隔離層在防反射裂縫中的作用分析

馬帥

摘要：隨著城市不斷的發(fā)展和城市化水平的提高，國家大力建設(shè)各級(jí)道路網(wǎng)，以滿足公路上交通量與車輛荷載過大的現(xiàn)狀。由此路面結(jié)構(gòu)破壞程度隨之加深，破損路面需進(jìn)行修復(fù)工作。路面修復(fù)過程中采用舊水泥混凝土路面加鋪瀝青方式，在舊水泥混凝土路面與新面層加鋪隔離層用以減緩反射裂縫。據(jù)此主要分析在舊路面修復(fù)工作中隔離層對(duì)反射裂縫的防治作用。

關(guān)鍵詞：隔離層;反射裂縫;水泥混凝土路面

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.10.083

1前言

城市道路作為城市主要經(jīng)濟(jì)發(fā)展通道，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。在城市交通量日益劇增下，道路的損壞嚴(yán)重制約著城市的發(fā)展。水泥混凝土道路的修復(fù)工作必須持續(xù)、有效，并采用隔離層鋪設(shè)于水泥混凝土路面和瀝青路面之間減緩反射裂縫產(chǎn)生的影響。

2舊水泥混凝土路面修補(bǔ)施工

2.1舊水泥混凝路面修補(bǔ)方法

（1）微表處理。

城鎮(zhèn)道路進(jìn)行維護(hù)時(shí)，原路面的強(qiáng)度滿足要求、路面基本無損壞且原有路面結(jié)構(gòu)能滿足使用要求，可采用微表處理即可恢復(fù)路面的功能。城鎮(zhèn)道路的維護(hù)可采用微表處理技術(shù)，此技術(shù)有延長(zhǎng)道路使用期年限，成本低、工期較短等優(yōu)點(diǎn)。

（2）舊路加鋪瀝青混合料面層處理。

首先對(duì)水泥混凝土路面層與基層間的空隙，作填充處理。舊水泥混凝土路面層局部破損的剔除，并修補(bǔ)完好。舊水泥混凝土路面層的脹縫、縮縫、裂縫應(yīng)清理干凈，并采取防反射裂縫措施，然后將瀝青路面作為基層加鋪瀝青混合料面層進(jìn)行處理并符合設(shè)計(jì)要求。

2.2反射裂縫產(chǎn)生機(jī)理

舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混合料，瀝青混合料溫度較高，舊水泥混凝土板受溫度變化影響引起的收縮易產(chǎn)生面層水平變形，并產(chǎn)生反射裂縫。舊水泥混凝土基層與瀝青混合料面層之間存在接縫，在環(huán)境變化和行車荷載的作用下，水泥混凝土路面沿著接縫處產(chǎn)生伸縮變形，當(dāng)瀝青混凝土路面的伸縮變形與其不一致時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生膨脹開裂，反射裂縫的機(jī)理也就是如此。為此，在舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混合料時(shí)必須做好防治及減緩反射裂縫的處理措施。在瀝青混凝土加鋪層與舊水泥混凝土路面之間設(shè)置應(yīng)力消減層或加鋪隔離層，可以有效的延緩和抑制反射裂縫。

根據(jù)反射裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，可以從舊路面的結(jié)構(gòu)和材料兩方面進(jìn)行考慮。舊路面損壞后，應(yīng)先進(jìn)行舊路面的鑿除、剔除和清理，從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行處理，然后再進(jìn)行加鋪瀝青混凝土。舊水泥混凝土路面在加鋪瀝青混合料后形成的新路面，作為一種特殊的路面結(jié)構(gòu)其受車載重力和車轍水平推力與單一路面的應(yīng)變特性及彈性層狀體系有較大的差別。舊水泥混凝土路面與瀝青混合料之間存在接觸裂縫，導(dǎo)致新路面作為基層的整體強(qiáng)度有所降低。道路行車連續(xù)不斷的通過板體時(shí)，瀝青混凝土加鋪層與兩側(cè)相鄰混凝土板塊產(chǎn)生豎向位移，并出現(xiàn)較大的剪力，同時(shí)產(chǎn)生荷載型反射裂縫。

