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摘要：半刚性基层沥青路面抗变形能力较差，易出现裂缝，本文重点对半刚性基层沥青路面反射裂缝进行分析与总结。
关键词：半刚性基层沥青路面；反射裂缝；防治措施
中图分类号：U416.217 文獻标识码：A 文章编号：
半刚性基层沥青路面抗变形能力较差，易出现裂缝，随着表面雨水或雪水通过裂缝浸入路面基层、底基层甚至土基，削弱基层、土基的强度，在大量行车荷载反复作用下，会导致路面整体强度明显降低，使裂缝加宽，裂缝两侧的沥青面层碎裂，加速沥青路面的破坏，影响沥青路面的使用性能，缩短路面的使用寿命。
半刚性基层沥青路面的裂缝有沥青面层的温度收缩裂缝，有由半刚性基层的温缩（干缩）裂缝引起沥青面层产生的反射裂缝及车辆荷载作用致使基层开裂引起沥青面层产生的反射裂缝等。本文重点对半刚性基层沥青路面反射裂缝进行分析与总结。
一、反射裂缝的类型
根据形成的不同原因，半刚性基层沥青路面反射裂缝可分为两类:一是由半刚性基层的温度变化和干缩引起的路面裂缝称为温度型反射裂缝，二是由荷载作用引起的路面裂缝称为荷载型反射裂缝。
二、 半刚性基层沥青路面反射性裂缝形成机理
2.1 无机结合料稳定层开裂机理
关于无机结合料稳定层开裂机理有种种论述，根据对使用中的半刚性路面的使用情况进行调查，提出了一个普遍认同的论述。半刚性基层由于干缩、温度开裂作用，再加上半刚性基层是具有一定刚度、强度的整层，使其成为一个有规则间距及确定宽度的板块模型，即该层可细划为其裂缝（接缝）的传荷载能力依赖于板宽的板块。该层具有较高的弯曲应力及回弹模量（1500~3000MPa），这样就使路基土顶面的垂直压应力降低了。当无机结合料稳定层的抗弯曲疲劳性能较低或无机结合料稳定层较薄时，沥青路面易产生反射裂缝。
2.2 反射裂缝形成的力学机理
由于横向开裂，使半刚性路面成为被裂缝隔开的不连续板结构。板块之间的剪应力靠裂缝表面啮合实现，尤其是在温度变化不均的影响下，使基层中对应产生不同的应力分布。一旦传递荷载能力不足时，裂缝表面处拉应力消失，板中间裂缝的来应变相比垂直于裂缝的拉应变就小得多。同时，在开裂处路基垂直剪应力增加，使得路面受力状态更加不利。在开裂以后，其扩展方向是由下至上贯穿的，一般会反射到面层，造成路面损坏。
三、反射裂缝的产生与防治
反射裂缝的产生一般分为两个阶段，一是半刚性基层裂缝的产生阶段，二是沥青面层裂缝的产生和发展阶段。
3.1 半刚性基层裂缝的产生
就半刚性基层开裂的主要原因而论，可以分为两大类：荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
3.1.1 荷载型裂缝
荷载型裂缝主要由于行车荷载作用而产生的裂缝。在车轮荷载作用下，半刚性基层底部产生拉应力，当此拉应力超过材料的抗拉强度时，则半刚性基层底部发生开裂。在行车荷载反复作用下，底部裂缝会逐渐扩展到上部，并使沥青面层也开裂破坏。
3.1.2 非荷载型裂缝
非荷载型裂缝包括温度裂缝和干燥收缩裂缝。如果能保持半刚性基层在铺筑沥青面层前不开裂，较厚沥青面层铺筑后使其失水变得相当困难，一般情况下半刚性基层不会先于沥青面层产生干缩裂缝。 因此，非荷载裂缝主要是温度裂缝，而温度裂缝包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。低温收缩裂缝是由于冬季随着温度下降，基层材料开始收缩，而由于基层在路面结构中受到约束，当气温大幅度下降时， 基层材料中的拉应力或拉应变一旦超过材料的抗拉强度或极限抗拉应变而引起基层的开裂。而温度疲劳裂缝主要发生在太阳照射强烈、日温差大的地区。这种地区，基层白天温度与夜间温度之差相当大，在基层中产生较大温度应力，这种温度应力日复一日地反复作用在基层中，使基层产生疲劳开裂。
3.2 沥青面层裂缝的产生与发展
