反射型裂縫

舊混凝土路面補(bǔ)強(qiáng)時(shí)常在原有路面上加鋪一層瀝青罩面，當(dāng)混凝土位移產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)瀝青罩面層的抗拉強(qiáng)度時(shí)，罩面層就會(huì)開(kāi)裂，這種裂縫即稱為反射型裂縫。在舊有的水泥混凝土路面的接縫、裂縫處，其上部的新的瀝青混凝土加鋪層在使用的短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的對(duì)應(yīng)裂縫。

在進(jìn)行柔性路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)過(guò)程中，在半剛性基層上鋪筑面層時(shí)，對(duì)等級(jí)較高的道路應(yīng)適當(dāng)加厚面層或鋪設(shè)土工織物或采取其他措施以減輕反射型裂縫。橋梁上也存在裂縫，如群樁基礎(chǔ)，部分樁基出問(wèn)題，導(dǎo)致承臺(tái)開(kāi)裂，墩柱開(kāi)裂。主要原因:一方面在基層成型過(guò)程中，因基層材料失水收縮而形成規(guī)則的橫向裂縫;一方面基層材料因溫度驟降而發(fā)生低溫收縮開(kāi)裂。2100433B

傳統(tǒng)的強(qiáng)度理論認(rèn)為，當(dāng)瀝青罩面層中某點(diǎn)的臨界應(yīng)力超過(guò)瀝青混凝土本身的極限強(qiáng)度時(shí)，瀝青罩面層即達(dá)到破壞狀態(tài)。實(shí)際上并非如此，瀝青罩面層中的反射裂縫從其產(chǎn)生到整個(gè)路面破壞，中間要經(jīng)歷一個(gè)裂縫擴(kuò)展階段，即反射裂縫在罩面層厚度方向上的縱向擴(kuò)展和在其表面的橫向擴(kuò)展。

反射裂縫的縱向擴(kuò)展

斷裂力學(xué)認(rèn)為，裂縫的擴(kuò)展有三種位移模式：張開(kāi)模式、剪切模式和撕開(kāi)模式。其中溫度應(yīng)力對(duì)反射裂縫影響的模式為張開(kāi)模式，行車荷載對(duì)反射裂縫影響的主要模式是張開(kāi)模式和剪切模式。當(dāng)車輪駛經(jīng)裂縫的正上方時(shí)，以張開(kāi)模式來(lái)引起反射裂縫，當(dāng)車輪駛在裂縫之前和之后的位置時(shí)，以剪切模式影響反射裂縫。撕開(kāi)模式在罩面層中不常出現(xiàn)。與張開(kāi)模式相對(duì)應(yīng)的溫度型反射裂縫通常產(chǎn)生于罩面層的底部，而后向上逐漸擴(kuò)展到罩面層頂面。Rigo等人應(yīng)用SAPLI5程序模擬溫度應(yīng)力作用下反射裂縫的擴(kuò)展路徑，幾乎是垂直向上擴(kuò)展的，但當(dāng)氣溫非常低時(shí)，Haas認(rèn)為，裂縫產(chǎn)生在罩面層的頂面和底面，而后向罩面層中間擴(kuò)展，裂縫的這種擴(kuò)展方式在Button的“罩面試驗(yàn)”中得到驗(yàn)證。對(duì)于正荷載作用下的張拉位移模式所對(duì)應(yīng)的反射裂縫，一般產(chǎn)生于罩面層的底面，在周期性荷載的作用下垂直向上擴(kuò)展。Brown和Caltabiano在室內(nèi)試驗(yàn)都證實(shí)了裂縫的這種擴(kuò)展模式。在偏荷載作用時(shí)，反射裂縫以剪切模式在罩面層中向上擴(kuò)展，Rigo等人對(duì)其擴(kuò)展路徑進(jìn)行了分析，認(rèn)為裂縫在罩面層中是沿45.角的方向向上擴(kuò)展的。當(dāng)車輪荷載（偏荷載）和溫度應(yīng)力共同作用于復(fù)合罩面結(jié)構(gòu)時(shí)，Rigo等人的分析結(jié)果顯示，裂縫的擴(kuò)展介于偏荷載和溫度應(yīng)力單獨(dú)作用時(shí)裂縫擴(kuò)展路徑之間，比偏荷載作用時(shí)的裂縫擴(kuò)展途徑更垂直一些 。

