材料中砂粒以上颗粒的温度收缩系数较小，粉粒以下的颗粒温度收缩性较大。2.1.3疲劳特征：半刚性基层材料具有明显的疲劳特性。在一定的应力条件下，材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度，强度越大刚度越小，其疲劳寿命就越长。2.2半刚性基层由于温度收缩和干燥收缩产生裂缝半刚性基层的温度收缩与干燥收缩一般同时发生，所以其胀缩率是温度与湿度相互作用的综合效应。半刚性基层一般在高温季节期间施工，成型初期内部含水量大，且未

4、被沥青面层封闭。此时基层内部的水分必然要蒸发，从而发生由表及里的干燥收缩。同时，环境温度存在昼夜温差，所以，修建初期的半刚性基层同时受到干燥收缩和由昼夜温差引起的温度胀缩疲劳的综合作用，这个阶段是以干燥收缩为主、温度收缩为辅的综合过程。经过一定龄期的养生，半刚性基层铺筑沥青面层后，由于基层内相对湿度增大，使材料的含水量有所回升且趋于平衡，这个时期半刚性基层的收缩主要是温度收缩作用。含粉料较多的半刚性基层材料以干缩为主，含集料半刚性基层较多的材料以温缩为主。在温度收缩和干燥收缩的综合作用下，半刚性基层内部产生的应力大于

5、其本身的抗拉强度时就会产生收缩裂缝。2.3重交通荷载作用下产生裂缝半刚性基层作为道路的承重层，重交通对基层的影响非常大。在重载作用下，半刚性基层会因为其本身强度不足以承受过大的弯拉应力而产生裂缝。2.4应力疲劳作用产生裂缝在正常使用情况下，由于半刚性基层材料的抗拉强度远小于其抗压强度，在车辆荷载❷收缩应力的重复作用下，结构层底部的弯拉应力（应变）超过其疲劳强度（它较一次荷载作用的极限小得多）时，基层底便产生裂缝，并逐渐向表面发展。这种裂缝开始大都是细而短的横向开裂。结构层达到临界疲劳状态时所承受的荷载重复作用次数为疲

6、劳寿命。其大小主要取决于所受到的重复应力（应变）的大小，同时与结构层的环境因素有关。3基层裂缝反射到沥青面层的原因分析2.1沥青混合料的基本力学性质[2]3.1.1沥青混合料的强度：沥青路面面层处于三向应力状态，各点的应力状态不仅随坐标变动，且随车轮荷载的运动而变化。沥青混合料抵制破坏的强度指标主要有三个方面：剪切强度、断裂强度、临界应变。3.1.2沥青混合料的粘弹性性质：沥青混合料是一种典型的弹、粘、塑性综合体，在低温小变形范围内接近线弹性体，在髙温大变形活动范围内表现为粘塑性体，在通常温度的过渡范围内则为一般粘弹

7、性体。粘弹性材料力学性能基本特征表现在以下方面：1）应力应变关系的曲线及其不可逆性。2）对加载速度（时间效应）和试验温度（温度效应）的依赖性（如图l）o3）具有十分明显的蠕变和应力松弛特征。2.1.3影响沥青面层抗反射裂缝能力的因素[3]1）沥青的稠度和氧化速度。沥青稠度是延缓反射裂缝的一个重要因素，沥青的温度敏感性、周围的气候条件、沥青用量及抵抗硬化的能力都影响裂缝发展通过沥青面层的速度。在沥青中加硫可使沥青混合料在高温时有足够的稳定性，同时降低低温劲度，以抵抗冬季的反射裂缝。反射裂缝出现的迟早，部分地取决于沥青的

8、氧化速度。沥青混合料采用低稠度的（针入度200~300）优质沥青，在混合料拌合过程中，保证沥青不过多氧化（温度不过高和加温时间不过长），可以增加沥青面层材料抗拉开裂性能。2）沥青混合料的空隙率。空隙率明显影响沥青混合料的疲劳寿命，高质量的压实可延缓裂缝的展开，还可以减轻路面使用过程中沥青的硬化。3）混合料中沥青的含量。增加沥青的含量，可以提高沥