玻纖格柵處理復(fù)合式路面反射裂縫若干問題的探討

趙保偉

（河南省新鄭市公路管理局，河南 新鄭 451150）

復(fù)合式路面即采用瀝青面層作為舊水泥混凝土路面的加鋪層，這是一種典型的補(bǔ)強(qiáng)方法。對(duì)于使用一定年限的混凝土路面來說，隨著交通量和汽車載重量的增大，路面結(jié)構(gòu)破壞日漸加重，加鋪瀝青罩面層是一種改善和提高路面使用性能較為有效的措施，即舊水泥混凝土提供了堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，瀝青面層則由于平整度好、抗滑性高，適應(yīng)路面行車，而且施工對(duì)道路交通影響較小。然而這種復(fù)合結(jié)構(gòu)，由于材料模量存在較大變化，以及原路面混凝土板的接縫和裂縫、脫空等損壞問題的存在，所以反射裂縫仍是需要解決的主要問題。為了能有效地控制反射裂縫的發(fā)生和發(fā)展，鋪設(shè)面層時(shí)采用玻纖格柵加以處理，可以有效地改變路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，提高混合料的抗拉強(qiáng)度，對(duì)基層裂縫所引起的反射裂縫有很好的遏制，并提高路面的使用品質(zhì)。

1 反射裂縫形成的機(jī)理

由于溫度和濕度交替變化與汽車荷載的反復(fù)作用，在下層混凝土板的接縫或裂縫處，產(chǎn)生較大的水平力和豎向力，致其在相應(yīng)的瀝青加鋪層的位置上產(chǎn)生裂縫。

根據(jù)研究發(fā)現(xiàn),溫度變化引起的水平位移是產(chǎn)生反射裂縫的主要原因。下層面板產(chǎn)生的水平位移，使瀝青加鋪層在接縫、裂縫處產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即出現(xiàn)開裂。在溫度、濕度應(yīng)力和機(jī)輪荷載的綜合作用下，裂縫不斷向上開展，最后反射到加鋪層表面上來。

水平位移主要由溫度變化引起。水泥板的收縮與膨脹源于溫度交替變化，這種變化對(duì)接縫處的水平位移影響較大，位移大小的影響因素有溫度變化幅度、線膨脹系數(shù)、面層層間接觸性質(zhì)等。板縫兩側(cè)的垂直位移一般是由荷載引起的。

2 玻纖格柵的使用性能

玻纖格柵的抗拉強(qiáng)度較高，有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能，較低的延伸率，高溫穩(wěn)定性好，與瀝青混合料的相容性、嵌擠作用強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，對(duì)改善結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，增強(qiáng)整體抗拉強(qiáng)度，防止基層裂縫反射，減少路面車轍具有顯著效果。

2.1 減緩反射裂縫

溫度和濕度交替變化引起較大的水平位移，車輛荷載對(duì)豎向剪切位移影響較大，較大位移引起瀝青層內(nèi)局部出現(xiàn)應(yīng)力集中，玻纖格柵有效地分散應(yīng)力，起到加筋材料的作用，控制和減緩反射裂縫的形成。

2.2 抗低溫收縮開裂

冬季氣溫較低，面層遇冷收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，繼而產(chǎn)生裂縫，引起反射裂縫，使用玻纖格柵使瀝青混凝土的拉伸強(qiáng)度大大提高，拉應(yīng)力經(jīng)玻纖土工格柵的傳遞而逐漸減弱，減緩裂縫的發(fā)展。選用玻纖格柵時(shí)，應(yīng)保證足夠的寬度，以確保有足夠的橫截面積來充分消散裂縫能量，網(wǎng)眼尺寸宜為瀝青面層最大粒徑的0.5～1.0倍，以達(dá)到最佳剪切膠粘效果。

2.3 抗疲勞開裂

就瀝青加鋪層而言，對(duì)面層行車舒適性有很大的幫助，但對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的貢獻(xiàn)是有限的。玻纖格柵的使用，可減緩裂縫的發(fā)生，分散應(yīng)力突變對(duì)瀝青面層的影響；較低的延伸率增加了路面的整體性，有效地抵抗路面疲勞開裂。

2.4 提高路面抗車轍能力

在瀝青面層中使用玻纖土工格柵，起到一定的勁性骨架作用。玻纖格柵與集料形成嵌鎖作用，增加瀝青面層的抗拉應(yīng)力，有效地防止瀝青面層推移現(xiàn)象，提高路面的抗車轍能力。

3 玻纖格柵路面層間應(yīng)力與位移分析

復(fù)合式路面，存在強(qiáng)度高、剛度大的混凝土板，與瀝青面層的層間接觸拉應(yīng)力必然受到影響，而面層與混凝土路面之間的界面則是薄弱位置，路面裂縫處應(yīng)力比較復(fù)雜,其剪應(yīng)力隨著瀝青混凝土面層厚度的變化有較大差異，這也是復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)抵抗水平剪切力的薄弱環(huán)節(jié)。

