反射裂縫擴展

傳統(tǒng)的強度理論認為，當瀝青罩面層中某點的臨界應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等人應用SAPLI5程序模擬溫度應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。當車輪荷載（偏荷載）和溫度應力共同作用于復合罩面結構時，Rigo等人的分析結果顯示，裂縫的擴展介于偏荷載和溫度應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。與罩面層開裂有關的問題是環(huán)境因素的負效應，反射裂縫一經(jīng)出現(xiàn)，水分的浸入、氧化以及行車的反復作用，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系到罩面層的設計壽命

補強加層

當混凝土路面已破損，一般可于其上加鋪瀝青混凝土層，其厚度至少為15～20厘米，以防裂縫和接縫反映到瀝青層上。如用新混凝土進行加層，則有如下三種形式：

1、結合式加層：先將舊路面鑿毛，涂上水泥漿或環(huán)氧樹脂，再鋪新混凝土層，使它與舊路面結合良好。

2、部分結合式加層：先清洗舊路面，再鋪新混凝土層，它和舊路面結合較差。

3、隔離式加層：在舊路面上先鋪一層油氈或2～3厘米厚的粗砂或瀝青砂，再鋪新混凝土層。

混凝土路面堅固耐用，能適應現(xiàn)代高速、重載而繁密的汽車運輸?shù)囊螅B(yǎng)護維修費用也少，所以在飛機場跑道、高速公路、干線公路、城市道路、廠礦道路以及停車站場上采用較多。它也特別適用于隧道內路面和過水路面。

傳力桿

為了控制溫度變化在混凝土路面內引起的收縮和翹曲應力，需在面層內設置各種類型的接縫，并在接縫處設置荷載傳遞裝置，以增強相鄰兩塊板之間的荷載傳遞效率。工程實踐證明，接縫部位是水泥混凝土面層的薄弱部位，接縫的傳荷能力是影響水泥混凝土路面使用壽命及行車平穩(wěn)和舒適的關鍵因素。然而，以往的水泥路面設計規(guī)范并沒有明確規(guī)定橫縫位置設置傳力桿的條件。2003版水泥路面設計規(guī)范規(guī)定：特重和重交通公路、收費廣場以及鄰近脹縫或自由端部的3條縮縫，應采用設傳力桿假縫形式。

水泥路面特性

1、力學特性

作為剛性路面的水泥混凝土路面，同柔性路面相比，有自己的特點：混凝土路面的彈性模量及力學強度大大高于基層和土基的相應模量和強度，但混凝土的抗彎拉強度比抗壓強度低得多，約為抗壓強度的1/7 - 1/6，在車輪荷載的作用下當彎拉應力超過混凝土的極限抗彎拉強度時，混凝土板便產(chǎn)生斷裂破壞。且在車輪荷載的重復作用下，混凝土板會在低于極限抗彎拉強度時出現(xiàn)破壞，因此取水泥混凝土板的抗彎拉強度指標作為設計指標。

2、溫度變化特性

混凝土隨溫度、濕度的變化而發(fā)生變形，導致混凝土路面板產(chǎn)生收縮、膨脹或翹曲。如果板的尺寸過大，這些變形會受到約束，使板內產(chǎn)生較大的應力，而出現(xiàn)開裂、拱脹，甚至斷裂等破壞。為減少溫度、濕度影響產(chǎn)生的應力，防止出現(xiàn)不規(guī)則的裂縫，混凝土路面（除連續(xù)配筋混凝土路面外）需要在縱、橫兩個方向設置接縫，將板體劃分成一定尺寸的矩形板。

3、變形特性

水泥混凝土是一種脆性材料，它在斷裂時的相對拉伸變形很小，因此在荷載作用下土基和基層的變形情況對混凝土板的影響很大，不均勻的基礎變形會使混凝土板與基層脫空，在車輪荷載作用下板產(chǎn)生過大的彎拉應力而遭破壞。

