淺析“白改黑”路面反射裂縫的防治

郝小軍 何文正

(1.重慶路威土木工程設(shè)計有限公司,重慶 400060;2.重慶市市政設(shè)施管理局,重慶 400015)

淺析“白改黑”路面反射裂縫的防治

郝小軍1何文正2

(1.重慶路威土木工程設(shè)計有限公司,重慶 400060;2.重慶市市政設(shè)施管理局,重慶 400015)

本文對舊水泥混凝土路面改建為瀝青路面技術(shù)進(jìn)行了研究與探討。針對水泥混凝土路面加鋪瀝青層的反射裂縫問題,分析了問題的成因并提出了防治措施以及相應(yīng)的處理方法。

水泥砼 瀝青砼 反射裂縫 防治及處理

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。這種形式的路面結(jié)構(gòu)能吸收兩種材料的優(yōu)點，“剛?cè)嵯酀?jì)”，即舊水泥混凝土面板提供了穩(wěn)定、堅實的基層，瀝青路面提供了抗滑系數(shù)較高、平整度好的面層，大大改善了路面的使用性能。然而這種復(fù)合結(jié)構(gòu)涉及剛性、柔性兩種路面結(jié)構(gòu)形式，不僅材料差異大，而且舊水泥混凝土面板上存在接縫和裂縫及錯臺、脫空等損壞現(xiàn)象，使得復(fù)合結(jié)構(gòu)中奇異部位突出，這就會在罩面層對應(yīng)于舊水泥混凝土面板接縫、裂縫的位置上出現(xiàn)反射裂縫。反射裂縫本身對罩面層的使用性能影響不大，但環(huán)境因素的負(fù)效應(yīng)(雨水、氧化) 常常使裂縫迅速擴(kuò)散，從而縮短罩層的壽命。

1“白改黑”流程

首先需對舊水泥混凝土板塊進(jìn)行調(diào)查與分析，根據(jù)調(diào)查結(jié)果將板塊劃分為不同的類型，針對不同的類型分別采取不同的處理措施對板塊進(jìn)行處理，處理方法可以參考不同的設(shè)計與施工規(guī)范；然后需對原路面的接縫進(jìn)行處理，如果路面存在加寬，則需要對新加寬的水泥混凝土板塊與舊面板進(jìn)行連接處理；對舊混凝土面板病害處理完畢后，最后進(jìn)行瀝青混凝土路面加鋪罩面。在實際的加鋪施工過程中，最突出的問題是如何防止反射裂縫。世界各國在防裂研究上做了大量的試驗和實踐，取得了許多成功的經(jīng)驗。但至今沒有形成統(tǒng)一的方案。《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》JTGD40-2011對瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計作了規(guī)定，但對減緩反射裂縫的幾種措施中并沒有指明主要防裂措施和輔助防裂措施。

2 瀝青混凝土加鋪層反射裂縫成因

舊混凝土路面補(bǔ)強(qiáng)時常在原有路面上加鋪一層瀝青罩面，當(dāng)混凝土位移產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過瀝青罩面層的抗拉強(qiáng)度時，罩面層就會開裂，這種裂縫即稱為反射裂縫。

