采用鋪路氈料防止瀝青路面反射裂縫的試驗研究

劉萬軍，姜 浩

(黑龍江省農墾寶泉嶺管理局交通運輸局，黑龍江 鶴崗 154211)

我國目前有大量的舊瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面不能滿足使用要求，需要修復改造。采用瀝青混凝土加鋪改造舊路面是最為常用的方法。但由于結構中峰值應力的作用，使得基層中先產生的裂縫繼續(xù)向上傳播，而基層與上面層結合緊密，形成應力傳遞通道，導致面層開裂，形成“反射裂縫”?；鶎赢a生反射裂縫主要有兩種原因:①基層中的材料本身因為干縮或低溫而產生的裂縫，稱為溫度裂縫;②外部荷載超過道路的最大載荷而產生的裂縫，稱為應力裂縫。道路表面的裂縫使得水和氧氣滲入至結構層，導致路面結構受到破壞。我國華東公路的資料表明，當瀝青面層加鋪到9 cm時，溫度應力與荷載應力之比為1.00∶1.37。廣東公路的資料顯示，當瀝青路面厚度在6 ～7 cm 時，瀝青面層底部的拉應力超過0.9 Mpa［1］。因而在初春溫度驟升和初冬溫度驟降時，最易產生反射裂縫。

大量道路工程的實踐都證明，在瀝青面層和下臥層(如半剛性基層)之間鋪放一層瀝青土工織物間層可以有效控制路面產生反射裂縫，減緩反射裂縫的發(fā)展，從而延長道路的使用年限。國內外在這方面有大量的研究報道［2～4］。浸入瀝青的土工織物形成瀝青防水層，能阻止地表水和氧氣滲入路基結構，使基層材料保持良好狀態(tài)。土工織物具有調解溫度的作用，可減緩道路基層中溫度變化的速度，減少溫度驟變帶來的破壞。

由于不同種類的土工織物物理性能不同，本身的延伸率各異，與上下層界面的結合力不同，因而防治反射裂縫的效果也有差異。為此，作者以寶泉嶺農場(寶梧公路—寶泉嶺農場27隊)通暢公路為對象，研究不同土工織物對反射裂縫的控制效果，旨在為舊瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面的修復改造提供基礎數(shù)據(jù)。

1 試驗地點

試驗地點設在寶泉嶺農場(寶梧公路—寶泉嶺農場27 隊)通暢公路工程，道路全長2 917.27 m，橫斷面形式為單幅路。該道路現(xiàn)狀為水泥混凝土路面，路面局部有破碎、錯臺、斷板和沉陷。為了改善道路狀況，牡丹江市公路勘察設計院受建設單位委托，對該道路進行了罩面設計，并將該路段作為試驗道路進行研究。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

由于瀝青面層施工時溫度較高，因此，可采用的鋪設材料目前僅限于土工織物和玻纖網［5］。

①polyfelt 瀝青面層織物(以下稱鋪路氈)，性能指標見表1。

表1 鋪路氈的性能指標Tab.1 Specification of paving mat

②自粘式玻璃纖維格柵，寬2 m，長500 m，性能指標見表2。

表2 玻璃纖維格柵性能指標Tab.2 Specification of glass fiber grid

2.2 試驗方法

2.2.1 試驗路段設置

試驗路段共設置5 段，每段長500 m。其中:1 ～4 試驗段鋪設鋪路氈;5 試驗段鋪設自粘式玻璃纖維格柵。

2.2.1.1 在路面耐磨層下鋪設鋪路氈

以道路縱向中線為中線，鋪設寬度為4 m的鋪路氈。施工方法為:

①清理路面(基層路面)，基層路面必須保證清潔，水清洗后要充分干燥。

②填補裂縫或設整平層。

③灑粘層油。使用瀝青灑布車均勻噴灑一層純?yōu)r青粘層油，用量為1.1 kg·m－2［6］。

④鋪設鋪路氈，要保證鋪路氈與粘層油充分粘合，使土工織物沒有褶皺。

⑤鋪設石屑層，鋪路氈鋪設完成后，上面灑0.75 cm 石屑，用量為2 m3·1 000 m－2。

⑥鋪設瀝青混凝土路面。

2.2.1.2 鋪設自粘式玻璃纖維格柵

將自粘式玻璃纖維格柵直接鋪設于路面上，以8 t 壓路機壓實，上面鋪設瀝青混凝土面層。

2.2.2 試驗區(qū)域設置

在試驗道路設置4 個試驗區(qū)域，每個區(qū)域長100 m，分別為2 種土工合成材料和2 個對照區(qū)。區(qū)域1 和區(qū)域2 為對照區(qū)，沒有鋪設任何土工合成材料;區(qū)域3 鋪設玻璃纖維格柵;區(qū)域4 鋪設鋪路氈。

