淺淡半剛性基層反射裂縫成因及玻纖格柵在防治中的應用

【摘 要】 以半剛性材料做為基層的路面結構，因其板體性強， 承載能力高的特點而得到廣泛的應用。但由于半剛性材料溫縮和干縮特性，在受溫度及荷載的雙重作用下極易產生反射裂縫，破壞路面平整性，影響通行能力。本文從分析反射裂縫成因入手，列舉裂縫常用防治措施，簡述玻纖格柵在防治中的主要優勢及日常施工工藝，對減少路面的早期損壞， 降低養護維修成本， 延長路面使用壽命具有重要意義。

【關鍵詞】 半剛性基層 反射裂縫 玻纖

1、半剛性基層反射裂縫的形成機理

半剛性基層材料屬于水硬性材料，基層的強度和剛度隨內部長時間持續的水化反應而增強，對溫度和濕度的變化較為敏感，干縮、溫縮特性明顯。隨著基層干縮、溫縮的產生，其下臥層與該層之間的磨阻作用抑制其收縮，從而在該層內部產生拉應力，當應力超過基層抗拉強度時基層發生斷裂。

半剛性基層開裂后，由于裂縫不能很好的傳遞拉應力和剪應力，使基層失去了抵抗應力作用。當基層長期受溫度影響和重復的交通荷載作用發生水平移動或豎向移動時，在瀝青面層中會引起裂縫尖端應力集中，超出瀝青混凝土的劈裂強度，從而由下層基層向上層瀝青面層產生反射裂縫。根據現場取芯的調查結果可知，在半剛性基層瀝青路面裂縫中，有約50%的裂縫屬于半剛性基層開裂而導致瀝青面層開裂的反射裂縫。

2、半剛性基層反射裂縫日常防治方法的優缺點分析

在實際應用及工程實踐方面，防治半剛性基層瀝青路面反射裂縫，國內外采用的工程技術措施，概括起來有如下幾種：

2.1 優化半剛性材料配合比

通過調整結合料用量與比例，增加粗骨料含量并嚴格設計級配，盡可能的減小其溫縮和干縮系數，增加半剛性基層材料的抗裂性能。

實驗證明，僅靠改善配合比無法從根本上消除因半剛性材料的開裂而導致的路面反射裂縫。

2.2 增加瀝青面層的厚度

為了減少反射裂縫，國際上在采用半剛性材料基層時，通常將瀝青面層增加至15～25cm。增加面層厚度，可以減少基層的溫度變化、降低面層拉應力、提高路面結構彎拉強度、降低接縫處彎沉差、減少面層的剪切應力、提高瀝青混凝土抗疲勞性。

但單純增加面層厚度必然會大幅度增加工程造價且在北方地區夏季高溫時極易產生瀝青混合料高溫蠕，引發車轍，故而這一方法存在局限性。

2.3 增加級配碎石層

在面層與基層之間采用具有一定厚度的優質級配碎石作為上基層，將半剛性材料作為下臥層，這種上柔下剛式的“組合基層”能夠把交通荷載與環境溫度作用下的應力部分消散。級配碎石層通常采用空隙率大于10%的半開級配或開級配的瀝青碎石混合料（Asphalt Macadam，我國規范簡稱AM），這種混合料的特點是空隙率大、模量低、具有一定的吸收應力和、應變的能力，可延緩裂縫發生時間。除防止和減少反射裂縫，“組合基層”還兼具排水功能。

但因級配碎石層裂縫率高，且裂縫增加速度有隨通車時間增長的趨勢，局部還出現了面層疲勞產生的網裂。通過試驗路觀測發現，初期反射裂縫較少，但后期出現了一定程度的網裂。此外，增加級配碎石層的經濟性較差工程造價較高。