因此混凝土面板必須具有足夠的抗彎拉強度和厚度，才能滿足車輪荷載的多次重復作用。

水泥特點

水泥混凝土路面是一種剛度較大、擴散荷載應力能力強、穩(wěn)定性好和使用壽命長的路面結構，它與其他路面相比，具有以下特點：

優(yōu)點

（1）強度高。

（2）穩(wěn)定性好。

（3）耐久性好。

（4）養(yǎng)護費用低。

（5）抗滑性能好。

（6）利于夜間行車。

缺點

（1）水泥和水的需要量大，修筑20cm厚，7m寬的水泥混凝土路面，每公里需要消耗水泥400~500噸和水約250噸。

（2）接縫較多。

（3）開放交通較遲

（4）養(yǎng)護修復困難。

攤鋪方法

瀝青混合料配比攪拌之后，下一道工序就是進行瀝青混合料的攤鋪工作。在這個環(huán)節(jié)中，要注意以下幾個重要的方面：首先，在進行路面瀝青攤鋪之前，一定要清除路面基層上的雜物，保證路面基層的干燥、干凈。同時，要保證基層路面密實度、厚度的合理性，為瀝青攤鋪工作奠定重要的前提基礎。在基本路面的整理中，要及時休整基層路面存在的坑槽、松散等問題；其次，進行粘層、透層瀝青的澆灑工作。在施工過程中，為了能夠更好地保證基層和面層粘結好，在面層鋪筑工作的5-8個小時之前，要用1.0-1.2kg/m2的瀝青量對基層表面進行澆注，這樣就有利于面層和基層的相互粘合。如果路面的基層是水泥混凝土路面或者是陳舊的瀝青路面，為了保證面層和基層的粘合，要在舊路面上噴灑一層粘度比較大的瀝青；第三個步驟是攤鋪瀝青混合料。在瀝青混合料的攤鋪過程中，瀝青混合料攤鋪機攤鋪的過程是自動傾卸汽車將瀝青混合料卸到攤鋪機料斗后，然后根據(jù)瀝青路面的基本情況，通過鏈式傳送器將混合料往后傳到螺旋攤鋪器，隨著攤鋪機不斷往前移動，螺旋攤鋪器即在攤鋪帶寬度上均勻地攤鋪混合料，瀝青混合料攤鋪之后，然后用振搗器進行振動擠壓，最后通過熨平板整平。

路面壓實

瀝青混合料進行攤鋪工序之后，就進入了壓實環(huán)節(jié)。瀝青混合料的壓實是瀝青路面施工的重要方面，是非常重要的一道工序，在路面壓實的過程中，一定要配備充足的大噸位的壓實設備，盡量選用當前最為先進的雙輪振動壓路機。

瀝青路面的壓實環(huán)節(jié)一般包括以下幾個方面：路面的初壓、路面的復壓以及路面的終壓。首先，路面的初壓。初壓是路面壓實的首要環(huán)節(jié)，本環(huán)節(jié)一般是在混合料攤鋪之后直接進行的，此時的溫度較高，一般先采用振搗器進行振動擠壓，振動之后關閉振動裝置，進行慢慢的碾壓2-3遍，初壓環(huán)節(jié)的溫度一般保持在110—140攝氏度之間。所以說，只要噸位比較小的壓實設備就能夠起到很好的效果。一般情況下，采用6—8噸位的雙鋼輪壓路機就可以。在碾壓的過程中，驅動輪要勻速前進，后退的時候要按照前進時候的碾引移動。在瀝青路面進行初壓的時候，初壓后要有相關的技術人員對路面的平整度、路拱進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題要立刻糾正。如果在路面碾壓過程中出現(xiàn)推移現(xiàn)象，這個時候可以等到溫度變低之后再進行碾壓，如出現(xiàn)橫向裂紋，應檢查原因并及時采取糾正措施。其次，路面的復壓。路面的復壓是壓實環(huán)節(jié)的重要階段，通過復壓主要是保證瀝青混料的穩(wěn)定成型，所以說，復壓環(huán)節(jié)一般是在高溫下并緊跟初壓工序之后進行的。通常情況下，路面的復壓環(huán)節(jié)溫度應該保持在120—130攝氏度。一般是通過雙輪振動壓路機進行路面的碾壓，在碾壓方式上可以采用與初壓相同的方法，碾壓的次數(shù)應該在6次以上，只有這樣才能夠保證路面的穩(wěn)固和結實；再次，瀝青路面終壓。終壓是消除輪跡、缺陷和保證面層有較好平整度的最后一步。由于終壓要消除復壓過程中面層遺留的不平整，又要保證路面的平整度，因此，瀝青混合料也需要在較高但又不能過高的碾壓溫度下結束碾壓。終壓結束時的溫度應該大于90攝氏度。在路面終壓的環(huán)節(jié)里，終壓常使用靜力雙輪壓路機并應緊接在復壓后進行，碾壓遍數(shù)為 2 ～3 遍。通過路面初壓、復壓、終壓三個方面的相互結合，進而保證瀝青路面的光滑、穩(wěn)定和厚實，提高了瀝青路面的整體質量。