现在所采用的路面结构均属强基薄面型的半刚性基层上的面层一般较薄。一般情况下，当基层发生缩时，基层裂缝进一步扩大，将给也在发生温缩的沥青面层增加一个附加应力，当这一应力大于沥青混料的抗拉应力时，基层裂缝上方的面层将从底部产生开裂；在温差的影响下，下缝端产生更大的拉应力，使裂缝继续向上扩展形成反射裂缝。另外，当车辆荷载经过基层裂缝时，使沥青面层受到正反两次剪切和一次弯拉作用，车辆荷载反复作用的结果，造成反射裂缝的产生和扩展。在高速公路上，荷载对反射裂缝的影响尤其明显，具体反映在正常行驶车道上的反射裂缝明显多于超车道。
反射裂缝一旦出现，气候、环境及荷载的作用更加明显。水份浸入基层，使之软化，在反复的荷载作用下产生唧泥现象，最后导致面层的破坏。
3.3 反射裂缝的防治
3.3.1在铺筑沥青面层前将半刚性基层按一定间距进行预切缝，使基层裂缝仅保留在本层，而不反射到面层。对半刚性基层进行预切缝这种措施在国外运用较早，它的防裂原理主要通过事先设置的切缝改善基层约束条件，在一定程度上释放温度（干缩）应力来达到防裂目的。同时在切缝防裂基础上再加铺一定宽度的土工织物，不仅可以起到防渗作用，还可以缓解裂缝处沥青面层应力集中，从而延缓或消除了面层反射裂缝的发生。
3.3.2 在基层混合料组成设计中合理调节各用料比例，适当降低细集料的含量，增加粗骨料含量，以减小半刚性材料的温缩和干缩系数，增加其抗裂性能。实践证明，这种措施只能在一定程度上减少路面反射裂缝，但不能从根本上消除半刚性基层的开裂而导致路面的反射裂缝。
3.3.3设置应力消解层。在半刚性基层顶与沥青面层之间设置各种土工合成材料，产生对沥青面层底的箍固作用 ，提高了沥青混合料的抗拉强度与抗变形能力 ，从而明显推迟疲劳裂缝的出现 ，而且减少车辙病害的发生。如英国采用高抗拉强度的聚合物网作为半刚性基层与沥青层的中间层以延缓裂缝向上传播，还有些国家使用土工织物或橡胶沥青中间层以减少路面裂缝。
3.3.4增加沥青面层的厚度可以增加路面结构的弯曲刚度，减少面层的剪应力，同时可以减少路面的温度变化，降低层底拉应力，从而延长其疲劳断裂寿命。增加沥青面层的厚度这种防治措施从运用实践来看，收到了较明显的效果，反射裂缝的情况随着沥青面层厚度的增加有明显的改善。但也伴随其他路面病害的出现，尤其是随着沥青面层厚度的增加，车辙深度也随之增加，而且工程造价也大幅增加。采用增加沥青面层厚度的措施来防止和减少反射裂缝，应该说，经济上不合理，还导致了其他同样严重的路面病害。
3.3.5面层与基层之间设置应力吸收层。应力吸收层主要依靠自身的塑性变形来吸收应力，不致把很大的应变传递到面层，从而延缓基层裂缝反射到面层的速度。可以从结构角度延缓裂缝尖端的应力集中，起到较为明显的防裂效果。应力吸收层的材料主要有:橡胶沥青 (SAMI)、软沥青混凝土、沥青碎石、乳化沥青处理集料、Strata应力吸收系统(高弹性的聚合物胶结材料和最大粒经为9.5mm的集料形成的混合料 )。
3.3.6 在基层与面层之间加铺级配碎石层，消除由于温度（干缩）引起的裂缝向上反射。基层与面层之间加铺级配碎石层这种措施不仅能很大程度上防止和减少半刚性基层反射裂缝，同时级配碎石层还可以充当具有排水功能的基层。级配碎石层是由特粗式开级配碎石混合料所组成，具有20%～35%的空隙率，它提供一种散逸运动方式，能够把行车荷载和温度作用下所引起的原有路面下的运动消散掉。目前美国、澳大利亚和南非较多地采用了这种方法来防治和减少反射裂缝，获得了较好的效果，我国也逐渐进行了研究与运用。
四、结束语
半刚性基层沥青路面反射裂缝是沥青路面主要病害之一，对其进行研究和防治具有积极的意义。除文中所述防治措施外，还有如选用优质沥青或改性沥青；在满足稳定度同时，选用针入度较大的沥青；采用密实沥青混凝土，在其表面作一封层等一些措施，总的说来，没有单凭哪一种防治措施就能解决半刚性基层沥青路面反射裂缝问题的，应根据不同地区，不同交通状况，不同的经济水平，从原材料的力学性能、施工工艺、资金投入等方面综合考虑，多管齐下才能在半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治上取得良好的效果。
参考文献:
[1]方福森. 路面工程. 北京: 人民交通出版社.1990,12
[2]沙庆林. 高等级道路半刚性路面. 北京: 中国建筑工业出版社. 1 9 9 3 , 2
