文档介绍：旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝研究
龚治东
许明娟
汤晓慧
摘
要: 从沥青加铺层反射裂缝的启裂和扩展两个阶段分别对荷载型反射裂缝和温度型反射裂缝的形成机理进行了分
析, 得出了两种不同类型反射裂缝的产生和扩展规律, 并针对裂缝的成因提出了四种相应的处治措施, 以最大限度限制
其反射裂缝的发生与扩展。
关键词: 沥青加铺层, 反射裂缝, 形成机理, 处治技术
0 引言
水泥混凝土路面是一种刚度大、扩展荷载能力强、稳定性好、
使用寿命长的路面结构, 在高等级、重交通的道路上得到广泛应
用[ 1] 。但随着不同程度的病害的出现, 早期建成的水泥混凝土路
面已逐渐不能满足交通运输服务的需求, 需要对其进行大修改
造。沥青加铺层能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能, 且
可以充分利用原有的水泥路面, 具有造价低、施工方便、对交通和
环境影响小的优点。因此, 在旧水泥混凝土路面上加铺沥青层
( 俗称白加黑) , 已成为国内外旧水泥混凝土路面改造工程中应
用最广泛的方法[ 2, 3] 。
1 反射裂缝形成机理
沥青混凝土疲劳裂缝的力学分析方法大致可以归纳为两
由于接缝、裂缝的存在, 旧水泥混凝土路面作为基层的整体
强度降低, 而且在外力作用下, 沥青加铺层处于三维应力状态。
车辆通过不连续的板体时, 因为接缝、裂缝两侧相邻板块产生竖
向反射裂缝位移差, 沥青加铺层在相应位置出现较大的剪切应
力, 这种剪切应力是沥青加铺层产生反射裂缝的主要原因。通常
把这种裂缝称为荷载型反射裂缝, 见图 1。
类
[ 5]
。
一阶段断裂力学方法。这种方法把沥青混凝土视为具有初
因路面暴露在大气中, 受气温周期性变化的影响, 沥青加铺
层和旧水泥混凝土面板发生缩胀, 产生温度应力。由于旧水泥混
始缺陷的一种材料。在力学分析过程中, 初始缺陷被视为裂纹的
初始长度, 随着荷载的重复作用, 裂纹从微观尺度发展到肉眼可
见的宏观尺度, 最终导致沥青混凝土结构失效。
两阶段断裂力学方法。由 SHRP 计划[ 6] 提出的两阶段断裂
力学方法把沥青混凝土当成一种带有天然缺陷的材料进行考虑。
沥青混凝土的裂缝形成过程被划分为两个阶段: 启裂阶段和裂缝
扩展阶段。此处的裂缝表示宏观裂缝。
1. 1 反射裂缝的成因
根据形成的不同原因, 可将反射裂缝分为两大类: 荷载型反
射裂缝和非荷载型反射裂缝。非荷载型反射裂缝又包括温度收
缩裂缝、干燥收缩裂缝、三相结构初始缺陷、路基不均匀沉降引起
的基层开裂。通常又将由温度和干缩引起的反射裂缝统称为温
度型反射裂缝。
凝土路面的应力在接缝处不连续, 因此沥青加铺层同时承受其本
身以及旧路面所产生的温度应力, 特别是在冬季气温较低时, 沥
青加铺层在接缝、裂缝处, 因为拉应力过大而开裂, 形成温度型反
射裂缝, 见图 2。
1. 2 反射裂缝的扩展
裂缝形成以后, 在行车荷载和温度应力的反复作用下, 会不断
向上扩展, 直至到达加铺层表面。裂纹体受荷载作用, 裂纹变形
和所受外力的形式可分为三种类型, 如图 3 所示, 其中图 3a) 为张
开型, 图 3b) 为剪切型( 平面内) , 图 3c) 为撕开型( 平面