破裂水泥混凝土路面板瀝青加鋪層溫度應力影響因素

勾新平 胡軍偉

【摘 要】 現代建設技術正在日漸完善，原本可以滿足車輛需求的道路也在發生改變。隨著各種重型車輛的誕生，原本的水泥路面已經無法承受重壓，所以一些新型的路面開始出現在人們面前。現在使用得較多的就是在路面鋪上一層瀝青及其它混合物，使路面變成瀝青瑪蹄脂碎石路面，這樣的方式可以有效的提高路面的強度，防止路面因承受過大的壓力而產生裂縫。瀝青路面自出現以來，在各類道路中都得到了廣泛的使用，主要是因為這種路面既美觀，抗裂性能較強，而且還可以承受較大的壓力，不容易產生斷裂。炎熱的夏天，這種路面還不易因高溫烘烤而產生問題，并且它還有一定的抗低溫性，極大的滿足了各種道路的要求。所以，為了保證混凝土路面板瀝青加鋪層的穩定和道路的安全，就要對加鋪層的溫度應力進行一系列的分析，提前做好相關的措施，保證溫度應力不對加鋪層造成較大的影響，威脅到道路安全。本文對破裂水泥混凝土路面板瀝青加鋪層的溫度應力影響進行了詳細的分析，提出一些可靠的處理標準，供以后的相關建設參考。

【關鍵詞】 道路路面；使用要求；瀝青加鋪層；溫度應力

一般來說，對舊的水泥板路面加鋪瀝青，都是為了對原有的路面進行加固，防止水泥的路面受到更大的損壞。雖然瀝青加鋪層可以有效的防止水泥路面的進一步損壞，但是由于溫度應力和車輛荷載的耦合作用極易使得原來的接縫處瀝青加鋪層產生反射裂縫，間接的降低了瀝青路面的使用壽命，增加了道路的安全隱患。所以，加強溫度應力對瀝青加鋪層影響問題的研究，可以有效的節約道路建設的成本，保證道路的安全。

1 加鋪層溫度應力分析

1.1 溫度應力的來源

一年之內，不同的地區，都會有一定程度的氣候變化，相應的也帶來了溫度的變化。瀝青加鋪層主要的溫度應力來源為：一方面、由于溫度降低，瀝青層會發生一定的收縮，而部分的基礎層結構設計不合理，沒有設計相應的伸縮縫，加上結構內部基層與面層之間有摩阻力，最終產生了結構內部的溫度應力。瀝青加鋪層混合材料屬于粘彈塑性材料，具有一定的應力松弛性，溫度拉應力會逐漸消解，一旦溫度下降過快或面層的材料松弛性不好，面層內的溫度應力就無法及時的得到釋放，因此它就會做工導致能量累積，如果這些積累的能量超過了材料自身的承受極限，就會導致瀝青加鋪層產生低溫開裂；另一方面，溫度下降時，一般路面上層結構的溫度下降得比較快，所以在豎向就存在著溫度梯度，這個溫度梯度會導致混凝土板邊緣產生翹曲變形而引起溫度應力。這兩個影響溫度應力的因素，是在我們進行設計改善措施時要重點考慮到的。

1.2 收縮溫度應力

根據1.1可知，由于加鋪層和基層之間的設計不到位，導致瀝青加鋪層受到的收縮力無法釋放。長期這樣下去，積累的收縮力會導致加鋪層在軸向受到一個拉力，從而導致加鋪層發生彎曲。加鋪層路面結構彎曲效應對加鋪層軸向力和層間水平剪應力減小十分顯著， 在層間水平剛度因子較大時， 彎曲效應可使接縫處的加鋪層軸向力下降一半左右， 層間水平剪應力S減小1/4左右。

1.3 翹曲應力

原本的水泥路面，由于被加蓋的瀝青阻擋，所以不能直接和外界接觸，溫度的變化也不和外界環境同步。而且，由于原本的基層面材料和加鋪層的瀝青材料不同，受到溫度的影響也不同。當基層溫度高，而瀝青加鋪層因為外界影響而溫度較低時，兩個層面就會產生一個溫度差，由于熱脹冷縮原理，基層的水泥面板就會給瀝青一個向上的豎直力，導致加鋪層出現翹曲的狀況。這樣的狀況在日常的生活中并不少見，所以解決這一問題是未來道路發展的必經之路。

