舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構分析

鄒 濤

(中鐵十一局集團第三工程有限公司 湖北省十堰市 442012)

舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構分析

鄒 濤

(中鐵十一局集團第三工程有限公司 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構材料，得到廣泛的應用。水泥混凝土路面作為高級路面的一種主要結構形式，具有強度高、穩定性好、使用壽命相對較長和前期養護費用較低等優點。但是，隨著交通量的劇增、汽車日益重型化的發展，出現露骨、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時，如何控制反射裂縫的產生和發展是當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構進行分析，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的問題，已不能滿足當前交通運輸的要求。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。當前常用的修復方法有三種：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、環境影響小的特點，在國內外舊水泥混凝土路面改造工程中應用最多。但瀝青加鋪層極易造成反射裂縫的出現，減少路面的使用壽命。

一、瀝青加鋪層出現反射裂縫的原因

車輛行駛經過不連續的板體時，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應力集中，使瀝青加鋪層經受較大的彎力應力和剪切應力。彎力應力和剪切應力是瀝青混凝土加鋪層產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，產生溫度應力，舊水泥混凝土路面的應力在接縫處鏈接不連續，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生的溫度應力，當冬季氣溫較低的時候，瀝青混凝土加鋪層內出現較為集中的拉應力而產生裂縫，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、對交通及環境影響小。但該結構關鍵的弱點就是瀝青加鋪層極易產生反射裂縫，導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生和發展是當今道路工程界所面臨的一大難題。各個專家都積極響應，不斷提出新的解決方法。

1.改性瀝青的應用

從提高瀝青面層、路面結構組成性能等方面，如能改善瀝青相應的性能，可抑制或延緩反射裂縫的出現。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，提高了瀝青的力學性能，改善低溫穩定性，提高了瀝青的高溫穩定性，減少了瀝青加鋪層所引發反射裂縫的可能。

2.對原有舊水泥混凝土路面進行處理

在進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行認真徹底的處理，減少或減弱下部結構問題導致瀝青加鋪層產生反射裂縫的受力，可以使改造后的路面達到良好的預期效果。具體處理方式根據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的接縫處采用新型改性瀝青材料進行灌縫，防止路面水從路面滲入基層，保證基層的強度和穩定性。

2）嚴重破碎板修補：對已斷裂成3塊以上的嚴重破碎板，采用挖補的方式對板體進行更換。將舊板破碎、運走，清掃基層。基層表面要平整，并具有一定的橫坡。

3）一般斷板修補：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先鉆好的孔洞直接壓入板下，填充板下出現的空洞，使基層重新穩定。

5）其他形式損壞：一些非結構性破壞，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，而當對老路進行改建、舊混凝土路面做基層時，這些形式的損壞對整個路面結構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構

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，選用優質瀝青，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置土工合成材料織物、鋼絲網、或鋪一層彈性模量小、抗拉性能好的橡膠瀝青應力吸收層等。

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。其特點是變形能力較強，在水平方向上可承受較大的拉應力，而在垂直方向上則剛度較小，抗彎拉及抗剪能力低，其力學性質與薄膜類似，隔離阻斷，降低拉應力集中，使應力強度因子減小反射裂縫擴展的速度；

2）應力吸收層：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力吸收中間層，改性瀝青混合料應力吸收層使用效果明顯，在技術上已經比較成熟。

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路已得到了應用。級配碎石作為散粒結構具有不傳遞拉應力、拉應變的能力，水泥混凝土板接縫尖端的拉應力不會在碎石層面形成應力集中，因而碎石層吸收了接縫所釋放的應變能，從而達到阻裂效果。此外，從理論上講，可以認為級配碎石收縮系數極小，幾乎為零，加上其本身并不傳遞拉應力和拉應變，因而它能消散、吸收單純由環境因素變化，尤其是溫度驟降情況下裂縫尖端的應力及應變。

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。這種多空隙結構可有效地阻斷裂縫尖端的擴展路徑，削弱拉應力、拉應變的傳遞能力，并且能消散、吸收由交通荷載及溫度變化所產生的荷載應力和溫度應力。由于溫度應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構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。

結語：綜上所述，在水泥混凝土路面進行瀝青加鋪層結構的設計，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常出現的反射裂縫會縮短道路面層的使用壽命，徹底消除它是不現實的，我們對于瀝青加鋪層的結構研究重點即是對反射裂縫進行控制，經過一次次的實驗，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，有助于我國交通道路網的健康發展。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，充分發揮了使用效率強的特點。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，提高了公路的使用價值，保障了道路交通“有序、安全、暢通”，推進社會主義的新建設，保障了公路在擴大國內需求、拉動經濟增長的重要地位，為我國的交通事業節省了經濟開銷，進一步促進了我國經濟的發展。

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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，大學本科，石家莊鐵道學院，工程師，混凝土施工，中鐵十一局集團第三工程有限公司 湖北省十堰市 442012