反射裂縫的橫向擴(kuò)展

反射裂縫在瞬間是不可能貫穿整個(gè)路面寬度，除非在應(yīng)力作用時(shí)，裂縫的長(zhǎng)度已經(jīng)等于或大于相對(duì)整個(gè)路面寬度的臨界長(zhǎng)度（這里的臨界長(zhǎng)度是指當(dāng)裂縫的長(zhǎng)度接近或大于該長(zhǎng)度時(shí)，裂縫的擴(kuò)展非?？於沂遣环€(wěn)定的）。較為合理的發(fā)展過(guò)程是裂縫首先在路表面某些位置產(chǎn)生，然后再向兩側(cè)擴(kuò)展。一般情況下，反射裂縫多出現(xiàn)在輪跡處，因?yàn)闇囟葘?duì)反射裂縫的影響在整個(gè)路面寬度內(nèi)都是相同的，而行車荷載則是以一定的頻率分布在車道上的，尤其在渠化交通的道路上。與罩面層開(kāi)裂有關(guān)的問(wèn)題是環(huán)境因素的負(fù)效應(yīng)，反射裂縫一經(jīng)出現(xiàn)，水分的浸入、氧化以及行車的反復(fù)作用，常常使得反射裂縫加速向四周擴(kuò)展，即使裂縫貫穿整個(gè)路面寬度，也不會(huì)立即影響到行車的舒適性。同時(shí)，如果在罩面層與舊路面板之間加入了防反措施，如土工織物、SAMI等不透水材料，即使反射裂縫出現(xiàn)在罩面層頂面，如果這些不透水材料仍不破裂，那么就可以減少環(huán)境因素的影響，使罩面層保持在一定的使用水平，直到反射裂縫處的材料出現(xiàn)惡化。因此，即使罩面層中出現(xiàn)了裂縫，路面并不就因此而“破壞”了，如何定義路面的損壞將直接關(guān)系到罩面層的設(shè)計(jì)壽命 。2100433B

除了溫度、行車荷載等外界因素外，路面結(jié)構(gòu)本身特性對(duì)反射裂縫的產(chǎn)生也有一定的影響，它包括：①舊路面與罩面層之間的層間粘結(jié)性能；②舊路面狀況性能參數(shù)（如舊路面板厚度、長(zhǎng)度、接裂縫寬度、損壞狀況、接裂縫的傳荷能力等）；③罩面層結(jié)構(gòu)參數(shù)與材料性能。同濟(jì)大學(xué)的于寶明對(duì)影響反射裂縫產(chǎn)生的各因素進(jìn)行了三維有限元分析，結(jié)果顯示，影響溫度型反射裂縫的主要因素是舊路面與罩面層間的粘結(jié)狀況、罩面層厚度、舊路面板的長(zhǎng)度、縫寬以及水泥混凝土的線收縮系數(shù)。瀝青混凝土與水泥混凝土的模量對(duì)罩面層中溫度型反射裂縫的形成也有一定的影響，舊路面板的厚度、基層模量及其線收縮系數(shù)等其他因素的影響是完全可以忽略的。

對(duì)于彎拉型反射裂縫，在正中荷載作用下，對(duì)罩面層中的應(yīng)力分析結(jié)果表明：正中荷載應(yīng)力隨層間界面模量的減小而增大，隨罩面層厚度的增加而減小，其他因素的影響是較小的。

影響剪切型反射裂縫最主要的因素有：舊路面與罩面層間的粘結(jié)性能、罩面層的勁度模量、罩面層的厚度、舊路面板接裂縫的寬度、舊路面板的厚度以及基層模量。舊路面板的剛度對(duì)剪切型反射裂縫的產(chǎn)生也有一定的影響，舊路面板的長(zhǎng)度等因素的影響是完全可以忽略的 。