瀝青加鋪層反射裂縫的擴(kuò)展模式主要有張拉型反射裂縫及剪切型反射裂縫。交通荷載及溫度作用是引起反射裂縫的兩大因素。溫度的變化可引起張拉型反射裂縫。瀝青混凝土加鋪層粘附在舊面層板上，舊面層板因溫度下降而收縮時，由于舊面層板與加鋪層的層間粘附阻力，瀝青混凝土加鋪層也會相應(yīng)出現(xiàn)收縮變形?；炷涟宓氖湛s在兩條接縫(或裂縫)內(nèi)進(jìn)行，混凝土板降溫時會導(dǎo)致接縫(或裂縫)上方的瀝青混凝土加鋪層內(nèi)出現(xiàn)較集中的拉應(yīng)力。此時拉應(yīng)力若超過瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度，加鋪層便出現(xiàn)開裂。剪切型反射裂縫通常由交通荷載引起。車輪荷載駛經(jīng)接縫(或裂縫)時，在車輪偏荷載的作用下，接縫(或裂縫)兩側(cè)的板端出現(xiàn)彎沉差，使接縫上方的瀝青混凝土加鋪層承受較大的彎拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力。此彎拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力若超過瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度或抗剪強(qiáng)度，在接縫(或裂縫)處就會出現(xiàn)反射裂縫。而反射裂縫一般先出現(xiàn)在輪跡處，然后再向兩側(cè)發(fā)展，初期時對路面的使用性能影響不大；但隨著雨水或雪水的浸入及瀝青的氧化，裂縫兩側(cè)的路面結(jié)構(gòu)層，特別是裂縫附近的土基含水量加大，甚至飽和，在大量行車荷載反復(fù)作用下，產(chǎn)生動水壓力。由于水泥穩(wěn)定砂礫基層抗沖刷能力較低，舊水泥混凝土路面便出現(xiàn)唧泥現(xiàn)象，水泥混凝土板底脫空，垂直相對位移加大，路面結(jié)構(gòu)的承載能力大幅下降，路面加速破壞，使用功能喪失，使用壽命縮短。因此，瀝青加鋪層反射裂縫的控制成為舊水泥混凝土路面改造的最重要技術(shù)問題。

3 防治措施及對策

世界各國在防裂研究上做了大量的試驗和實踐，取得了許多成功的經(jīng)驗，但至今沒有形成統(tǒng)一的方案。在筆者的工程實踐過程中，反射裂縫防治措施主要有以下四種方式。

3.1 應(yīng)力吸收法

應(yīng)力吸收是指在罩面層和原路面之間設(shè)置隔離層，主要采用彈性模量較小的材料，如橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。這種方案本質(zhì)上就是消除水泥混凝土板縫處的應(yīng)力集中，把被加罩的瀝青混凝土面層由應(yīng)力產(chǎn)生的微小形變傳遞給低模量的隔離層，隔離層隔離了加罩層的形變，從而起到了吸收應(yīng)力的作用。目前應(yīng)力吸收使用較多的是土工布，但土工布施工質(zhì)量難以保障，所以近年來有其他材料代替土工布，如纖毛胎基的改性瀝青卷材等。這種方法的對溫度型反射裂縫效果明顯，但是要求原水泥混凝土板塊板體性能應(yīng)良好

3.2 加筋法

加筋法從本質(zhì)上來說就是提高面層瀝青混凝土的彈性模量，增加瀝青面層的剛度，使瀝青面層提高抗裂抗拉能力。在實際應(yīng)用中，加筋有多種方法常用的有鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、鋪設(shè)玻璃纖維格柵、采用加筋纖維瀝青混凝土等。這種方法如果運用合理，能較明顯減緩反射裂縫的開展，對增加路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也有幫助。但是加筋工藝各不相同，施工工藝較為復(fù)雜，加筋材料價格較高。

3.3 鋸縫法

鋸縫法是在加罩后的瀝青面層上鋸縫，并使鋸縫與原水泥路面的接縫對齊，然后再灌縫封住，施工中一般采用鋸橫縫。這種方法是在瀝青面層上預(yù)先留下假縫或稱預(yù)切縫，使裂縫沿著設(shè)計要求的位置開展。當(dāng)裂縫通過灌縫材料后，養(yǎng)護(hù)單位僅需重新灌縫即可。此方法養(yǎng)護(hù)費用低，養(yǎng)護(hù)效率高，但是施工較為復(fù)雜，尤其是要在攤鋪時標(biāo)明每條需要預(yù)切的縫的位置。適用范圍較小，如果設(shè)計中心線與原路面中心線不在一條直線上時，采用此方法就會明顯影響外觀。

3.4 破碎舊水泥路面法

破碎原水泥路面法就是將原水泥混凝土完全破碎成小塊狀，再用重型壓路機(jī)壓實，然后再在上面攤鋪瀝青混凝土。這種方法國外使用廣泛，防反射裂縫效果最好，但是工藝復(fù)雜，需專用的破碎設(shè)備，理論上破碎后的路面在壓實后不

