舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)分析

鄒 濤

(中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司 湖北省十堰市 442012)

舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)分析

鄒 濤

(中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司 湖北省十堰市 442012)

水泥混凝土問世以來一直是建筑工程最重要的結(jié)構(gòu)材料，得到廣泛的應(yīng)用。水泥混凝土路面作為高級路面的一種主要結(jié)構(gòu)形式，具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、使用壽命相對較長和前期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)。但是，隨著交通量的劇增、汽車日益重型化的發(fā)展，出現(xiàn)露骨、開裂、斷板、沉陷、錯臺、破碎、板底脫空等路面損壞情況，影響了道路的使用功能。采用瀝青加鋪層修補(bǔ)時，如何控制反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展是當(dāng)今道路工程界所面臨的一大難題。本文就對舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出更為有效的改善方法。

舊水泥混凝土；瀝青；加鋪層；反射裂縫

近年來，露骨、開裂、沉陷是舊水泥混凝土路面集中出現(xiàn)的問題，已不能滿足當(dāng)前交通運(yùn)輸?shù)囊?。路面急需維修，加鋪改造工程日益增多，對路面的使用造成了很多的不便。當(dāng)前常用的修復(fù)方法有三種：加鋪瀝青混凝土面層、加鋪新水泥混凝土面層和翻修。加鋪瀝青混凝土面層能有效地改善舊水泥混凝土路面的使用性能，利用舊水泥混凝土路面造價低，施工方便，對交通、環(huán)境影響小的特點(diǎn)，在國內(nèi)外舊水泥混凝土路面改造工程中應(yīng)用最多。但瀝青加鋪層極易造成反射裂縫的出現(xiàn)，減少路面的使用壽命。

一、瀝青加鋪層出現(xiàn)反射裂縫的原因

車輛行駛經(jīng)過不連續(xù)的板體時，瀝青混凝土加鋪層在舊的水泥泥混凝土的接縫和裂縫上方出現(xiàn)應(yīng)力集中，使瀝青加鋪層經(jīng)受較大的彎力應(yīng)力和剪切應(yīng)力。彎力應(yīng)力和剪切應(yīng)力是瀝青混凝土加鋪層產(chǎn)生由行車荷載引起的反射裂縫最直接的原因。其次，路面增加加鋪層后，受氣溫變化的影響，瀝青加鋪層和混凝土路面板熱脹冷縮，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，舊水泥混凝土路面的應(yīng)力在接縫處鏈接不連續(xù)，因此瀝青加鋪層同時承受它本身以及舊水泥混凝土路面所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，當(dāng)冬季氣溫較低的時候，瀝青混凝土加鋪層內(nèi)出現(xiàn)較為集中的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，形成由溫度引起的反射裂縫。

二、舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的分析和整治方法

采用瀝青加鋪層的原因是它能有效地改善舊水泥混凝土路面的使用性能，提高車輛行駛的舒適感，且施工方便、對交通及環(huán)境影響小。但該結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的弱點(diǎn)就是瀝青加鋪層極易產(chǎn)生反射裂縫，導(dǎo)致加鋪層使用壽命大大縮短。如何控制瀝青加鋪層反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展是當(dāng)今道路工程界所面臨的一大難題。各個專家都積極響應(yīng)，不斷提出新的解決方法。

1.改性瀝青的應(yīng)用

從提高瀝青面層、路面結(jié)構(gòu)組成性能等方面，如能改善瀝青相應(yīng)的性能，可抑制或延緩反射裂縫的出現(xiàn)。改性瀝青是在瀝青中加入改性劑的材料，使瀝青的某些特性在根本上得到改善，提高了瀝青的力學(xué)性能，改善低溫穩(wěn)定性，提高了瀝青的高溫穩(wěn)定性，減少了瀝青加鋪層所引發(fā)反射裂縫的可能。

2.對原有舊水泥混凝土路面進(jìn)行處理

在進(jìn)行加鋪瀝青混凝土面層之前對原有舊水泥混凝土路面病害進(jìn)行認(rèn)真徹底的處理，減少或減弱下部結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致瀝青加鋪層產(chǎn)生反射裂縫的受力，可以使改造后的路面達(dá)到良好的預(yù)期效果。具體處理方式根據(jù)道路情況分以下幾種：

1）灌縫：在舊水泥混凝土路面的不連續(xù)的接縫處采用新型改性瀝青材料進(jìn)行灌縫，防止路面水從路面滲入基層，保證基層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2）嚴(yán)重破碎板修補(bǔ)：對已斷裂成3塊以上的嚴(yán)重破碎板，采用挖補(bǔ)的方式對板體進(jìn)行更換。將舊板破碎、運(yùn)走，清掃基層?；鶎颖砻嬉秸⒕哂幸欢ǖ臋M坡。

3）一般斷板修補(bǔ)：對斷裂情況較輕的板塊，采用對裂縫開槽注膠的方法來處治。

4）脫空板塊的處理：脫空板塊較好的處理辦法就是板底壓漿。利用灰漿泵的壓力將水泥漿液通過預(yù)先鉆好的孔洞直接壓入板下，填充板下出現(xiàn)的空洞，使基層重新穩(wěn)定。

