反射裂縫擴(kuò)展

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(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(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，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”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(kuò)展。Brown和Caltabiano在室內(nèi)試驗都證實了裂縫的這種擴(kuò)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(kuò)展，Rigo等人對其擴(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，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)力單獨作用時裂縫擴(kuò)展路徑之間，比偏荷載作用時的裂縫擴(kuò)展途徑更垂直一些

[2] 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(kuò)展非常快而且是不穩(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(kuò)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(kuò)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列，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

路面結(jié)構(gòu)：

瀝青路面結(jié)構(gòu)層可由面層、基層、底基層、

瀝青路面

墊層組成。瀝青路面的瀝青類結(jié)構(gòu)層本身，屬于柔性路面范疇，但其基層除柔性材料外，也可采用剛性的水泥混凝土，或半剛性的水硬性材料。

面層是直接承受車輪荷載反復(fù)作用和自然因素影響的結(jié)構(gòu)層，可由1~3層組成。表面層應(yīng)根據(jù)使用要求設(shè)置抗滑耐磨、密實穩(wěn)定的瀝青層;中面層、下面層應(yīng)根據(jù)公路等級、瀝青層厚度、氣候條件等選擇適當(dāng)?shù)臑r青結(jié)構(gòu)層。

基層是設(shè)置在面層之下，并與面層一起將車輪荷載的反復(fù)作用傳布到底基層、墊層、土基，起主要承重作用的層次?；鶎硬牧系膹姸戎笜?biāo)應(yīng)有較高的要求。基層視公路等級或交通量的需要可設(shè)置一層或兩層。當(dāng)基層較厚需分兩層施工時，可分別稱為上基層、下基層。

底基層是設(shè)置在基層之下，并與面層、基層一起承受車輪荷載反復(fù)作用，起次要承重作用的層次。底基層材料的強度指標(biāo)要求可比基層材料略低。底基層視公路等級或交通量的需要可設(shè)置一層或兩層。底基層較厚需分兩層施工時，可分別稱為上底基層、下底基層。墊層是設(shè)置在底基層與土基之間的結(jié)構(gòu)層，起排水、隔水、防凍、防污等作用。

分類;

瀝青路面有多種分類方法，按集料種類不同分為：

瀝青路面

瀝青砂、瀝青土、瀝青碎（礫）石混合料等；按瀝青材料品種不同分為：石油瀝青路面、煤瀝青路面、天然瀝青路面和渣油路面。但較普遍的分類方法是按其施工方法、技術(shù)品質(zhì)和使用特點分為：瀝青混凝土路面、廠拌瀝青碎石路面、瀝青貫入式路面、路拌瀝青碎（礫）石混合料路面和瀝青表面處治路面。

瀝青混凝土路面

由適當(dāng)比例的各種不同大小顆粒的集料、礦粉和瀝青，加熱到一定溫度后拌和，經(jīng)攤鋪壓實而成的路面面層。

① 碾壓式。瀝青混凝土混合料多用熱拌熱鋪法制備，其路用性質(zhì)比較好，故對制備工藝和原材料要求也較高，大多采用集中廠拌法。用得較普遍的瀝青混凝土混合料為碾壓式類型，即混合料需經(jīng)重型機械壓實后才能成型，故有的國家稱它為碾壓式地瀝青。成型以后路面平整、密實、少塵，有一定粗糙性，因而有較好的行車舒適性和外觀；且有較好的耐老化性、耐磨性、溫度穩(wěn)定性和抗行車損壞的能力。使用壽命一般較長，當(dāng)采用石油瀝青作結(jié)合料時，大修年限常在15年以上。

② 冷鋪式。瀝青混凝土熱拌冷鋪，有的國家也稱為冷地瀝青，常用于養(yǎng)護(hù)小修或需遠(yuǎn)距離輸送混合料的工程，所用瀝青比熱拌熱鋪者為稀，用量亦較少，以求在常溫時有適當(dāng)?shù)乃缮⒍群驼承?，但其使用壽命不及熱拌熱鋪者?

③ 攤鋪式。熱拌熱鋪的瀝青混凝土混合料可以不用重型機械壓實即能成型，常稱作攤鋪地瀝青。為了使攤鋪地瀝青混合料在攤鋪時有適當(dāng)流動。

具體應(yīng)用:

彩色瀝青路面:

彩色瀝青路面在國外已較多地應(yīng)用到城市道路中，起到美化城市和誘導(dǎo)交通的作用，但在中國道路上應(yīng)用尚少，彩色瀝青混凝土是由脫色瀝青、有色石料、色料和添加劑等材料組成，彩色瀝青混凝土面層施工工藝為。原材料質(zhì)量控制是保證彩色瀝青混凝土面層施工質(zhì)量的前提，每一批原材料進(jìn)場必須按品種、規(guī)格分別取樣試驗，嚴(yán)禁不合格原材料進(jìn)入施工流程；彩色瀝青施工的關(guān)鍵在于原材料的選用和配合比的設(shè)計，其施工關(guān)鍵工序在于拌和與碾壓，也就是說拌和時間控制色粉投入量和拌和次序、時間。碾壓時做到快捷；本工程采用脫色瀝青、色料和本地區(qū)集料，通過摻入抗剝落劑來提高本地酸性集料和瀝青的粘附性，采用水泥代替礦粉提高了瀝青混合料水穩(wěn)性等技術(shù)措施，成功地配制出彩色瀝青混凝土，為今后本地區(qū)彩色瀝青鋪面的施工積累了經(jīng)驗。

改性瀝青路面:

為了提高公路的使用年限，預(yù)防路面早期破壞，表面層施工引入了改性瀝青工藝，以迎合交通量的迅速增長、車量大型化和嚴(yán)重超載問題的嚴(yán)峻考驗。在中國廣泛推廣的改性瀝青主要是摻加SBS改性劑或SBR改性劑，改性后瀝青在物理性能方面得到提高，主要表現(xiàn)在軟化點、針入度、脆點、延度等方面都得到改善。

改性瀝青路面的原料通常選擇堅硬、粗糙有棱角的優(yōu)質(zhì)石料，而花崗巖、石英巖、玄武巖等具備這些性質(zhì)，但這些石料中往往屬于酸性石料。瀝青中含有瀝青酸、瀝青酸酐等，粘附性往往難以滿足要求，為了增強瀝青與集料的粘附性，在基質(zhì)瀝青中摻加SBS改性劑，就能滿足粘附性的要求。在路面施工中，為了進(jìn)一步提高改性瀝青的粘附性，在改性瀝青中還摻加了抗剝落劑。在填料中摻加水泥、生石灰粉等代替礦粉，增加瀝青與石料的粘附性，大大的提高了瀝青混合料的水穩(wěn)性。

改性瀝青的粘度較高，施工難度大，與常規(guī)瀝青路面施工工藝存在較大差異，但施工實踐表明，只要嚴(yán)格控制混合料的材料、配合比、拌和、攤鋪和碾壓等關(guān)鍵工序的質(zhì)量，改性瀝青路面的路用性能可以得到充分的保障。改性瀝青混合料的出料溫度高，一般取出料溫度170℃～180℃，因此礦料的加熱溫度宜取180℃～190℃。改性瀝青混合料的拌和時間應(yīng)適當(dāng)延長。一般拌和時間應(yīng)大于45s，其中含3～5s的干拌，以確保礦粉吸油的均勻性。拌和時間是否足夠，拌和方法是否正確，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)瀝青混合料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，質(zhì)量均勻的混合料表現(xiàn)為所有的集料顆粒完全均勻地被瀝青膜裹覆，瀝青均勻分布于整個混合料，以無花白石子、無瀝青團(tuán)塊，烏黑發(fā)亮為宜。

主要問題:

1、瀝青路面的車轍:

車轍是路面結(jié)構(gòu)層及土基在行車重復(fù)荷載作用下的補充壓實，以致結(jié)構(gòu)層材料的側(cè)向位移所產(chǎn)生的累積永9變形。

車轍屬變形類，是指路面上沿行車輪跡產(chǎn)生的縱向帶狀凹槽，深度1.5cm以上。車轍是在行車荷載重復(fù)作用下，路面產(chǎn)生永9性變形積累形成的帶狀凹槽。車轍降低了路面平整度，當(dāng)車轍達(dá)到一定深度時，由于轍槽內(nèi)積水，極易發(fā)生汽車飄滑而導(dǎo)致交通事故。產(chǎn)生車轍的原因主要是由于設(shè)計不合理以及車輛嚴(yán)重超載導(dǎo)致的。影響瀝青路面車轍深度的主要因素是瀝青路面結(jié)構(gòu)和瀝青混凝土本身的內(nèi)在因素，以及氣候和交通量及交通組成等的外界因素。車轍產(chǎn)生的主要原因有：（1）瀝青混合料油石比過大；

2、推移擁包:

主要是由于瀝青混合料路面在水平荷載作用下抗剪強度不足所引起的。導(dǎo)致此類瀝青混合料抗剪強度不足的內(nèi)在原因主要有：混合料用油量過大，細(xì)集料或填料過多，瀝青標(biāo)號選擇不合適，在瀝青混合料鋪筑之前表面平整度差，上下層間光滑接觸，無層間黏結(jié)力等，實際的原因則是其中一種或數(shù)種原因的共同作用。其外界原因可能是夏季高溫時間長、交通量大、車速慢，特別是剎車較多的路段，易產(chǎn)生推移、擁包等。

 3、泛油

泛油是指瀝青混合料內(nèi)部多余的瀝青在車輛荷載作用下向瀝青路面表面遷移的結(jié)果。泛油的主要原因是瀝青用量過大或壓實瀝青混合料的殘留空隙率太小。