能有任何松動，否則將增加罩面層厚度，施工費用較高，施工噪音大。

3.5 防治對策

為防止瀝青混凝土路面反射裂縫的產(chǎn)生，可以考慮采用如下措施。

(1)在水泥混凝土縱、橫縫處粘貼自粘式防水卷材；

(2)設(shè)一定厚度的瀝青混凝土找平層，(其厚度具體根據(jù)道路縱斷面設(shè)計高與現(xiàn)狀路面之間的高差確定)，該結(jié)構(gòu)層有吸收應(yīng)力的作用，能一定程度上緩解瀝青混凝土路面反射裂縫的產(chǎn)生；

(3) 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。

結(jié)合筆者設(shè)計與施工經(jīng)驗，認(rèn)為需要從以下環(huán)節(jié)對反射裂縫進(jìn)行控制。

①認(rèn)真做好既有道路調(diào)查、檢測，如實地反映既有道路情況，這是決定既有道路利用率的前提，為科學(xué)合理地提供決策打下基礎(chǔ)。

②充分合理地布設(shè)沿線管線，盡可能減少對路面的破壞，從而減少縱向縫的數(shù)量。

③確定合理的結(jié)構(gòu)層及基層防裂措施，其基層防裂措施主要為防止基層的不均勻沉降在新老銜接且不易壓實處做砼基礎(chǔ)，設(shè)格柵、傳力桿。

4 工程案例

該項目為城市主干道I級，設(shè)計速度60km/h，其路幅分配如下：8.25m(人行道+綠化帶)+12.25m(車行道)+3.0m(中央分隔帶)+12.25m(車行道)+8.25m(人行道＋綠化帶)=44m。路線全長為3.275公里。原路面結(jié)構(gòu)形式如下：C30水泥混凝土面層厚24cm，改性乳化瀝青稀漿封層厚8mm，6%水泥穩(wěn)定級配碎石基層厚25cm，4%水泥穩(wěn)定級配碎石基層厚25cm，填隙碎石墊層20cm。

既有水泥混凝土路面病害主要為輕度塊狀裂縫、輕重板角斷裂、輕度錯臺等病害，同時為了道路美觀和減少行車噪音，結(jié)合城市改造計劃，擬對該項目進(jìn)行“白改黑”。通過項目交工的幾年時間來看，其防止反射裂縫的效果十分好，從目前來看，未出現(xiàn)反射裂縫現(xiàn)象發(fā)生。

5 結(jié)語

(1)舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土是目前我國公路技術(shù)領(lǐng)域的一大課題，目前尚無相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范和方法，因此需要按照一定的施工流程進(jìn)行施工，才能保證質(zhì)量。采用防反射裂縫措施目的是控制開裂，而不是消除開裂。所有的防反射裂縫措施只是盡量推遲產(chǎn)生早期裂縫的時間和一旦產(chǎn)生裂縫后，如何減緩其向上面層發(fā)展的速度，從而達(dá)到延長其使用壽命的目的。

(2)不論是加筋還是應(yīng)變消散類措施，當(dāng)應(yīng)用于傳荷能力很差的路面時，任何薄層瀝青類罩面對防治反射裂縫都顯得無能為力。為了有效地改造舊水泥混凝土路面，改善路面使用品質(zhì)，應(yīng)從提高面層、夾層性能，處治好舊板塊、基層等多方面綜合考慮改造方案。

(3)路面改造過程中，處治原混凝土路面很重要，尤其在傳荷能力較差的接縫處，板下脫空能否有效地處理是關(guān)鍵。

(4)諸多防裂措施中，應(yīng)首先考慮從功能上起主要防裂作用的應(yīng)力緩解層，在有條件的情況下。輔以輔助防裂措施。需要對施工的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，才能做到少出現(xiàn)、甚至不出現(xiàn)反射裂縫。

[1]《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》[S].JTGH10-2009.

[2]《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》[S].JTG D40-2011.

[3]夏連學(xué),趙衛(wèi)平.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社,1997.

[4]公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范[S].JTG D50-2006.

[5]公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].JTG F40—2004.