5）其他形式損壞：一些非結(jié)構(gòu)性破壞，如表面起皮、露骨、剝落、麻面等，由于其只影響到原有路面行車舒適性，而當(dāng)對老路進(jìn)行改建、舊混凝土路面做基層時，這些形式的損壞對整個路面結(jié)構(gòu)承載力和行車舒適性影響甚小，可不予特殊處理。

3.對瀝青加鋪層加厚或改造其組成結(jié)構(gòu)

針對瀝青加鋪層的防止反射裂縫措施主要有增加瀝青加鋪層的厚度，選用優(yōu)質(zhì)瀝青，配置抗裂性能好的瀝青面層混合料，采用能吸收和消散裂縫尖端應(yīng)力的夾層及中間層，如在加鋪層和舊水泥混凝土路面之間設(shè)置土工合成材料織物、鋼絲網(wǎng)、或鋪一層彈性模量小、抗拉性能好的橡膠瀝青應(yīng)力吸收層等。

1）土工合成材料夾層

土工合成材料夾層一般設(shè)置在瀝青加鋪層及舊水泥混凝土路面板之間，常用的有土工布、玻纖格柵和塑料格柵等。其特點(diǎn)是變形能力較強(qiáng)，在水平方向上可承受較大的拉應(yīng)力，而在垂直方向上則剛度較小，抗彎拉及抗剪能力低，其力學(xué)性質(zhì)與薄膜類似，隔離阻斷，降低拉應(yīng)力集中，使應(yīng)力強(qiáng)度因子減小反射裂縫擴(kuò)展的速度；

2）應(yīng)力吸收層：在舊水泥混凝土板及瀝青加鋪層之間添加一層橡膠瀝青、改性瀝青砂或柔軟瀝青混凝土這類應(yīng)力吸收中間層，改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層使用效果明顯，在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟。

3）級配碎石中間層：級配碎石多用于半剛性基層瀝青路面防止反射裂縫，在加拿大、南非等國家及我國的部分省市的試驗(yàn)路已得到了應(yīng)用。級配碎石作為散粒結(jié)構(gòu)具有不傳遞拉應(yīng)力、拉應(yīng)變的能力，水泥混凝土板接縫尖端的拉應(yīng)力不會在碎石層面形成應(yīng)力集中，因而碎石層吸收了接縫所釋放的應(yīng)變能，從而達(dá)到阻裂效果。此外，從理論上講，可以認(rèn)為級配碎石收縮系數(shù)極小，幾乎為零，加上其本身并不傳遞拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，因而它能消散、吸收單純由環(huán)境因素變化，尤其是溫度驟降情況下裂縫尖端的應(yīng)力及應(yīng)變。

4）大粒徑瀝青碎石混合料中間層

大粒徑瀝青混合料中大粒徑礦料多，瀝青含量少，空隙率大。這種多空隙結(jié)構(gòu)可有效地阻斷裂縫尖端的擴(kuò)展路徑，削弱拉應(yīng)力、拉應(yīng)變的傳遞能力，并且能消散、吸收由交通荷載及溫度變化所產(chǎn)生的荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力。由于溫度應(yīng)力是引起瀝青加鋪層反射裂縫的主要原因之一。大粒徑瀝青碎石混合料中間層的結(jié)構(gòu)大大改善了舊水泥混凝土路面的溫度狀況，減少了降溫及溫度梯度對水泥混凝土路面及加鋪層的影響程度。

結(jié)語：綜上所述，在水泥混凝土路面進(jìn)行瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，延長了舊水泥混凝土路面的使用壽命。但是，水泥混凝土路面瀝青加鋪層中經(jīng)常出現(xiàn)的反射裂縫會縮短道路面層的使用壽命，徹底消除它是不現(xiàn)實(shí)的，我們對于瀝青加鋪層的結(jié)構(gòu)研究重點(diǎn)即是對反射裂縫進(jìn)行控制，經(jīng)過一次次的實(shí)驗(yàn)，起到非常顯著的改善作用。研究表明，完善了瀝青加鋪層反射裂縫出現(xiàn)，有助于我國交通道路網(wǎng)的健康發(fā)展。使用瀝青混凝土路面，減少了舊水泥混凝挖除重建的污染，縮減了道路維修的周期，充分發(fā)揮了使用效率強(qiáng)的特點(diǎn)。此外，瀝青混凝土加鋪在舊水泥混凝土路面上，也使公路原有的路面得以修復(fù)，提高了公路的使用價值，保障了道路交通“有序、安全、暢通”，推進(jìn)社會主義的新建設(shè)，保障了公路在擴(kuò)大國內(nèi)需求、拉動經(jīng)濟(jì)增長的重要地位，為我國的交通事業(yè)節(jié)省了經(jīng)濟(jì)開銷，進(jìn)一步促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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U45

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1007-6344（2016）10-0034-01

鄒濤，男，1984-08，漢，湖北省襄陽市，大學(xué)本科，石家莊鐵道學(xué)院，工程師，混凝土施工，中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司 湖北省十堰市 442012