近年来，各地经济的迅猛发展，公路上交通量和汽车载重量剧增，对路面结构的损坏日渐加重，越来越多的旧水泥混凝土路面面临修复工作。与沥青路面相比，水泥混凝土路面的修复比较困难，而加铺沥青混凝土罩面层不仅简单方便，而且能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能，延长其使用寿命。但由于旧水泥混凝土路面上存在接缝和裂缝等损坏现象，沥青罩面后的复合结构往往在使用的短时期内，罩面层在对应于旧水泥混凝土板接、裂缝的位置上出现裂缝，即反射裂缝。反射裂缝本身对罩面层使用性能的影响不大，但环境因素（雨水、氧化等）的负效应，常常使得裂缝迅速向四周扩展，缩短罩面层寿命。反射裂缝是旧水泥混凝土加罩面沥青层所面临的一大难题。国外早在30年代就开始尝试应用沥青罩面层改善旧混凝土路面的使用性能，并对反射裂缝产生机理和发展过程进行调查研究。因反射裂缝问题本身十分复杂，影响因素众多，因此关于反射裂缝产生和发展的机理至今仍没有明确一致的结论。然而，对反射裂缝产生和发展的机理认识的程度直接关系到防治反射裂缝措施的选择，并最终影响到罩面层的使用寿命 。

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 。

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的裂缝。

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裂缝。

桥梁上也存在反射裂缝，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。

半刚性基层沥青路面由于具有强度高、造价低、整体性及水稳定性好等优点，在我国公路建设中得到了广泛的运用；但半刚性基层在运营期间易产生干缩裂缝和低温收缩裂缝，在交通荷载和温度荷载的重复作用下，半刚性基层的这种收缩裂缝很容易扩展到沥青面层而形成反射裂缝。反射裂缝一旦产生，不仅影响路面的美观和行车舒适性，更重要的是大大的缩短了路面的使用寿命。关于沥青路面断裂分析的理论及抗裂，国内外已开展了大量的研究工作。由于断裂力学较好的反映了结构内部存在的裂缝之类缺陷，因此在路面反射裂缝的分析方面得到了较好的应用。目前采用断裂力学对反射裂缝的研究主要集中在缝端应力状态及缝端应力强度因子的计算上，通过对比不同防裂措施及材料的缝端应力或应力强度因子对防裂效果进行计算比较：而对疲劳寿命的计算及疲劳寿命与路面结构参数的关系研究较少。可以采用断裂力学有限元模型，通过疲劳断裂分析，对温度荷载作用下疲劳断裂寿命进行了计算；同时对不同面层厚度和模量情况下疲劳断裂寿命进行了计算比较，为防裂材料和防裂结构的选择提供了理论依据 。

由于旧水泥混凝土路面板接、裂缝处不能承受拉应力和剪应力，所以裂缝和接缝顶面的沥青罩面层最容易受到损伤，因此反射裂缝一般情况下与旧水泥混凝土板的裂缝和接缝相对应。如果沥青罩面层与旧路面板之间有较好的粘结性能那么造成反射裂缝可能有如下两种情况：

1.反射裂缝是旧路面上裂缝处应力集中作用的直接结果，集中的应力使得裂缝直接扩展进入罩面层。一般认为，反射裂缝的产生和发展是由于旧水泥路面板的移动所造成的，而这些移动又主要来源于温度变化、行驶车辆及两者的综合作用。由温度变化引起的反射裂缝常常称之为温度型反射裂缝，相应地由行车荷载引起的反射裂缝称之为荷载型反射裂缝 。

温度型反射裂缝：外部环境对混凝土路面温度的影响可以按日变化温度和年变化温度来考虑。在年变化温度作用下，由于作用周期较长，沥青罩面层的顶面与底面温度较接近。在寒冷的季节，旧混凝土板产生收缩变形，在沥青罩面层内产生拉应力；在炎热的夏季，旧混凝土板膨胀，在沥青罩面层中产生压应力。在日变化温度作用下，沥青罩面层顶面温度变化较大，底面温度变化较小，使沥青罩面层出现翘曲变形。随着温度的下降，在罩面层顶面产生拉应力，底面产生压应力。温度变化越大、越快，产生的应力越大，罩面层越容易开裂。

荷载型反射裂缝：当汽车荷载驶经接缝时，可分为3个过程：①轴载位于接缝一侧时，接缝两侧产生较大的相对位移，在罩面层中造成较大的剪切应力；②轴载位于接缝顶面时，两板无相对位移或相对位移较小，罩面层主要承受弯拉应力作用；③轴载驶离接缝时，在罩面层内产生与第一次方向相反的剪切应力，在整个过程中罩面层受到两次剪切一次弯曲，而且是连续的。如果接缝处设有传力杆，基层刚度大且无脱空，那么上述3个过程区分不明显 。

2.当通过某种方式消除了旧路面板上接裂缝应力集中的影响，接裂缝的第二个“作用”就是在车辆荷载的作用下使罩面结构在裂缝处产生最大的弯沉，相应地在罩面层中产生最大的应力，从而使接裂缝顶部的沥青罩面层成为反射裂缝产生的最可能部位 。

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