[3]林绣贤. 柔性路面结构设计方法. 人民交通出版社.1988,4
关键词：半刚性基层沥青路面；反射裂缝；防治措施
中图分类号：U416.217 文獻标识码：A 文章编号：
半刚性基层沥青路面抗变形能力较差，易出现裂缝，随着表面雨水或雪水通过裂缝浸入路面基层、底基层甚至土基，削弱基层、土基的强度，在大量行车荷载反复作用下，会导致路面整体强度明显降低，使裂缝加宽，裂缝两侧的沥青面层碎裂，加速沥青路面的破坏，影响沥青路面的使用性能，缩短路面的使用寿命。
半刚性基层沥青路面的裂缝有沥青面层的温度收缩裂缝，有由半刚性基层的温缩（干缩）裂缝引起沥青面层产生的反射裂缝及车辆荷载作用致使基层开裂引起沥青面层产生的反射裂缝等。本文重点对半刚性基层沥青路面反射裂缝进行分析与总结。
一、反射裂缝的类型
根据形成的不同原因，半刚性基层沥青路面反射裂缝可分为两类:一是由半刚性基层的温度变化和干缩引起的路面裂缝称为温度型反射裂缝，二是由荷载作用引起的路面裂缝称为荷载型反射裂缝。
二、 半刚性基层沥青路面反射性裂缝形成机理
2.1 无机结合料稳定层开裂机理
关于无机结合料稳定层开裂机理有种种论述，根据对使用中的半刚性路面的使用情况进行调查，提出了一个普遍认同的论述。半刚性基层由于干缩、温度开裂作用，再加上半刚性基层是具有一定刚度、强度的整层，使其成为一个有规则间距及确定宽度的板块模型，即该层可细划为其裂缝（接缝）的传荷载能力依赖于板宽的板块。该层具有较高的弯曲应力及回弹模量（1500~3000MPa），这样就使路基土顶面的垂直压应力降低了。当无机结合料稳定层的抗弯曲疲劳性能较低或无机结合料稳定层较薄时，沥青路面易产生反射裂缝。
2.2 反射裂缝形成的力学机理
由于横向开裂，使半刚性路面成为被裂缝隔开的不连续板结构。板块之间的剪应力靠裂缝表面啮合实现，尤其是在温度变化不均的影响下，使基层中对应产生不同的应力分布。一旦传递荷载能力不足时，裂缝表面处拉应力消失，板中间裂缝的来应变相比垂直于裂缝的拉应变就小得多。同时，在开裂处路基垂直剪应力增加，使得路面受力状态更加不利。在开裂以后，其扩展方向是由下至上贯穿的，一般会反射到面层，造成路面损坏。
三、反射裂缝的产生与防治
反射裂缝的产生一般分为两个阶段，一是半刚性基层裂缝的产生阶段，二是沥青面层裂缝的产生和发展阶段。
3.1 半刚性基层裂缝的产生
就半刚性基层开裂的主要原因而论，可以分为两大类：荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
3.1.1 荷载型裂缝
荷载型裂缝主要由于行车荷载作用而产生的裂缝。在车轮荷载作用下，半刚性基层底部产生拉应力，当此拉应力超过材料的抗拉强度时，则半刚性基层底部发生开裂。在行车荷载反复作用下，底部裂缝会逐渐扩展到上部，并使沥青面层也开裂破坏。
3.1.2 非荷载型裂缝
非荷载型裂缝包括温度裂缝和干燥收缩裂缝。如果能保持半刚性基层在铺筑沥青面层前不开裂，较厚沥青面层铺筑后使其失水变得相当困难，一般情况下半刚性基层不会先于沥青面层产生干缩裂缝。 因此，非荷载裂缝主要是温度裂缝，而温度裂缝包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。低温收缩裂缝是由于冬季随着温度下降，基层材料开始收缩，而由于基层在路面结构中受到约束，当气温大幅度下降时， 基层材料中的拉应力或拉应变一旦超过材料的抗拉强度或极限抗拉应变而引起基层的开裂。而温度疲劳裂缝主要发生在太阳照射强烈、日温差大的地区。这种地区，基层白天温度与夜间温度之差相当大，在基层中产生较大温度应力，这种温度应力日复一日地反复作用在基层中，使基层产生疲劳开裂。
3.2 沥青面层裂缝的产生与发展
现在所采用的路面结构均属强基薄面型的半刚性基层上的面层一般较薄。一般情况下，当基层发生缩时，基层裂缝进一步扩大，将给也在发生温缩的沥青面层增加一个附加应力，当这一应力大于沥青混料的抗拉应力时，基层裂缝上方的面层将从底部产生开裂；在温差的影响下，下缝端产生更大的拉应力，使裂缝继续向上扩展形成反射裂缝。另外，当车辆荷载经过基层裂缝时，使沥青面层受到正反两次剪切和一次弯拉作用，车辆荷载反复作用的结果，造成反射裂缝的产生和扩展。在高速公路上，荷载对反射裂缝的影响尤其明显，具体反映在正常行驶车道上的反射裂缝明显多于超车道。
