水泥混凝土路面瀝青加鋪層設計研究

孔慶峰

摘 要 水泥混凝土路面在長時間使用后容易出現裂縫、坑洞、剝落、板角斷裂以及拱起等質量病害，可以通過鋪設瀝青加鋪層的方式保證路面保持良好的使用性能。實踐證實，在水泥混凝土路面瀝青加鋪層設計中要結合路面性能進行加鋪厚度計算，同時依據實際情況進行設計方法的選擇，以有效提升瀝青加鋪層設計質量。

關鍵詞 水泥混凝土路面；瀝青加鋪層；設計

作為常用的一種路面修復技術，瀝青加鋪層在改造破損水泥混凝土路面工程得到廣泛應用，具有修復便捷、效率高等優勢，如果設計或施工不合理，那么就容易形成反射裂縫等影響路面使用壽命質量的病害。因此，如何才能科學地設計水泥混凝土路面瀝青加鋪層值得深入探討。

1 水泥混凝土路面瀝青加鋪層厚度設計的基本要求

1.1 評定水泥混凝土路面的性能

瀝青加鋪層設計之前，先仔細地評定水泥混凝土路面的實際性能，這決定是否需要開展改造設計。在實際的性能評定中，評定內容主要包括路面承載性能、抗滑性能、平整度、破損情況以及結構性能（彎沉值、接縫處傳荷能力和板底脫空情況）等。比如，其中路面破損評定中，主要是看水泥混凝土路面是否存在裂縫、坑洞或剝落等病害；平整度評定中是借助連續式平整度儀等相關儀器設備進行平整度測量；抗滑性能則是通過調查路面和車輪輪胎之間的摩擦系數；彎沉調查則是調查荷載作用下公路路面的彎沉量；板底脫空則是檢測道路板下唧泥或塑性變形的情況。通過對水泥混凝土路面的各種性能進行評定，若發現存在質量問題，再展開瀝青加鋪層設計工作。

1.2 明確瀝青加鋪層設計要點

在評定混凝土路面損壞情況以及使用性能后，如果最終評定的等級為中或優良，那么可進行瀝青加鋪層設計工作。在鋪筑瀝青加鋪層期間，要對出現破碎的面板進行更換，裂縫進行填封和修補，錯臺進行磨平，將面層表面存在的擦痕、油跡和碎屑等徹底清除，板底存在的脫空部位進行注漿填封處理，同時將接縫部位處已經失效的雜物或填縫料進行剔除，之后即可進行封縫隙。但是最為關鍵的是做好反射裂縫減緩的設計控制工作，比如可以適當地增加瀝青加鋪層厚度，同時在其中適當地添加一些土工織物夾層、玻璃纖維格柵和橡膠瀝青應力吸收夾層，或者以配瀝青碎石作為瀝青加鋪層下層設計原料等。

1.3 科學設計加鋪層厚度

在設計瀝青加鋪層厚度期間，要基于減緩反射裂縫的設計要求合理確定。對于一級或高速公路，相應的厚度不可小于100mm，其他等級公路的瀝青加鋪層厚度適宜控制在70mm。舊水泥混凝土板的厚度、基層頂面回彈模量標準值、混凝土彈性模量與彎拉強度標準值等均需要以相應路面的實測值為主[1]。

2 水泥混凝土路面瀝青加鋪層設計中的常用方法

2.1 彎沉法

根據美國瀝青協會的實踐研究可知，瀝青加鋪層出現開裂的重要因素和豎向彎沉值（水平方向）之間具有密切聯系，如果水泥混凝土公路路面接縫部位處存在彎沉差值，瀝青加鋪層也容易出現開裂問題。有關調查結果表明，輪載的作用頻率一般要比面板層所對應的位移伸縮速率要高，所以要對公路路面的允許垂直應力及相應的彎沉值進行有效控制。在彎沉法設計瀝青加鋪層期間，要適當地將公路路面的彎沉量降低，一般按照每1cm厚度的瀝青混凝土路面，要相應地降低2%左右瀝青加鋪層的彎沉量，需確保設計配比的準確性。在相應的彎沉量滿足規定設計要求后，為了減少所設計加鋪層中可能出現的反射裂縫數量，適當地調整加鋪層的厚度值，具體的調整幅度適宜和面層板的水平伸縮幅度保持一致。根據美國瀝青協會的研究結果，建議瀝青加鋪層的最佳厚度為100mm。如果所設計的瀝青加鋪層厚度>100mm，在設計加鋪層期間采取一些減少反射裂縫的措施來確保瀝青加鋪層設計的質量。

2.2 補足厚度缺額法

自20世紀50年代起，補足厚度缺額法被首次提出，并在瀝青加鋪層設計中得到了廣泛應用，這種加鋪層設計方法主要是基于新建水泥混凝土路面，綜合考慮原有公路路面的實際使用壽命以及其他對路面使用性能產生影響的因素，結合強化實驗路段所獲得的觀察數據和分析結果，對瀝青加鋪層厚度進行科學設計，具體的厚度設計計算公式如下：

在計算公式中，指瀝青加鋪層設計厚度值；，和分別指水泥混凝土路面所需厚度值、實際厚度和實際狀況系數；A指混凝土厚度和瀝青層厚度的當量轉換系數；F指加鋪層設置后面板裂縫擴大的發展系數，其會伴隨著道路強度以及交通狀況而發生改變，具體控制在0.5～1.0范圍內。

2.3 經驗法

在20世紀50年代初起，歐美國家的一些科研人員通過實踐研究，提出了經驗法這種路面加鋪層設計法。該種瀝青加鋪層設計方法主要是基于傳統加鋪層設計方法的基礎上，進行了適當調整，相應的設計實用性更強，具體設計中需要對混凝土板處理、厚度計算、可行性研究以及反射裂縫防范措施等進行綜合考慮，相應的設計公式為：。公式中的指瀝青加鋪層設計厚度值；指混凝土路面的有效厚度值；指實際交通需求和地基承載力等條件下混凝土路面所對應的設計厚度值；A指混凝土厚度和瀝青層厚度的當量轉換系數，是體現混凝土厚度缺額的重要函數體現，具體計算按照以下公式：

隨著研究的深入，奧斯丁研究工程師基于力學視角，對經驗法進行了研究，具體就是采用靜力分析平衡模型對瀝青加鋪層進行科學設計。力學經驗法認為，在溫度應力和車輛荷載的共同作用下，舊水泥混凝土板接縫部位處會相應地形成水平/垂直相對位移，以至于使得瀝青加鋪層中出現了剪應力和拉引力，容易造成加鋪層反射裂縫問題。在實際的瀝青加鋪層設計中，要以水泥混凝土路面上所設置的瀝青加鋪層底部剪應變和拉應變為主要設計控制指標。通過將該法的應用步驟編程特定的計算機程序，就可以對舊水泥混凝土路面結構的評估，設計變量輸入和分析加鋪層厚度完成加鋪層厚度設計工作[2]。

3 結束語

瀝青加鋪層是水泥混凝土路面改造中常用的一種施工技術，可以有效改善水泥混凝土路面的使用性能，延長其使用年限。在實際的設計中，需要在嚴格遵從設計基本要求的基礎上，靈活選用經驗法和彎沉法等設計方法，可以有效保證瀝青加鋪層設計工作的質量和效率。

參考文獻

[1] 徐凱軍.舊水泥混凝土路面加鋪層的設計研究[J].交通科技，2016，

（3）：126-128.

[2] 任新濤.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層[J].沈陽大學學報（自然科學版），2017，29（4）：330-334.