反射裂缝产生机理是什么？

半刚性基层沥青路面由于具有强度高、造价低、整体性及水稳定性好等优点，在我国公路建设中得到了广泛的运用；但半刚性基层在运营期间易产生干缩裂缝和低温收缩裂缝，在交通荷载和温度荷载的重复作用下，半刚性基层的这种收缩裂缝很容易扩展到沥青面层而形成反射裂缝。反射裂缝一旦产生，不仅影响路面的美观和行车舒适性，更重要的是大大的缩短了路面的使用寿命。关于沥青路面断裂分析的理论及抗裂，国内外已开展了大量的研究工作。由于断裂力学较好的反映了结构内部存在的裂缝之类缺陷，因此在路面反射裂缝的分析方面得到了较好的应用。目前采用断裂力学对反射裂缝的研究主要集中在缝端应力状态及缝端应力强度因子的计算上，通过对比不同防裂措施及材料的缝端应力或应力强度因子对防裂效果进行计算比较：而对疲劳寿命的计算及疲劳寿命与路面结构参数的关系研究较少。可以采用断裂力学有限元模型，通过疲劳断裂分析，对温度荷载作用下疲劳断裂寿命进行了计算；同时对不同面层厚度和模量情况下疲劳断裂寿命进行了计算比较，为防裂材料和防裂结构的选择提供了理论依据

由于旧水泥混凝土路面板接、裂缝处不能承受拉应力和剪应力，所以裂缝和接缝顶面的沥青罩面层嘴荣以受到损伤，因此反射裂缝一般情况下与旧水泥混凝土板的裂缝和接缝相对应。如果沥青罩面层与旧路面板之间有较好的粘结性能那么造成反射裂缝可能有如下两种情况：

1.反射裂缝是旧路面上裂缝处应力集中作用的直接结果，集中的应力使得裂缝直接扩展进入罩面层。一般认为，反射裂缝的产生和发展是由于旧水泥路面板的移动所造成的，而这些移动又主要来源于温度变化、行驶车辆及两者的综合作用。由温度变化引起的反射裂缝常常称之为温度型反射裂缝，相应地由行车荷载引起的反射裂缝称之为荷载型反射裂缝

[2] 温度度型反射裂缝：外部环境对混凝土路面温度的影响可以按日变化温度和年变化温度来考虑。在年变化温度作用下，由于作用周期较长，沥青罩面层的顶面与底面温度较接近。在寒冷的季节，旧混凝土板产生收缩变形，在沥青罩面层内产生拉应力；在炎热的夏季，旧混凝土板膨胀，在沥青罩面层中产生压应力。在日变化温度作用下，沥青罩面层顶面温度变化较大，底面温度变化较小，使沥青罩面层出现翘曲变形。随着温度的下降，在罩面层顶面产生拉应力，底面产生压应力。温度变化越大、越快，产生的应力越大，罩面层越容易开裂。

荷载型反射裂缝：当汽车荷载驶经接缝时，可分为3个过程：①轴载位于接缝一侧时，接缝两侧产生较大的相对位移，在罩面层中造成较大的剪切应力；②轴载位于接缝顶面时，两板无相对位移或相对位移较小，罩面层主要承受弯拉应力作用；③轴载驶离接缝时，在罩面层内产生与第Y次方向相反的剪切应力，在整个过程中罩面层受到两次剪切一次弯曲，而且是连续的。如果接缝处设有传力杆，基层刚度大且无脱空，那么上述3个过程区分不明显

2.当通过某种方式消除了旧路面板上接裂缝应力集中的影响，接裂缝的第二个“作用”就是在车辆荷载的作用下使罩面结构在裂缝处产生最da de 的弯沉，相应地在罩面层中产生最da的应力，从而使接裂缝顶部的沥青罩面层成为反射裂缝产生的最可能部位

反射裂缝扩展

传统的强度理论认为，当沥青罩面层中某点的临界应力超过沥青混凝土本身的极限强度时，沥青罩面层即达到破坏状态。实际上并非如此，沥青罩面层中的反射裂缝从其产生到整个路面破坏，中间要经历一个裂缝扩展阶段，即反射裂缝在罩面层厚度方向上的纵向扩展和在其表面的横向扩展。

反射裂缝的纵向扩展

断裂力学认为，裂缝的扩展有三种位移模式：张开模式、剪切模式和撕开模式。其中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是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，当车轮驶在裂缝之前和之后的位置时，以剪切模式影响反射裂缝。撕开模式在罩面层中不常出现。与张开模式相对应的温度型反射裂缝通常产生于罩面层的底部，而后向上逐渐扩展到罩面层顶面。Rigo等人应用SAPLI5程序模拟温度应力作用下反射裂缝的扩展路径，几乎是垂直向上扩展的，但当气温非常低时，Haas认为，裂缝产生在罩面层的顶面和底面，而后向罩面层中间扩展，裂缝的这种扩展方式在Button的“罩面试验”中得到验证。对于正荷载作用下的张拉位移模式所对应的反射裂缝，一般产生于罩面层的底面，在周期性荷载的作用下垂直向上扩展。Brown和Caltabiano在室内试验都证实了裂缝的这种扩展模式。在偏荷载作用时，反射裂缝以剪切模式在罩面层中向上扩展，Rigo等人对其扩展路径进行了分析，认为裂缝在罩面层中是沿45.角的方向向上扩展的。当车轮荷载（偏荷载）和温度应力共同作用于复合罩面结构时，Rigo等人的分析结果显示，裂缝的扩展介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途径更垂直一些