3 試驗結果

裂縫的監(jiān)測1 a 進行1 次，采用直接量測法測量裂縫長度，包括徑向L、橫向T 和龜裂K，結果見表3。

表3 裂縫長度Tab.3 Crack length

從表3 中可以看出，在沒有鋪設新路面的2009 年，裂縫的長度為76 ～187 cm。鋪設后的第1 年沒有產生裂縫。第2 年裂縫的長度為0～7 cm，其中區(qū)域3 的裂縫長度為7 cm，可能是由于玻璃纖維格柵寬度較小(2 m)、中間有接縫所致;而區(qū)域4 沒有產生裂縫，效果較好。

總的來看，由于路面設計標準較高、施工質量較好，短期觀測沒有較為明顯的比較結果。隨著試驗時間的延長，效果將逐步顯現(xiàn)。

4 討論

在舊路改造時，采用土工合成材料防止反射裂縫的試驗結果表明:使用鋪路氈效果最好，而鋪設玻璃纖維格柵由于出現(xiàn)粘結問題，將導致龜裂和孔洞的形成。

加固方法的性價比取決于材料和鋪裝的費用、作用效果和道路的使用壽命。為了確定鋪路材料的作用，法國L.R.P.C.Autun 創(chuàng)造了一個評價體系，它可以測試不同體系以確定體系的不同特性。按此體系評價，使用鋪路氈的性價比比不用加筋材料的路面高3 倍，比使用玻璃纖維格柵的高2 倍。所以從經濟效益上來比較，鋪路氈性價比最高。

浸入瀝青的土工織物具有較大的延展性，分散了上下層間的傳動應力，使應力作用于更大的范圍，避免和減緩應力集中的發(fā)生，減少了裂縫擴散和反射裂縫的形成。研究顯示，土工合成材料可以延緩反射裂縫發(fā)生2 ～4 a，對于疲勞裂縫效果很好;而對于溫度型裂縫，由于裂縫寬度較大，效果往往不明顯［7］。隨著上封層的強度、厚度和密實度的增加，土工織物對反射裂縫的防治效果也會增強，上封層的最小厚度不得小于4 mm。

精確數(shù)量的瀝青用量和土工織物高粘附能力能保證上下層之間均勻、緊密粘結。研究顯示，在鋪設了土工織物之后，上下層面結合處的結合力會明顯降低。根據(jù)試驗路段的測試數(shù)據(jù)，當瀝青路面厚度為7 ～12 cm 時，瀝青路面底部的拉應力與不鋪設土工織物比較要減少20%。這種層間強度降低，仍足以保證上下層的相對位移，從而保證連續(xù)性。

在剛性路面中，接縫處高差必須小于0.2 mm，表面裂縫的寬度不得大于1.3 mm。如路面條件不能滿足要求，可以先做一層找平層。在柔性路面中，道路面表的回彈彎沉值大于0.64 mm 時，必須對道路進行修復后才可以使用土工織物［8］。

在施工中，要根據(jù)材料的熔點和對瀝青的保持力，確定瀝青的種類、用量和施工溫度。依據(jù)土工織物的強度選擇鋪裝施工的方法。粘層用液體石油瀝青時，大氣溫度要求在5℃以上，雨天和雨后路面潮濕時，不得使用粘層油［9］。

［1］《土工合成材料工程應用手冊》編寫委員會.土工合成材料工程應用手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000.

［2］李秋廷. 干拌法橡膠粉改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的時間敏感性分析［J］. 吉林林業(yè)科技，2012，41(4):26－27.

［3］張振德，張廣闊，張海濤. 瀝青老化再生的實驗路徑研究［J］.森林工程，2014，30(1):131－133.

［4］李秋廷，魏相富.干拌法橡膠粉改性瀝青混合料最佳瀝青用量的研究［J］. 吉林林業(yè)科技，2012，41(2):36－41.

［5］鄧衛(wèi)東，程英華.我國公路工程中的土工合成材料［C］.全國第五屆土工合成材料學術會議論文集［A］.北京:現(xiàn)代知識出版社，2000.

［6］招商局重慶交通科研設計院有限公司.公路土工合成材料應用技術規(guī)范［M］. 北京:人民交通出版社，2012.

［7］王釗.國外土工合成材料的應用研究［M］.北京:現(xiàn)代知識出版社，2002.

［8］王釗.國外土工合成材料的應用研究［M］.北京:現(xiàn)代知識出版社，2002.

［9］劉宗耀.土工合成材料工程應用手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000.