2.4 加鋪土工類材料夾層

金屬網格、土工織物、土工格柵等都曾被作為夾層材料，目前應用較多的是土工織物和格柵，原材料主要是聚丙稀、玻璃纖維、聚乙烯等，由于原材料的差異，力學性能相差較大。在國內外的大量試驗表明，從減少反射裂縫和車轍的角度看，加鋪土工格柵可以使路面結構的使用壽命平均提高3倍以上。由于土工格柵具有較高抗拉強度、低延伸率、高彈性模量、無長期蠕變、熱穩定性好、與瀝青相容性好、物理化學性質穩定、對瀝青混合料集料有嵌鎖作用等特點，所以在瀝青面層和半剛性基層之間加鋪一層土工格柵作為應力吸收層，可以吸收半剛性基層開裂時所產生的應力，減少反射裂縫。

眾多種類的土工織物和格柵中，玻璃纖維土工格柵是近年來發展很快的新型土工合成材料，在交通部頒發的《公路合成材料應用技術規程》中明確指出，在抑制、延緩裂紋反射的數量，減少瀝青路面的車轍，高半剛性基層耐疲勞方面，首選玻纖格柵。其適用范圍廣泛，能價格比優良， 減少維修費用較低， 具有較好的推廣應用價值，以下將對玻纖格柵的材料性質及注意事項進行介紹。

3、玻纖格柵的材料特性及施工注意事項

3.1 材料特性

作為增強材料，玻纖格柵具有抗蠕變性、熱穩定性、高抗拉強度、低延伸率、物理化學穩定性及瀝青混合的相容性。

3.2 格柵鋪設的注意事項

3.2.1 施工條件。

格柵鋪設施工要求路面溫度在50～60°C 之間。由于玻纖格柵背膠易溶于水，雨天或路面潮濕時不得施工。7～9月份一般是全年平均氣溫最高的月份，上午氣溫偏低格柵鋪設效果較好。當地面溫度超過40℃時，鋪設或已鋪設在灑過粘層油的格柵，粘結效果明顯減小，尤其經往來運料車在灑有粘層油的路段行駛，減小格柵粘結效果。

3.2.2 格柵鋪設位置。

特殊構造物如通道、橋梁結構物搭板處及下承層存在裂縫的地方均需鋪設格柵。

3.2.3 格柵鋪設控制。

玻纖格柵在鋪設前必將路面污物清除干凈并保證干燥，鋪設格柵之前需灑粘層油，若采用乳化瀝青，待完全破乳后才可鋪設。粘層油的撒布量不能太大。

在滿鋪格柵或行車道通鋪路段，應設置專職人員指揮車輛，根據現場鋪設情況協助格柵鋪設人員限定鋪設范圍。施工時應將背腹水溶性物質面向下，保持格柵平整、拉緊并具備有效的張力，待格柵鋪完之后需靜碾一遍。

3.2.4 瀝青混合料攤鋪及碾壓控制。

混合料攤鋪時應嚴格控制設備出入，格柵層上禁止車輛緊急制動、傾瀉腳料。應在鋪設格柵完畢當天，完成面層瀝青混凝土的攤鋪工作，瀝青混凝土配合比及壓實度要求嚴格按設計及施工規范要求達標，這樣才能實現格柵鋪設效果。當使用膠輪壓路機碾壓瀝青混合料面層時，避免因注水量過多而溢流到玻纖格柵上，造成背腹失去粘性。

3.2.5 安全防護。

玻纖格柵為玻璃纖維制造，對人體皮膚易產生刺激作用，施工時須配備防護用具。

4、結束語

半剛性基層反射裂縫的產生，導致裂縫處彎沉增大，使基層喪失支撐力而導致路面產生卿漿、裂縫擴展、變形等病害，削弱路面強度，影響道路的使用性能。在大量防治反射裂縫的措施中，玻纖格柵由于其獨特的復合性能， 較低的維修成本已成為減少瀝青路面的反射裂縫的有效措施，具有廣闊的發展空間。

參考文獻

［1］ 張肖寧，鄒桂蓮，賀志勇.瀝青混合料抵抗反射裂縫能力的評價方法研究[J].華南理工大學學報，2001，29（7）：88-91

[2] 李海軍，黃巖，李樹高.土工織物復合瀝青路面的試驗研究[J].山東交通科技，2000（4）：31-34.

[3] JTGD40-2003，公路水泥混凝土路面設計規范[S].

[4] JTGF30-2003，公路水泥混凝土路面施工技術規范[S].