上海浦东路桥华东工程有限公司 贺 文

半刚性基层沥青路面反射裂缝防治措施

上海浦东路桥华东工程有限公司 贺 文

半刚性基层沥青路面是我国高等级公路的主要的路面结构形式，半刚性基层的类型以石灰粉、煤灰稳定粒料和水泥稳定粒料为主。目前国内使用最广泛的半刚性基层是水泥稳定碎石，国外一般称水泥处理层（Cement Treated Base）。由于这种半刚性基层材料较易造成基层开裂，在沥青面层形成反射裂缝，从而进一步导致或加速路面的破坏，大大降低路面的使用性能及年限。因此，国内外对半刚性基层路面反射裂缝的防治做了大量的研究，研究的方向主要包括路面结构和材料两方面。

一、结构方面

通过在沥青面层和半刚性基层之间设置一层弹性模量较低、韧性好的材料作为应力吸收层，以吸收半刚性基层开裂造成的应力集中。也可以借鉴水泥混凝土路面设置锯缝的原理，在基层上用切割机进行切割，设置预锯缝，且采用“预锯缝+土工布”的方法让这种裂缝停留在基层本身，而不反射到面层。目前采用的主要的结构措施可分为应力吸收层、级配碎石过渡层（上柔下刚式复合基层）、半刚性基层预锯缝（预锯缝+土工布）、加厚沥青面层四类。

1. 应力吸收层。在沥青路面与半刚性基层之间设置一应力吸收层，既可以防止反射裂缝的产生，又可以防止路面水渗透到基层，破坏基层强度。目前国内采用的应力吸收层按材料可分为以下四类。

（1）土工类：土工格栅、土工织物、改性沥青防水毡。

（2）沥青薄膜：改性沥青薄膜、改性乳化沥青薄膜、橡胶粉改性沥青薄膜。

（3）沥青混合料类：Strata、改性沥青砂、细粒式沥青混凝土、SMA-5等。

（4）新型应力吸收层：同步碎石应力吸收层、橡胶沥青应力吸收层。

2. 级配碎石过渡层。在半刚性基层和沥青面层之间设置一定厚度的级配碎石基层，对吸收和削弱半刚性基层裂缝尖端应力、应变，减少和延缓反射裂缝的产生、扩展具有较好的效果。这种上柔下刚式组合基层一方面在很大程度上能够防止和减少半刚性基层反射裂缝，同时级配碎石基层还能充当具有排水功能基层的作用。采用高质量、具有严格级配要求的级配碎石作为半刚性基层和沥青面层之间的上基层，在功能上可以同时起到防止和减小半刚性基层反射裂缝和排水基层的双重作用。尽管级配碎石基层在功能上能起到上述作用，但级配碎石的加入能否会对半刚性路面结构造成重大削弱，夹心结构（倒装结构）能否在满足防止和减少反射裂缝及排水功能要求的同时，也能满足重交通疲劳破坏作用，这是问题的关键，也是人们普遍关注的问题。

3. 半刚性基层预锯缝。对基层进行预锯缝处理的目的，一是减少面层反射裂缝的产生或者说延长裂缝间距；二是减少沥青面层龟裂、网裂、坑槽等病害。这是因为基层预锯缝缝隙处若预加处理（如填缝并铺设一定长度的带条土工织物），可以防止基层锯缝反射到沥青面层上来；即使基层预锯缝反射到沥青面层上来，反射裂缝也比由于基层自由开裂而产生的面层反射裂缝规则。而规则的裂缝边缘在行车荷载的作用下不容易碎裂，所以由此而产生的龟裂、网裂、坑槽等病害现象要较由自由开裂状态下而引起的这些病害现象小。其中确定基层预锯缝的最大缩缝间距是基层预防锯缝措施的主要内容。预锯缝间距越小，接缝越多，不仅增加施工的复杂性，同时还容易使面层产生反射裂缝，从而影响路面的整体强度。但是基层预防锯缝过长也会带来一些问题，如干缩、温缩引起基层的伸缩量增大，进而增加基层开裂的可能性。

4. 加厚沥青面层。增加沥青面层的厚度的主要作用表现在以下几方面。

（1）增强分散荷载能力，减小由于车辆作用引起的裂缝两侧基层相对位移，改善面层受力。

（2）增加裂缝在面层内的延伸路径，推迟了反射裂缝贯串面层的时间。

（3）较厚的面层起到一定的保温作用，减少基层温度变化以及由其产生的裂缝两侧基层水平相对位移。

但单纯依靠增加沥青面层厚度的方法有其弊端。一方面增加加铺层厚度可能会受到路面标高的限制，另一方面增加加铺层厚度，必将大幅度增加路面造价，而且在夏季高温时，沥青混合料高温蠕变易产生车辙，同时会削弱半刚性基层路面的强基薄面的优势，故而这一方法有很大的局限性。如广深高速公路，路面总厚度为100～110cm，这个结构当初由外商出于商业目的确定，是不合理、不经济的结构。从现在的情况来看，表面车辙严重，下雨后积水，翻修率高。从车辙调查来看，这条路上车辙最大深度达到17mm，平均车辙深度为10mm，其主要原因是沥青层太厚，影响了路面的高温稳定性。

二、材料方面

通过进行面层、基层材料的合理组成设计，比如增加粗骨料含量并严格设计、级配调整结合料用量与比例，或者通过在材料中参加外加剂（粉煤灰、膨胀剂、减水剂、纤维等），以尽可能地减小其温缩和干缩系数，增加半刚性基层沥青路面材料抗裂性能。

1. 沥青面层材料。提高面层沥青混合料的抗裂性能也是一种从面层自身考虑的防裂方法。如采用改性沥青、在混合料中采用添加剂（聚酯纤维、矿物纤维等）、提高混合料性能、提高沥青用量、改善集料的级配等。另外还可以通过采用新材料或改善材料结构组成，来降低半刚性基层沥青路面的刚度，提高抗裂能力。

2. 半刚性基层材料。在半刚性基层材料中，可以通过掺加纤维提高其材料抗裂性能。纤维增强半刚性基层的抗裂原理如下。

（1）由于半刚性材料的胶结料对纤维的黏结和加固作用，当受到外力作用时，半刚性材料和纤维因要发生相对位移而产生摩擦，随机取向的纤维发生弯曲及纤维的交叉相连，提高了半刚性基层的抗弯拉强度。

（2）纤维对半刚性基层干缩和温缩起到一定的限制作用，使混合料的整体收缩量变小，抗裂性能得到提高。

三、结论

半刚性基层沥青路面由于其承载能力强，且经济性较好，得到广泛的应用，然而如何避免其缺点，发挥其优势，较好地防止其早期损坏,一直是困扰广大公路技术人员的一个关键性问题。本文从路面结构和材料两方面简要论述了防治半刚性基层路面反射裂缝的措施。对于半刚性基层路面反射裂缝问题，其后续研究工作还有待于进一步进行。