假定水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層結(jié)構(gòu)為帶裂縫的多層彈性體系，加鋪層與水泥混凝土板間接觸條件假設(shè)為完全連續(xù)和絕對(duì)光滑兩種情況，分析不同加鋪厚度、不同荷載等級(jí)和作用位置對(duì)加鋪層應(yīng)力和位移的影響。研究表明，隨著加鋪層厚度的增加，拉應(yīng)力成正比增大，剪應(yīng)力值則成反比減小，荷載作用于板角時(shí)，拉應(yīng)力最大，荷載作用板角一側(cè)時(shí)，剪應(yīng)力最大，這與路面結(jié)構(gòu)有直接的關(guān)系。由于瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度大于抗剪強(qiáng)度，荷載作用下加鋪層的破壞由剪應(yīng)力控制。以瀝青混凝土層厚度為5cm、7 cm兩種結(jié)構(gòu)為例，水泥混凝土層厚度為22 cm、24 cm、26 cm分別組合計(jì)算層間剪應(yīng)力，結(jié)果表明瀝青混凝土層厚對(duì)層間剪應(yīng)力的影響很大，而水泥混凝土層厚度對(duì)層間剪應(yīng)力的影響很微弱。

4 玻纖格柵面層的施工

4.1 對(duì)原有路面的處理

施工前，徹底清除干凈路面上的油脂、污物等，保持鋪設(shè)表面干燥、清潔。對(duì)原路面板底脫空現(xiàn)象作壓漿增強(qiáng)處理，保證其承載能力。原有路面碎石化壓實(shí)后，平整度和路拱的平順性應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 黏層瀝青施工

用乳化瀝青作黏層，采用霧化設(shè)備，進(jìn)行人工噴灑，一般為0.4～0.6 kg/m2，確保噴灑均勻。灑布黏層瀝青，等待乳化瀝青破乳后方可鋪設(shè)玻纖格柵。

4.3 材料要求

玻纖格柵質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，外觀無破損、無污染現(xiàn)象。玻纖格柵應(yīng)按設(shè)計(jì)要求張拉，緊黏下承層，接縫搭接方向、長度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

5 玻纖土工格柵的施工控制

5.1 下承層準(zhǔn)備

鋪設(shè)玻纖格柵前，下承層必須清掃干凈，無油污、雜物，黏層油應(yīng)在24 h前完成，以加強(qiáng)玻纖格柵與瀝青混合料層的黏結(jié)。采用人工拉緊玻纖格柵，避免翹起、褶皺、斷絲，玻纖格柵的長度方向應(yīng)沿路線的縱向方向鋪設(shè)，在轉(zhuǎn)彎處可以剪斷拉平，確保鋪設(shè)平整。

5.2 鋪設(shè)玻纖格柵

根據(jù)瀝青混合料的攤鋪方向，將后一端壓在前一端部之下，采用縱向搭接，寬度不小于20cm，采用橫向搭接，寬度不小于15cm。固定完畢，用膠輪壓路機(jī)單向適度碾壓1～2遍穩(wěn)定。后退時(shí)，從旁邊未鋪玻纖格柵的路面退回，以壓緊玻纖格柵，使格柵與原路表面黏結(jié)牢固。

5.3 面層瀝青混凝土施工

鋪設(shè)玻纖格柵后，瀝青面層應(yīng)盡量緊跟著施工。一次鋪設(shè)的路線長度以滿足一天瀝青面層需要的工作面數(shù)量為宜，以免因下雨、降溫等天氣變化引起路面潮濕、降溫，從而導(dǎo)致玻纖格柵與路面失去黏結(jié)力而翹起。鋪設(shè)玻纖格柵后應(yīng)封閉交通，嚴(yán)格控制運(yùn)送混合料的車輛出入，控制車速，施工車輛禁止急轉(zhuǎn)向、急剎車，應(yīng)保持玻纖格柵潔凈，不得損壞，如有損壞必須更換或修補(bǔ)。玻纖格柵鋪設(shè)時(shí)，要求路面溫度在5～60℃之間，嚴(yán)禁雨天或路面潮濕時(shí)施工；施工人員須戴防護(hù)手套，確保有效安全防護(hù)。

G207線南陽境內(nèi)686K+850-697K+045段舊混凝土路面，其處治方法為：將原混凝土路面嚴(yán)重破損板塊破碎成40 cm×40 cm小塊取出，并對(duì)原路面基層進(jìn)行處置，同時(shí)對(duì)全部裂縫唧泥（脫空）板塊進(jìn)行壓漿穩(wěn)定，然后灌縫處治，最后加鋪18 cm的水泥穩(wěn)定碎石基層加7 cm玻纖格柵瀝青面層，使用狀況良好。

6 結(jié)束語

研究表明，徹底消除反射裂縫是比較困難的，采用適當(dāng)?shù)拇胧┛刂崎_裂是可行的。采用任何措施只能減緩反射裂縫的發(fā)展，延長道路的使用壽命；設(shè)計(jì)工程過程中，對(duì)原混凝土路面的處治很重要，板下脫空能否有效地處理是關(guān)鍵所在；采用玻纖格柵防治水平位移比剪切位移更為有效。采用任何措施，層間接觸不理想、傳荷能力很差時(shí)，薄層罩面對(duì)反射裂縫的治理都無法達(dá)到理想的效果；為了提高路面的使用品質(zhì)，應(yīng)從提高面層、夾層性能，處置好舊板塊、基層等多方面綜合考慮，就會(huì)收到較為理想的效果。

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