[2] 反射裂缝的横向扩展

反射裂缝在瞬间是不可能贯穿整个路面宽度，除非在应力作用时，裂缝的长度已经等于或大于相对整个路面宽度的临界长度（这里的临界长度是指当裂缝的长度接近或大于该长度时，裂缝的扩展非常快而且是不稳定的）。较为合理的发展过程是裂缝首先在路表面某些位置产生，然后再向两侧扩展。一般情况下，反射裂缝多出现在轮迹处，因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车道上的，尤其在渠化交通的道路上。与罩面层开裂有关的问题是环境因素的负效应，反射裂缝一经出现，水分的浸入、氧化以及行车的反复作用，常常使得反射裂缝加速向四周扩展，即使裂缝贯穿整个路面宽度，也不会立即影响到行车的舒适性。同时，如果在罩面层与旧路面板之间加入了防反措施，如土工织物、SAMI等不透水材料，即使反射裂缝出现在罩面层顶面，如果这些不透水材料仍不破列，那么就可以减少环境因素的影响，使罩面层保持在一定的使用水平，直到反射裂缝处的材料出现恶化。因此，即使罩面层中出现了裂缝，路面并不就因此而“破坏”了，如何定义路面的损坏将直接关系到罩面层的设计寿命

摊铺方法

沥青混合料配比搅拌之后，下一道工序就是进行沥青混合料的摊铺工作。在这个环节中，要注意以下几个重要的方面：首先，在进行路面沥青摊铺之前，一定要清除路面基层上的杂物，保证路面基层的干燥、干净。同时，要保证基层路面密实度、厚度的合理性，为沥青摊铺工作奠定重要的前提基础。在基本路面的整理中，要及时休整基层路面存在的坑槽、松散等问题；其次，进行粘层、透层沥青的浇洒工作。在施工过程中，为了能够更好地保证基层和面层粘结好，在面层铺筑工作的5-8个小时之前，要用1.0-1.2kg/m2的沥青量对基层表面进行浇注，这样就有利于面层和基层的相互粘合。如果路面的基层是水泥混凝土路面或者是陈旧的沥青路面，为了保证面层和基层的粘合，要在旧路面上喷洒一层粘度比较大的沥青；第三个步骤是摊铺沥青混合料。在沥青混合料的摊铺过程中，沥青混合料摊铺机摊铺的过程是自动倾卸汽车将沥青混合料卸到摊铺机料斗后，然后根据沥青路面的基本情况，通过链式传送器将混合料往后传到螺旋摊铺器，随着摊铺机不断往前移动，螺旋摊铺器即在摊铺带宽度上均匀地摊铺混合料，沥青混合料摊铺之后，然后用振捣器进行振动挤压，最后通过熨平板整平。

路面压实

沥青混合料进行摊铺工序之后，就进入了压实环节。沥青混合料的压实是沥青路面施工的重要方面，是非常重要的一道工序，在路面压实的过程中，一定要配备充足的大吨位的压实设备，尽量选用当前最为先进的双轮振动压路机。

沥青路面的压实环节一般包括以下几个方面：路面的初压、路面的复压以及路面的终压。首先，路面的初压。初压是路面压实的首要环节，本环节一般是在混合料摊铺之后直接进行的，此时的温度较高，一般先采用振捣器进行振动挤压，振动之后关闭振动装置，进行慢慢的碾压2-3遍，初压环节的温度一般保持在110—140摄氏度之间。所以说，只要吨位比较小的压实设备就能够起到很好的效果。一般情况下，采用6—8吨位的双钢轮压路机就可以。在碾压的过程中，驱动轮要匀速前进，后退的时候要按照前进时候的碾引移动。在沥青路面进行初压的时候，初压后要有相关的技术人员对路面的平整度、路拱进行检查，一旦发现问题要立刻纠正。如果在路面碾压过程中出现推移现象，这个时候可以等到温度变低之后再进行碾压，如出现横向裂纹，应检查原因并及时采取纠正措施。其次，路面的复压。路面的复压是压实环节的重要阶段，通过复压主要是保证沥青混料的稳定成型，所以说，复压环节一般是在高温下并紧跟初压工序之后进行的。通常情况下，路面的复压环节温度应该保持在120—130摄氏度。一般是通过双轮振动压路机进行路面的碾压，在碾压方式上可以采用与初压相同的方法，碾压的次数应该在6次以上，只有这样才能够保证路面的稳固和结实；再次，沥青路面终压。终压是消除轮迹、缺陷和保证面层有较好平整度的最后一步。由于终压要消除复压过程中面层遗留的不平整，又要保证路面的平整度，因此，沥青混合料也需要在较高但又不能过高的碾压温度下结束碾压。终压结束时的温度应该大于90摄氏度。在路面终压的环节里，终压常使用静力双轮压路机并应紧接在复压后进行，碾压遍数为 2 ～3 遍。通过路面初压、复压、终压三个方面的相互结合，进而保证沥青路面的光滑、稳定和厚实，提高了沥青路面的整体质量。