反射型裂缝

旧混凝土路面补强时常在原有路面上加铺一层沥青罩面，当混凝土位移产生的拉应力超过沥青罩面层的抗拉强度时，罩面层就会开裂，这种裂缝即称为反射型裂缝。在旧有的水泥混凝土路面的接缝、裂缝处，其上部的新的沥青混凝土加铺层在使用的短时间内出现的对应裂缝。

在进行柔性路面结构组合设计过程中，在半刚性基层上铺筑面层时，对等级较高的道路应适当加厚面层或铺设土工织物或采取其他措施以减轻反射型裂缝。桥梁上也存在裂缝，如群桩基础，部分桩基出问题，导致承台开裂，墩柱开裂。主要原因:一方面在基层成型过程中，因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝;一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。2100433B

传统的强度理论认为，当沥青罩面层中某点的临界应力超过沥青混凝土本身的极限强度时，沥青罩面层即达到破坏状态。实际上并非如此，沥青罩面层中的反射裂缝从其产生到整个路面破坏，中间要经历一个裂缝扩展阶段，即反射裂缝在罩面层厚度方向上的纵向扩展和在其表面的横向扩展。

反射裂缝的纵向扩展

断裂力学认为，裂缝的扩展有三种位移模式：张开模式、剪切模式和撕开模式。其中温度应力对反射裂缝影响的模式为张开模式，行车荷载对反射裂缝影响的主要模式是张开模式和剪切模式。当车轮驶经裂缝的正上方时，以张开模式来引起反射裂缝，当车轮驶在裂缝之前和之后的位置时，以剪切模式影响反射裂缝。撕开模式在罩面层中不常出现。与张开模式相对应的温度型反射裂缝通常产生于罩面层的底部，而后向上逐渐扩展到罩面层顶面。Rigo等人应用SAPLI5程序模拟温度应力作用下反射裂缝的扩展路径，几乎是垂直向上扩展的，但当气温非常低时，Haas认为，裂缝产生在罩面层的顶面和底面，而后向罩面层中间扩展，裂缝的这种扩展方式在Button的“罩面试验”中得到验证。对于正荷载作用下的张拉位移模式所对应的反射裂缝，一般产生于罩面层的底面，在周期性荷载的作用下垂直向上扩展。Brown和Caltabiano在室内试验都证实了裂缝的这种扩展模式。在偏荷载作用时，反射裂缝以剪切模式在罩面层中向上扩展，Rigo等人对其扩展路径进行了分析，认为裂缝在罩面层中是沿45.角的方向向上扩展的。当车轮荷载（偏荷载）和温度应力共同作用于复合罩面结构时，Rigo等人的分析结果显示，裂缝的扩展介于偏荷载和温度应力单独作用时裂缝扩展路径之间，比偏荷载作用时的裂缝扩展途径更垂直一些 。

反射裂缝的横向扩展

反射裂缝在瞬间是不可能贯穿整个路面宽度，除非在应力作用时，裂缝的长度已经等于或大于相对整个路面宽度的临界长度（这里的临界长度是指当裂缝的长度接近或大于该长度时，裂缝的扩展非常快而且是不稳定的）。较为合理的发展过程是裂缝首先在路表面某些位置产生，然后再向两侧扩展。一般情况下，反射裂缝多出现在轮迹处，因为温度对反射裂缝的影响在整个路面宽度内都是相同的，而行车荷载则是以一定的频率分布在车道上的，尤其在渠化交通的道路上。与罩面层开裂有关的问题是环境因素的负效应，反射裂缝一经出现，水分的浸入、氧化以及行车的反复作用，常常使得反射裂缝加速向四周扩展，即使裂缝贯穿整个路面宽度，也不会立即影响到行车的舒适性。同时，如果在罩面层与旧路面板之间加入了防反措施，如土工织物、SAMI等不透水材料，即使反射裂缝出现在罩面层顶面，如果这些不透水材料仍不破裂，那么就可以减少环境因素的影响，使罩面层保持在一定的使用水平，直到反射裂缝处的材料出现恶化。因此，即使罩面层中出现了裂缝，路面并不就因此而“破坏”了，如何定义路面的损坏将直接关系到罩面层的设计寿命 。2100433B

除了温度、行车荷载等外界因素外，路面结构本身特性对反射裂缝的产生也有一定的影响，它包括：①旧路面与罩面层之间的层间粘结性能；②旧路面状况性能参数（如旧路面板厚度、长度、接裂缝宽度、损坏状况、接裂缝的传荷能力等）；③罩面层结构参数与材料性能。同济大学的于宝明对影响反射裂缝产生的各因素进行了三维有限元分析，结果显示，影响温度型反射裂缝的主要因素是旧路面与罩面层间的粘结状况、罩面层厚度、旧路面板的长度、缝宽以及水泥混凝土的线收缩系数。沥青混凝土与水泥混凝土的模量对罩面层中温度型反射裂缝的形成也有一定的影响，旧路面板的厚度、基层模量及其线收缩系数等其他因素的影响是完全可以忽略的。

对于弯拉型反射裂缝，在正中荷载作用下，对罩面层中的应力分析结果表明：正中荷载应力随层间界面模量的减小而增大，随罩面层厚度的增加而减小，其他因素的影响是较小的。

影响剪切型反射裂缝最主要的因素有：旧路面与罩面层间的粘结性能、罩面层的劲度模量、罩面层的厚度、旧路面板接裂缝的宽度、旧路面板的厚度以及基层模量。旧路面板的刚度对剪切型反射裂缝的产生也有一定的影响，旧路面板的长度等因素的影响是完全可以忽略的 。