復(fù)合式路面水泥混凝土層與瀝青層間防反射裂縫處治工藝

張友忠

(廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司，廣州 510623)

0 引言

我國高等級路面結(jié)構(gòu)型式按照面層所使用材料的不同可分為瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面。瀝青混凝土路面由于車輛輪胎與路面是兩級減震，因此，行車舒適性好、噪音小，且該種路面結(jié)構(gòu)對路基的變形或者不均勻沉降的適應(yīng)性較好，施工完成后即可開放交通。但該種路面結(jié)構(gòu)對水非常敏感，耐水性差，具有易老化的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)壽命僅15年[1-2]。而水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢就是其承載力較強(qiáng)、水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性較好，并且耐老化，通常的設(shè)計(jì)壽命在30年以上[3]。但該路面結(jié)構(gòu)行車噪聲大、不減震，對路基的不均勻沉降適應(yīng)性差，容易出現(xiàn)板底脫空病害，修復(fù)難度較大。結(jié)合兩種路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，克服兩者的缺點(diǎn)，復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，即：在水泥混凝土層上加鋪瀝青混凝土功能層。

經(jīng)多年的工程實(shí)踐證明[4]，從全壽命經(jīng)濟(jì)分析來看，對于重交通等級的高速公路，采用復(fù)合式瀝青路面結(jié)構(gòu)較經(jīng)濟(jì)合理。但該類型路面的反射裂縫病害則是較難解決的難題。為了最大限度地減緩該類病害的出現(xiàn)，結(jié)合調(diào)研，本文將就復(fù)合式路面水泥混凝土層與瀝青層間防反射裂縫的處治工藝進(jìn)行分析。

1 復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)

所謂復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)[5]是指面層由兩層不同的材料類型和力學(xué)性質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)合而成的路面結(jié)構(gòu)型式，如圖1所示。

圖1 復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)

由圖1a可知，在該復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)中，水泥混凝土板是主要承重結(jié)構(gòu)，而瀝青混凝土面層則提供較為平整而不反光的表面層結(jié)構(gòu)。對比分析復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的剛性路面結(jié)構(gòu)，于水泥混凝土層上加鋪的瀝青面層可緩和沖擊，并能減少水泥混凝土板發(fā)生破壞的可能。從圖1b可知，復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)中的水泥混凝土結(jié)構(gòu)層，由于溫度荷載等原因，在鋪筑完成后需進(jìn)行切縫，用以保證水泥混凝土結(jié)構(gòu)在熱脹冷縮時(shí)不至于產(chǎn)生破壞。而復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)最為薄弱的地方即為該切縫處，倘若處理工藝不當(dāng)，必然導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過早破壞的現(xiàn)象，因此，對于復(fù)合式路面，切縫的處理至關(guān)重要[6]。

2 復(fù)合式路面病害分析

由于復(fù)合式路面是由水泥混凝土層加鋪瀝青混凝土層形成的新型路面結(jié)構(gòu)，其病害的特征和出現(xiàn)的位置與單一的水泥混凝土路面和傳統(tǒng)半剛性基層瀝青路面等有較大的差異。通過對廣東省內(nèi)鋪筑了該種路面結(jié)構(gòu)的高速公路的調(diào)研可知，水泥混凝土路面板的切縫處理工藝不當(dāng)，會導(dǎo)致鋪筑其上的瀝青層出現(xiàn)反射裂縫(圖2a)，如遇降雨而未進(jìn)行及時(shí)處治，則會出現(xiàn)如圖2b所示的唧漿和圖2c所示的裂縫坑槽擴(kuò)展成破碎面。甚至更為嚴(yán)重的如圖2d所示的部分路段橫向裂縫已經(jīng)全部反射，并發(fā)展為帶狀坑槽。基于此調(diào)研結(jié)果，控制復(fù)合式路面反射裂縫的發(fā)生和延緩其發(fā)展速度，是保證該種路面結(jié)構(gòu)能否健康運(yùn)營的關(guān)鍵。

圖2 復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)病害特征

3 復(fù)合式路面防反射裂縫處治

3.1 聚酯玻纖防裂布

經(jīng)編復(fù)合聚酯玻纖防裂布(簡稱聚酯玻纖防裂布)是以玻璃纖維為增強(qiáng)材料，與聚酯玻纖布經(jīng)編復(fù)合和特殊浸化處理而成的復(fù)合土工材料，其獨(dú)特組合融合了玻纖和聚酯纖維的優(yōu)點(diǎn)，即：融合了聚酯纖維的柔韌性和玻璃纖維的強(qiáng)度。該種材料通過與熱瀝青材料融合而形成能起防水和防反射裂縫的微小結(jié)構(gòu)層，該種材料具有抗拉強(qiáng)度高、柔韌性好、膨脹系數(shù)低和便于施工的特點(diǎn)。通常該材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層位于水泥混凝土層和瀝青混凝土中間，具有延緩反射裂縫、耐高溫抗車轍、抗低溫縮裂和抗疲勞等功用，最大限度地延長復(fù)合式路面的使用壽命，延緩病害的發(fā)生和發(fā)展。

