淺談水泥路面加鋪瀝青罩面反射裂縫防治分析

【摘 要】 水泥路面有三種養(yǎng)護修復(fù)的方法，他們分別是：水泥路面的翻修，加鋪瀝青罩面以及加鋪混凝土。其中加鋪瀝青罩面由于最為方便和低廉，而被廣泛應(yīng)用。但這種方法并不完美，水泥路面加鋪瀝青罩面后，因兩種材質(zhì)性能差異很大，使路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布不均勻，而產(chǎn)生反射裂縫。因此，加鋪瀝青罩面的關(guān)鍵技術(shù)問題在于如何防治反射裂縫。

【關(guān)鍵詞】 水泥路面 反射裂縫 瀝青加鋪層

1 反射裂縫產(chǎn)生機理

路面長時間暴露在自然環(huán)境下，受溫度和光照的影響，加鋪瀝青層和水泥路面都會熱脹冷縮。由于兩種路面材質(zhì)差異大，本身具有的彈性不同，故發(fā)生的形變也不可能相同，因此，會在層間產(chǎn)生應(yīng)力，進而產(chǎn)生裂縫。另外，由于水泥路面有裂縫和接縫，再加鋪瀝青后，受到車輛的擠壓，瀝青罩面會有位置的移動，臨界應(yīng)力超過承受極限，便會產(chǎn)生反射裂縫。

由于反射裂縫的擴展，經(jīng)過反射裂縫沿著接縫方向的橫向擴展和瀝青層厚度方向上的縱向擴展，就形成了整個路面被破壞的過程。在承載和溫度等因素的共同作用下，裂縫逐漸延展，最后表現(xiàn)到瀝青層面。

2 瀝青加鋪層防反射裂縫措施

在反射裂縫產(chǎn)生機理中得出，在自然環(huán)境中，一般是由于溫度變化導(dǎo)致平移，產(chǎn)生了反射裂縫，而承載力加劇了反射裂縫的延展。下面，我們通過五種方式對反射裂縫的防治措施進行研究。

2.1 舊水泥板塊的修補與加固

對水泥路面進行補修時在舊的水泥路面加鋪瀝青層的最基本措施。比如說：破碎破損嚴重的路面后，對路面進行重新的補修和加固：對于一些下沉和彎曲的板塊進行注漿穩(wěn)固處理；對接縫處以及裂縫進行灌注等等。以上的方法不僅能給瀝青加鋪層提供穩(wěn)固的基礎(chǔ)，還能減少在承載力作用下發(fā)生的不均勻的彎曲，豎向的變形以及下沉等，降低瀝青加鋪層中剪切應(yīng)力和彎拉應(yīng)力，對反射裂縫的發(fā)生起到減緩的作用。但采取這種措施的效果受到局限，第一，這種方法仍不能完全消除板塊間的彎曲、下沉差異，并且在原有的病害區(qū)域注漿，受到水及其他共同作用會使它的注漿強度逐漸降低；第二，在自然環(huán)境中，對受溫度變化產(chǎn)生的反射裂縫根本不起作用。長期實踐中，這種防治措施仍會產(chǎn)生反射裂縫。

2.2 瀝青罩面層厚度增大

斷裂力學(xué)觀點中提出，減少裂縫尖端應(yīng)力最有效的方法就是增加加鋪層厚度，通過厚度的增加路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的堅實度逐漸增大，同時又延長了反射裂縫與表面的距離，在承載力的作用下，大大降低了彎曲、下沉的速度。同濟大學(xué)有研究數(shù)據(jù)表明，想要減少加鋪層底面彎沉差5%左右，就要增加1cm厚度的瀝青層。美國有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，為了減緩反射裂縫的發(fā)生，當加鋪層小于230mm時，可以采用；當加鋪層在230mm-250mm區(qū)間時，就要考慮其他方法。

因為此時的效果不明顯，也不經(jīng)濟。

2.3 設(shè)置應(yīng)變吸收夾層改變應(yīng)力

設(shè)置夾層的目的是為了增強他的抗拉和抗剪能力，他的種類很多，主要的有土工格柵、SAMI和瀝青應(yīng)力吸收夾層。

裂縫的產(chǎn)生往往是由于溫度和負荷共同作用的結(jié)構(gòu)。土工格柵燈應(yīng)力吸收層對溫度產(chǎn)生的擴張型裂縫效果很好，但對荷載力產(chǎn)生的剪切型裂縫效果不明顯。

2.3.1SAMI是應(yīng)力、應(yīng)變吸收薄膜夾層的縮寫，他包含無紡和機織土工布等形式。土工布很薄，因此具有緩解性和加筋性，因質(zhì)地柔軟，既可以減小水的滲透又不容易被破壞。但是由于質(zhì)地的原因，他不能單獨的被利用，而是作為中間層與其他物質(zhì)粘和形成一種其他形式的加鋪層，通常被設(shè)置在加鋪層的中底部。