1.4 地基影響

在舊的水泥路面上，兩個混凝土面板之間的接頭經常出現局部弱化和脫空的現象，這種現象也會導致瀝青加鋪層出現問題。水泥層面地基的弱化會導致路面受力不均，一旦路面承受較大的壓力，就會導致瀝青出現下陷、開裂的現象。而且，路面也會因為受到過大的壓力而發生沉降，一旦駕駛人員不注意，就會導致嚴重得多交通事故，危害到人們的生命財產安全。

2 產生裂縫的過程

瀝青加鋪層反射裂縫是在交通荷載及溫度的循環作用下引起路面材料和結構疲勞損傷而逐漸發展形成的。一般來說，我們將裂縫的產生過程分為了三個階段：第一個階段是開始起裂，由于溫度的影響以及地基的不穩定，造成瀝青加鋪層開始出現一系列的裂縫，這個時期的裂縫都比較小；第二個階段主要是裂縫穩定增加的過程，在此過程中，原本開裂的部分開始穩定的向其它部位延伸，延伸的過程緩慢且速度穩定，而且一些原本沒有裂縫的部位，也會因為連帶作用而產生裂縫；最后一個階段就是路面破裂了，由于長時間的裂縫，造成路面發生破壞，加上車輛的壓力，導致路面開始破裂。經過這幾個階段的發展，路面基本上不具備使用的功能，如果還有車輛在上面行駛，有可能就會導致嚴重的交通事故。而且，這樣的路面，不具備了防水的功能，一旦出現長時間下雨的天氣，整個路面就會被完全破壞。

3 路面檢測

3.1 檢測部位

水泥混凝土路面應重點調查以下內容，并根據調查所劃分病害種類、范圍及程度進行分級。 重點調查破碎板塊、開裂板塊、板邊角的破損狀況，并逐個記錄破損板塊的位置和數量或按車道繪出破損狀況草圖，計算每公里斷板率；調查縱、橫向接縫拉開寬度、錯臺位置與高度，計算錯臺段的平均錯臺高度；調查脫空位置等。

3.2 檢測方式

用落錘式彎沉儀（FWD）或貝克曼彎沉儀（BB）進行現場測定。視路況每塊板或每兩塊至四塊板選一測點，在橫向接縫板邊距板角30～50cm處測定彎沉，用以全面了解水泥混凝土路面的承載能力情況。根據測定的彎沉值數據資料，選擇典型路段測量橫向接縫或裂縫兩側板邊的彎沉值，以評價舊混凝土板的承載能力，接縫或裂縫傳荷能力，并結合平均錯臺高度，判斷板底脫空情況。選擇典型路面狀況，分層鉆芯取樣，測定舊混凝土強度、模量等，分析破壞原因。

4 部分處理方式

4.1 加鋪層標準

瀝青加鋪層類型和厚度的設計，應根據公路等級、氣候條件、交通量和投資狀況，結合已有經驗確定加鋪層厚度。瀝青面層可由單層或雙層組成，視具體情況增加調平層。C級以上交通的公路加鋪瀝青層的結構厚度，一般宜為100-180mm，其他公路宜為70-100mm。按本規范有關規定考慮路面結構排水和防水要求，在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青層時，宜用熱瀝青或改性瀝青、改性乳化瀝青做粘層，同時為防止滲水、減緩反射裂縫，加強層間結合，宜鋪設長纖維無紡聚脂類土工布，或聚合物改性瀝青應力吸收膜或設置應力吸收層，以提高抗疲勞性能。

4.2 補強設計

當原路面板接縫或裂縫處平均彎沉大于0.45mm以上時，宜打裂舊路面，消除舊混凝土板脫空，與基層緊密結合、穩定后，再加鋪結構層。當原路面板接縫或裂縫處平均彎沉大于0.7mm或舊混凝土板較破碎時，可將原路面板破碎成30-100mm的小塊，作為下基層或底基層用。采用貝克曼彎沉儀或落錘式彎沉儀測定其當量回彈模量，按規范規定設計補強層和瀝青層。

為了交通安全和穩定，在路面材料、受力狀況等方面的研究要得到一定的重視才行。

5 結語

未來道路的發展方向是越來越趨于簡潔化、安全化的，所以對相關材料、技術的研究，是我們必須重點把握的。

參考文獻

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