高速公路沥青路面反射裂缝防治技术研究

王海燕

（山西路桥集团榆和高速公路有限公司，山西 太原 030006）

1 沥青路面反射裂缝开裂机理分析

我国绝大多数沥青路面采用半刚性基层，而半刚性基层普遍存在缩裂的情况。高速公路基层普遍采用水泥稳定类基层，虽然其缩裂相对较小，但由于施工质量控制不严格、环境因素影响、基层材料干缩和温缩等原因导致沥青路面出现发生裂缝。半刚性基层材料在使用过程中存在干缩情况，混合料拌和压实后，表层水分会不断挥发，基层材料由于受到水化作用、吸附作用、毛细管作用、结晶作用和碳酸化作用等影响，会使水分不断减少，出现干缩。同时，半刚性基层材料由固、液、气三相构成的，在温度变化的过程中会产生变形。

当半刚性基层开裂后，在开裂位置沥青层底的剪应力和温缩应力的综合作用下，沥青面层产生反射裂缝。由于受到这两项应力的影响，会在基层开裂处产生应力集中，进而造成沥青面层的温缩应力加剧。同时，低温条件下沥青面层变硬，弹性降低，进而导致沥青面层反射裂缝形成和发展。

2 沥青路面反射裂缝成因

2.1 温度骤降产生的温缩开裂

当环境温度发生变化时，半刚性基层内部会产生一定的温度应力，当温度应力超过半刚性基层抗拉强度时，基层产生开裂破坏。尤其是当周边环境昼夜温差较大时，基层内部所产生的温度应力增大，导致基层受拉破坏。半刚性基层材料存在一定的线膨胀系数范围，当温度变化较大时，有温度应力所产生的拉应力将大于材料自身的抗拉强度，造成基层产生永久变形，出现收缩开裂。

2.2 施工组织不当造成的开裂

半刚性基层完工后，没有及时进行面层施工，造成基层材料长时间暴露在空气中。在阳光的照射下，基层材料表面失水，温度升高，容易产生开裂。特别是洒布了透层沥青之后的基层，黑色的基层表面更容易吸收热量，在温度应力的长时间作用下，容易出现温度疲劳现象，进而产生开裂。

2.3 原材料质量不合格产生的开裂

通过大量实践经验证明，半刚性基层材料的质量与原材料质量直接相关。因此，在施工过程中对原材料进行抽检，在拌和过程中对基层混合料进行检验，确保其均匀性、水泥剂量等技术指标符合要求。在基层现场施工过程中，基层混合料的运输时间和摊铺、压实质量也会影响基层的施工质量。如果由于水泥剂量不足，骨料含量不足等原因造成的基层承载力不足造成的开裂，通常表现为不规则的龟裂。

2.4 基层养护不当产生的开裂

半刚性基层养护过程中应采用保水保湿的养护，严格控制基层养护的温度和湿度，防止出现干缩和温缩裂缝。基层养护期满即可进行透层洒布，透层一般采用乳化沥青，但应保证乳化沥青的渗入深度，不得低于5mm。另外，不能仅在基层表面出现沥青油膜，这样会降低保湿效果。然而，在实际施工中，由于施工工艺各异，乳化沥青的破乳情况也不同，很多基层表面仅仅是形成了一层薄薄的沥青膜，保湿效果差，造成基层表面出现干缩裂缝。

3 高速公路沥青路面反射裂缝防治措施

3.1 优化沥青面层厚度设计

沥青路面面层的厚度和反射裂缝的产生具有很强的正相关性，适当增加沥青面层的厚度可以降低反射裂缝的产生和扩展。提高沥青面层的厚度，不仅可以增加沥青面层的整体弯曲刚度，还可以降低裂缝两侧在车辆荷载作用时产生的竖向位移差，进而降低车辆荷载作用下所产生的剪应力，降低裂缝处的弯沉量。同时，增加面层厚度，还可以降低温度对面层的影响，降低温度变化所产生的拉应力，减少缩裂。另外，沥青面层厚度的增加还可以提高路面结构的疲劳寿命，但同时也会增加工程造价。通过对大量研究成果进行研究，国际上一致认为将沥青面层厚度设计在15 cm～25 cm之间，可有效预防基层反射裂缝的产生。

3.2 合理选择半刚性基层材料

半刚性基层材料选择不当，会直接影响基层缩裂性能，对材料的级配和水泥剂量进行合理设计，可有效降低干缩和温缩。在半刚性基层施工过程中，严格控制碾压含水量，提高基层压实度，施工后及时进行洒水保湿养护，尽可能减少干缩。同时，基层达到养生期后，即洒布透层沥青，封闭基层表面缝隙，减少水分散失，防止产生干缩。严格进行基层混合料级配设计，合理确定各原材料比例，严格控制材料内部的空隙和塑性指数。另外，在保证基层强度的同时尽可能选用较低的水泥剂量，以减少缩裂。

3.3 合理设置应力吸收层

在沥青面层和基层之间设置应力吸收层，减少反射裂缝所产生的应力，达到预防和延缓反射裂缝出现的目的。常用的应力吸收层有级配碎石层、改性沥青砂、低稠度沥青混凝土中间层和橡胶沥青中间层等结构层，可以吸收基层应力，减少温度和湿度对半刚性基层的影响，缓冲变形，预防并延缓反射裂缝的出现。级配碎石可以有效吸收基层裂缝所产生的应力，还可以起到排水的作用，有效预防和减少反射裂缝。另外，设置下封层可以防止水分下渗，提高基层的稳定性，预防反射裂缝的产生。

3.4 对反射裂缝进行封缝处理

对沥青面层上产生的反射裂缝，应首先进行封缝处理，以防止其进一步发展。首先采用高压气泵将裂缝内的杂物进行彻底清理，并填塞封缝料，防止雨水、雪水和异物渗入到面层甚至基层内部。当反射裂缝宽度小于6 mm 时，可以直接用改性沥青进行油封缝灌缝处理；当反射裂缝宽度大于 6 mm 时，可选用针入度为80～100 的重交沥青与石灰岩矿粉进行填充，二者比例为3：7，并加入适当橡胶粉，提高沥青路面反射裂缝的修补效果。

3.5 基层预切缝

在沥青面层施工前，对半刚性基层按一定间距进行预切缝，以减少沥青面层层底拉应力，预防反射裂缝的产生。对半刚性基层进行预切缝后，反射裂缝仅发生在基层，不会反射到面层。

4 结语

半刚性基层是我国应用最广泛的基层类型，而高速公路沥青面层设计中基本都采用半刚性基层。由于半刚性基层材料自身原因，在使用过程中会产生干缩和温缩，而基层开裂位置所产生的沥青层底的剪应力和温缩应力是沥青面层产生反射裂缝的主要原因。文章从温度、施工组织、原材料质量和基层养护管理等方面对基层开裂产生的影响进行分析，说明了沥青路面反射裂缝的成因。从增加沥青面层厚度、进行半刚性基层材料的选择和级配设计、设置应力吸收层、对反射裂缝进行封缝处理、基层预切缝等方面对沥青路面反射裂缝防治技术进行了重点阐述，可有效减少反射裂缝，降低养护费用，保证行车安全，延长道路使用寿命，具有一定的应用价值。