ButtonLytton歸納了關(guān)于破壞緩解和加筋的三種模式：

（1）夾層起到緩解作用的模式，反射裂縫從原有的裂縫向中間層蔓延，裂縫在中間層滯留一段時間后，又從層表面向最上面一層蔓延。夾層發(fā)生形變，改變了裂縫頂端的平衡性。由于應(yīng)力水平不高，所以這一夾層只會延遲反射裂縫的擴散而不能阻止。

（2）夾層同樣起緩解作用時，緩解夾層暫時緩解一條裂縫從加鋪層底部向頂部蔓延，而另一條裂縫從加鋪層表面向中間層擴散。

（3）夾層起到加筋作用時，裂縫遇到加筋層后，沿著加筋層和下面一層兩者間的區(qū)域間側(cè)向延展，直至能量耗盡為止。加筋作用的適應(yīng)環(huán)境要求夾層厚度達到標準及模量大于周圍材質(zhì)，反之，則只能采用應(yīng)力緩解模式。

2.3.2利用瀝青與其他物質(zhì)的融合，可以減小承載力對加鋪層的破壞力和層內(nèi)結(jié)構(gòu)的彎沉差和剪應(yīng)力。通常他包含瀝青碎石、改性瀝青砂、瀝青混凝土等形式，他可以作為一種獨立的加鋪層而使用。在舊水泥里面與瀝青加鋪層之間鋪設(shè)一層9cm厚，孔隙度達25-30%的碎石瀝青混合料。這種方法不會使舊水泥板塊的裂縫蔓延到瀝青加鋪層的上方，從而起到了緩解的作用，有效的治理了反射裂縫的發(fā)生。

下面我們通過國外一些成功失敗實例進行比對分析：

在我國一般使用土工布料和纖維格柵，隨著溫度的降低這兩種物質(zhì)的內(nèi)應(yīng)力就會相應(yīng)的增大，而本身具有的抗拉性，可以減弱裂縫的應(yīng)力集中。因此層間內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體性受到了連續(xù)性破壞，同時就是影響了防治反射裂縫作用的發(fā)揮。

2.4 設(shè)置裂縫延緩、松弛層

在國外，通常在舊水泥路面與加鋪層之間鋪設(shè)一層最大粒徑為75㎜、63㎜、50㎜特粗粒徑配瀝青碎石的裂縫緩解層，經(jīng)實踐表明，這種空隙率達到25%-30%的瀝青碎石防裂效果很好。

在我國通常使用二灰碎石或者水泥穩(wěn)定碎石等厚度達20-25厘米的夾層區(qū)延緩裂縫擴展和增加路面的堅實度，在浙江寧波江北區(qū)甬余線實踐兩年后，路況仍良好。

2.5 瀝青層鋸切橫縫

交通開放前，在HMA層上，在原有的舊水泥路面上的橫縫位置切出新的橫縫并進行灌注。這樣做的目的是為了控制裂縫的隨意出現(xiàn)，原理是：釋放層內(nèi)溫度收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力提供預(yù)定的不連續(xù)斷面。但是這種施工方法技術(shù)要求很高，必須在原來接縫的25mm區(qū)域內(nèi)鋸切，切割不精確會出現(xiàn)次反射裂縫。在美國東北部，15各試驗路段檢測顯示，采用這項技術(shù)可以減少反射裂縫64%。這種辦法只適合接縫彎沉度較小，路面情況較好的路面。由于施工工藝精準度高，我國很少采用這種施工方法。

2.6 建立隔離層

在舊路面的裂縫和接縫處將填縫劑和雜志清除，再在裂縫兩邊撒上乳化瀝青粘和劑與砂石或者石屑壓實，這樣做是為了減小加鋪層的密度，進而降低瀝青層和舊路面之間的摩擦力，控制反射裂縫的張拉。這種方法我國國內(nèi)很少采用，并且不適用于剪切性反射裂縫。

結(jié)語：

在舊水泥路面加鋪瀝青層是路面修復(fù)養(yǎng)護的重要措施，但如何防治反射裂縫也成為了必要的話題。本文通過對反射裂縫產(chǎn)生機理的分析，從鋪設(shè)加鋪層選擇材料的方面提出了六項防治反射裂縫的措施，但各有優(yōu)勢和弊端。各項措施均投入到實際生活中，但得到的結(jié)果不經(jīng)相同，結(jié)果的成功與失敗，說明應(yīng)用要結(jié)合實際情況，綜合考慮。采取適用性強、投資少、方便快捷的方式。加固基層，提高加鋪層的抗裂性，才能取得更好的效果。

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