經(jīng)編復(fù)合聚酯玻纖防裂布的技術(shù)要求見表1。

表1 經(jīng)編復(fù)合聚酯玻纖防裂布技術(shù)要求

采用聚酯玻纖防裂布進(jìn)行復(fù)合式路面防反射裂縫的處治主要有兩種方法：滿鋪聚酯玻纖布和縫鋪聚酯玻纖布。兩者的施工工藝最大區(qū)別在于：縫鋪聚酯玻纖布施工僅在水泥混凝土板切縫處進(jìn)行鋪設(shè)(圖3)，而滿鋪聚酯玻纖布施工則沿著整個路面寬度鋪設(shè)(圖4)。由于兩者施工工藝的相似性，本文僅以縫鋪聚酯玻纖布的施工工藝為例進(jìn)行說明，如圖5所示。

圖3 縫鋪聚酯玻纖布

圖4 滿鋪聚酯玻纖布

圖5 縫鋪聚酯玻纖布施工工藝

3.2 高分子材料接縫處理

高分子材料(Macromolecular Material)是以高分子化合物為基礎(chǔ)形成的材料，由相對分子質(zhì)量較高的化合物復(fù)合構(gòu)建而成，包括塑料、纖維、涂料、橡膠和高分子基材料等。湖南某公司生產(chǎn)的HZ/ZD-4型復(fù)合式路面反射裂縫防治高分子材料接縫處理的施工工藝如下：

(1)使用銑槽機(jī)對水泥混凝土結(jié)構(gòu)層切割所產(chǎn)生的橫縫和縱縫進(jìn)行預(yù)銑淺槽，槽寬約8～9cm、深約8～9mm。

(2)使用大功率吹風(fēng)機(jī)等對縫隙及路面的砂石等雜物進(jìn)行清掃處理。

(3)在淺槽的基礎(chǔ)上，使用銑槽機(jī)沿縱橫縫銑出寬度85mm±2mm、深度在7～8mm之間的深槽，并保證槽內(nèi)清潔、干燥。

(4)對銑出槽的三面涂布HZ/ZD-4型復(fù)合式路面反射裂縫防治高分子材料，注意不可有流淌現(xiàn)象的出現(xiàn)和不留盲區(qū)；涂膜厚度控制在1～2mm，避免槽內(nèi)材料堆積成團(tuán)塊。

(5)將HZ/ZD-4型材料的兩組分進(jìn)行充分混合，攪拌均勻后灌入所開槽內(nèi)。

(6)在灌注了HZ/ZD-4型材料的接縫上及時(shí)、均勻地覆蓋干燥和潔凈的細(xì)砂，該細(xì)砂需略高于路面。

(7)采用小型碾壓機(jī)沿著接縫反復(fù)碾壓至平整，形成材料組合構(gòu)件。

(8)養(yǎng)護(hù)2h～3h之后，使用吹風(fēng)機(jī)將材料組合構(gòu)件表面上的浮動砂礫吹離路面，并于其上噴灑養(yǎng)護(hù)劑，待養(yǎng)護(hù)劑干燥后的4h～6h即可開放交通。圖6所示為HZ/ZD高分子材料防反裂縫處治的效果。

圖6 HZ/ZD高分子材料防反射裂縫處治

3.3 PG82熱瀝青封層

嚴(yán)格意義上說，PG82熱瀝青同步碎石封層處治工藝是在上述兩種復(fù)合式路面反射裂縫處治工藝施工完成后的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工(圖7)。該封層的主要作用，一方面是進(jìn)一步防反射裂縫；另一方面是保證瀝青層與水泥層的連接。其中，透層采用乳化瀝青，灑布量控制在0.4kg/m2以內(nèi)。PG82熱瀝青同步碎石(5～10mm)下封層的瀝青灑布量控制在1.6～1.8kg/m2，碎石7.0kg/m2，瀝青撒布溫度在180℃以上。

圖7 PG82-10封層結(jié)構(gòu)層位及其工程應(yīng)用

4 結(jié)語

本文通過對復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)特性等的分析，并結(jié)合對廣東省該種路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)病害的調(diào)研，認(rèn)為水泥混凝土板的切縫或裂縫是引起該路面結(jié)構(gòu)病害的主要原因之一，而由此引起的瀝青層反射裂縫則是該類型路面結(jié)構(gòu)的主要病害。

本文提出了聚酯玻纖防裂布縫鋪、聚酯玻纖防裂布全路面滿鋪、高分子材料接縫處理和PG82熱瀝青封層等四種延緩反射裂縫的工藝措施。經(jīng)長期觀測可知，滿鋪聚酯玻纖布處治該類型反射裂縫效果最好；而HZ/ZD-4高分子材料，由于其彈性較好，將其鋪筑在水泥混凝土接縫中時(shí)，對瀝青的壓實(shí)較為不利，壓實(shí)不足將致使瀝青路面在車輛荷載作用下產(chǎn)生剪切而引起裂縫，進(jìn)而發(fā)生水損害，該種材料在處理反射裂縫中的效果欠佳。