反射裂缝一旦出现，气候、环境及荷载的作用更加明显。水份浸入基层，使之软化，在反复的荷载作用下产生唧泥现象，最后导致面层的破坏。
3.3 反射裂缝的防治
3.3.1在铺筑沥青面层前将半刚性基层按一定间距进行预切缝，使基层裂缝仅保留在本层，而不反射到面层。对半刚性基层进行预切缝这种措施在国外运用较早，它的防裂原理主要通过事先设置的切缝改善基层约束条件，在一定程度上释放温度（干缩）应力来达到防裂目的。同时在切缝防裂基础上再加铺一定宽度的土工织物，不仅可以起到防渗作用，还可以缓解裂缝处沥青面层应力集中，从而延缓或消除了面层反射裂缝的发生。
3.3.2 在基层混合料组成设计中合理调节各用料比例，适当降低细集料的含量，增加粗骨料含量，以减小半刚性材料的温缩和干缩系数，增加其抗裂性能。实践证明，这种措施只能在一定程度上减少路面反射裂缝，但不能从根本上消除半刚性基层的开裂而导致路面的反射裂缝。
3.3.3设置应力消解层。在半刚性基层顶与沥青面层之间设置各种土工合成材料，产生对沥青面层底的箍固作用 ，提高了沥青混合料的抗拉强度与抗变形能力 ，从而明显推迟疲劳裂缝的出现 ，而且减少车辙病害的发生。如英国采用高抗拉强度的聚合物网作为半刚性基层与沥青层的中间层以延缓裂缝向上传播，还有些国家使用土工织物或橡胶沥青中间层以减少路面裂缝。
3.3.4增加沥青面层的厚度可以增加路面结构的弯曲刚度，减少面层的剪应力，同时可以减少路面的温度变化，降低层底拉应力，从而延长其疲劳断裂寿命。增加沥青面层的厚度这种防治措施从运用实践来看，收到了较明显的效果，反射裂缝的情况随着沥青面层厚度的增加有明显的改善。但也伴随其他路面病害的出现，尤其是随着沥青面层厚度的增加，车辙深度也随之增加，而且工程造价也大幅增加。采用增加沥青面层厚度的措施来防止和减少反射裂缝，应该说，经济上不合理，还导致了其他同样严重的路面病害。
3.3.5面层与基层之间设置应力吸收层。应力吸收层主要依靠自身的塑性变形来吸收应力，不致把很大的应变传递到面层，从而延缓基层裂缝反射到面层的速度。可以从结构角度延缓裂缝尖端的应力集中，起到较为明显的防裂效果。应力吸收层的材料主要有:橡胶沥青 (SAMI)、软沥青混凝土、沥青碎石、乳化沥青处理集料、Strata应力吸收系统(高弹性的聚合物胶结材料和最大粒经为9.5mm的集料形成的混合料 )。
3.3.6 在基层与面层之间加铺级配碎石层，消除由于温度（干缩）引起的裂缝向上反射。基层与面层之间加铺级配碎石层这种措施不仅能很大程度上防止和减少半刚性基层反射裂缝，同时级配碎石层还可以充当具有排水功能的基层。级配碎石层是由特粗式开级配碎石混合料所组成，具有20%～35%的空隙率，它提供一种散逸运动方式，能够把行车荷载和温度作用下所引起的原有路面下的运动消散掉。目前美国、澳大利亚和南非较多地采用了这种方法来防治和减少反射裂缝，获得了较好的效果，我国也逐渐进行了研究与运用。
四、结束语
半刚性基层沥青路面反射裂缝是沥青路面主要病害之一，对其进行研究和防治具有积极的意义。除文中所述防治措施外，还有如选用优质沥青或改性沥青；在满足稳定度同时，选用针入度较大的沥青；采用密实沥青混凝土，在其表面作一封层等一些措施，总的说来，没有单凭哪一种防治措施就能解决半刚性基层沥青路面反射裂缝问题的，应根据不同地区，不同交通状况，不同的经济水平，从原材料的力学性能、施工工艺、资金投入等方面综合考虑，多管齐下才能在半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治上取得良好的效果。
参考文献:
[1]方福森. 路面工程. 北京: 人民交通出版社.1990,12
[2]沙庆林. 高等级道路半刚性路面. 北京: 中国建筑工业出版社. 1 9 9 3 , 2
[3]林绣贤. 柔性路面结构设计方法. 人民交通出版社.1988,4