反射裂縫擴展

傳統(tǒng)的強度理論認為，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行了分析，認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

[2] 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

組成：

水泥混凝土路面由墊層、基層及面層構(gòu)成。

墊，在溫度和濕度狀況不良的城鎮(zhèn)路面道路上，應(yīng)設(shè)置墊層。以改善路面結(jié)構(gòu)的使用性能。

基層，基層應(yīng)具有足夠的抗沖刷能力和較大的剛度且抗變形能力強且堅實、平整、整體性好。

面層，水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強度、耐久度、表面抗滑、耐磨、平整

分類：素混凝土

在公路、城市道路及機場道面中，目前我國采用得最廣泛的是現(xiàn)場澆筑在普通混凝土路面，這類混凝土路面除接縫區(qū)和局部范圍（邊緣或角隅）外，不配置鋼筋，亦稱素混凝土路面。

用素混凝土或僅在路面板邊緣和角隅少量配筋的混凝土,就地灌筑成的路面結(jié)構(gòu)，施工方便，造價低廉。素混凝土路面應(yīng)沿縱向每隔5～6米設(shè)一縮縫，滿足冬季縮裂要求；每隔20～40米設(shè)一脹縫，防止夏季熱脹，板屈曲壓裂或縫邊混凝土擠碎；沿橫向每隔3～4.5米設(shè)一縱縫。由于橫脹縫易引起路面板的破壞，增加施工和養(yǎng)護的麻煩，20世紀60年代中期以來，對夏季施工的混凝土路面，除在橋頭、隧道口、道路交叉口小半徑曲線或縱坡變換處,必須設(shè)置脹縫外,其他路段可少設(shè)或不設(shè)。縱橫縫一般做成垂直相交，但也有把橫縫做成與縱縫交成70°～80°斜角，并按4、4.5、5、5.5和6米的不等間距順序布置。

脹縫間隙寬1.8～2.5厘米，為防止?jié)B水，上部5～6厘米深度內(nèi)應(yīng)灌以填

縫料，下部則設(shè)置用瀝青浸制的軟木嵌條。為傳遞荷載，混凝土板厚中央處設(shè)鋼傳力桿，桿徑20～32毫米，長40～60厘米，間距30厘米。桿的半段涂瀝青并套以套筒，筒底部填以木屑等材料。如不設(shè)傳力桿，可在混凝土板下設(shè)置墊枕。

縮縫一般做成裂口深4～6厘米的假縫形式），上部亦灌以填縫料，可不設(shè)傳力桿。但在路基軟弱或交通繁忙路段以及鄰近長間距脹縫的二三個縮縫上，也應(yīng)設(shè)置傳力桿）?？v縫可做成假縫、平頭縫或企口縫形式，上部也灌以填縫料。為防止板塊向兩側(cè)滑移，板厚中央可設(shè)置鋼拉桿，桿徑14～20毫米，長40～60厘米，間距80～100厘米。

素混凝土路面板大多做成等厚斷面，厚約20～25厘米。由于板的邊緣和角隅最易遭到破壞，可設(shè)置邊緣鋼筋和角隅鋼筋予以加固，

或做成厚邊式斷面,從靠路肩1米處開始厚度逐漸增加，至板邊緣厚度較中間大25%。在高速公路和一級公路上，可做成由內(nèi)側(cè)向外側(cè)邊緣逐漸加厚的梯形斷面。路面板大多做成單層式；當(dāng)板較厚時也可做成雙層式，上層厚度不小于6～7厘米。下層使用品質(zhì)稍差的材料做成低強度混凝土；為使上下層結(jié)合牢固，下層表面應(yīng)清潔、粗糙并設(shè)凹槽。

配料：

瀝青路面公路按照集料和礦粉混合比例的不同，可以分為多碎石瀝青混凝土面層（SAC)和瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層（SMA)兩種。

多碎石瀝青混合料是采用較多的粗碎石形成骨架，瀝青砂膠填充骨架中的孔隙并使骨架膠合在一起而形成的瀝青混合料形式。具體組成為：粗集料含量69%～78%，礦粉6%～10%，油石比5%左右。經(jīng)幾條高等公路的實踐證明，多碎石瀝青混凝土面層既能提供較深的表面構(gòu)造，又具有傳統(tǒng)Ⅰ型瀝青混凝土那樣的較小空隙及較小透水性，同時又具有較好的抗形變能力（動穩(wěn)定度較高）。

20世紀80年代中期中國開始修筑高等級公路，從瀝青面層的結(jié)構(gòu)形式來看：Ⅰ型瀝青混凝土，空隙率3%～6%，透水性小，耐久性好，為了解決瀝青面層的抗滑性能，多碎石瀝青混凝土面層被加以研究和使用。

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，填充于間斷級配的礦料骨架中，所形成的骨架密實混合料。SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，5mm以上的粗集料比例高達70%～80%，礦粉的用量達7%～13%。由此形成的間斷級配，很少使用細集料；為加入較多的瀝青，一方面增加礦粉用量，同時使用纖維作為穩(wěn)定劑；瀝青用量較多，高達6.5%～7%，粘結(jié)性要求高，并希望選用針入度小、軟化點高、溫度穩(wěn)定性好的瀝青。

20世紀60年代的德國交通十分發(fā)達，根據(jù)德國的氣候特點，習(xí)慣修筑“澆筑式瀝青混凝土”路面。這種結(jié)構(gòu)中瀝青含量12%左右，礦粉含量高。使用中發(fā)現(xiàn)路面的車轍十分嚴重，另外當(dāng)時該國家的汽車為了防滑的需要，經(jīng)常使用帶釘?shù)妮喬ィ浣Y(jié)果是路面磨耗十分嚴重（1年可減薄4cm左右）。為了克服日益嚴重的車轍，減少路面的磨耗，公路工作者對瀝青混合料的配合比進行調(diào)整，增大粗集料的比例，添加纖維穩(wěn)定劑，形成了SMA結(jié)構(gòu)的初形。90年代初，美國公路界認為其公路路面質(zhì)量不如歐洲國家的路面質(zhì)量好。經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)存在兩個方面的差距：①在改性瀝青的運用上；②在路面的結(jié)構(gòu)形式上（即SMA）。1991、1992年開始加以研究、推廣SMA這種結(jié)構(gòu)形式，最典型的是：1995年亞特蘭大市為舉辦奧運會對公路網(wǎng)進行改建和新建，全部采用了SMA這種結(jié)構(gòu)形式做路面。