反射型裂縫簡介

舊混凝土路面補強時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)力超過瀝青罩面層的抗拉強度時，罩面層就會開裂，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間內(nèi)出現(xiàn)的對應(yīng)裂縫。

在進(jìn)行柔性路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計過程中，在半剛性基層上鋪筑面層時，對等級較高的道路應(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)，部分樁基出問題，導(dǎo)致承臺開裂，墩柱開裂。主要原因:一方面在基層成型過程中，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)生低溫收縮開裂。2100433B

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

反射裂縫的縱向擴展

斷裂力學(xué)認(rèn)為，裂縫的擴展有三種位移模式：張開模式、剪切模式和撕開模式。其中溫度應(yīng)力對反射裂縫影響的模式為張開模式，行車荷載對反射裂縫影響的主要模式是張開模式和剪切模式。當(dāng)車輪駛經(jīng)裂縫的正上方時，以張開模式來引起反射裂縫，當(dāng)車輪駛在裂縫之前和之后的位置時，以剪切模式影響反射裂縫。撕開模式在罩面層中不常出現(xiàn)。與張開模式相對應(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展路徑，幾乎是垂直向上擴展的，但當(dāng)氣溫非常低時，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展，裂縫的這種擴展方式在Button的“罩面試驗”中得到驗證。對于正荷載作用下的張拉位移模式所對應(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展。Brown和Caltabiano在室內(nèi)試驗都證實了裂縫的這種擴展模式。在偏荷載作用時，反射裂縫以剪切模式在罩面層中向上擴展，Rigo等人對其擴展路徑進(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，Rigo等人的分析結(jié)果顯示，裂縫的擴展介于偏荷載和溫度應(yīng)力單獨作用時裂縫擴展路徑之間，比偏荷載作用時的裂縫擴展途徑更垂直一些 。

反射裂縫的橫向擴展

反射裂縫在瞬間是不可能貫穿整個路面寬度，除非在應(yīng)力作用時，裂縫的長度已經(jīng)等于或大于相對整個路面寬度的臨界長度（這里的臨界長度是指當(dāng)裂縫的長度接近或大于該長度時，裂縫的擴展非?？於沂遣环€(wěn)定的）。較為合理的發(fā)展過程是裂縫首先在路表面某些位置產(chǎn)生，然后再向兩側(cè)擴展。一般情況下，反射裂縫多出現(xiàn)在輪跡處，因為溫度對反射裂縫的影響在整個路面寬度內(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。與罩面層開裂有關(guān)的問題是環(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展，即使裂縫貫穿整個路面寬度，也不會立即影響到行車的舒適性。同時，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。

對于彎拉型反射裂縫，在正中荷載作用下，對罩面層中的應(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。舊路面板的剛度對剪切型反射裂縫的產(chǎn)生也有一定的影響，舊路面板的長度等因素的影響是完全可以忽略的 。