加鋪路面受環(huán)境因素較為嚴(yán)重，路面暴露于大氣中，受周期性氣溫變化影響，受溫度應(yīng)力，瀝青混合料加鋪層與舊水泥混凝土面板受熱膨脹，加劇瀝青混凝土加鋪層與接縫對(duì)應(yīng)處的拉應(yīng)力，導(dǎo)致路面開裂。因此，可以增加瀝青混凝土加鋪層厚度防止裂縫。目前國際上已有四種比較成熟的路面厚度設(shè)計(jì)及計(jì)算，有ARE 設(shè)計(jì)方法、AASHTO 罩面設(shè)計(jì)方法、美國工程兵團(tuán)和聯(lián)邦航空局（FAA） 法及美國瀝青協(xié)會(huì)（AI） 法。通過這四種計(jì)算方法的計(jì)算可以得出舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混合料的大概厚度。但這增加瀝青厚度造價(jià)較高，一般不采取。一般采用增設(shè)隔離層，以保證舊水泥混凝土與瀝青混合料之間的粘結(jié)及共同作用。

3隔離層的應(yīng)用

按照車輛行駛規(guī)律，車輛在舊水泥混凝土加鋪瀝青路面上行駛，受接縫處的不平整和不規(guī)則坑槽影響，產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，于是造成車輛對(duì)路面的反作用力，反作用力增大了舊水泥混凝土基層與瀝青混合料路面的摩擦力，容易造成路面疲勞裂縫。根據(jù)這一現(xiàn)象，在舊水泥混凝土路面與瀝青混合料路面增加一層隔離層，以緩解車輛行車對(duì)基層和路面的破壞力。隔離層不僅可以減振和緩沖的效果，同時(shí)可以延緩反射裂縫的影響。

路面防治隔離層有玻纖網(wǎng)、橡膠板、土工格柵、土工織物等土工合成材料。在不同的道路等級(jí)、不同的車流量及不同的區(qū)域使用不同種類的隔離層可以有效的保護(hù)路面。

通過對(duì)幾種隔離層材料的減振緩沖性能進(jìn)行對(duì)比分析。可以得出其減緩沖擊力的規(guī)律。對(duì)比分析法采用分別在室內(nèi)和室外的振動(dòng)測(cè)試。在室內(nèi)試驗(yàn)中，主要對(duì)不同隔離層材料下的水泥混凝土板進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，并記錄其在不同條件下的振動(dòng)波形，利用數(shù)字化信息模式導(dǎo)出至電腦終端。室外試驗(yàn)則記錄的是不同隔離層在不同車輛荷載和不同車速情況下對(duì)水泥混凝土板的沖擊作用所產(chǎn)生的振動(dòng)波形。然后對(duì)比分析，得出在不同隔離層條件下，舊水泥混凝土板對(duì)沖擊力的振動(dòng)衰減的規(guī)律。結(jié)果得出，鋪設(shè)玻纖網(wǎng)、橡膠板、土工格柵、土工織物等土工合成材料后，在車速變化、車輛荷載等情況下的沖擊作用下，水泥混凝土板振動(dòng)幅度有明顯下降，隔離層對(duì)沖擊力有一定的緩沖作用。很多工程實(shí)踐以及研究結(jié)果也表明，采用一定厚度的土工布或者土工織物作為隔離層可以有效減緩車輛荷載對(duì)水泥混凝土的振動(dòng)影響，并吸收面層收到的沖擊力，同時(shí)還可以過濾排水，防止接觸縫隙的擴(kuò)大，起到防治作用。

在路面裂縫防治中，隔離層種類包括玻纖網(wǎng)、橡膠板、土工格柵、土工織物等土工合成材料。在舊水泥混凝土路面與或新建道路瀝青面層底部增設(shè)隔離層，可有效減少路面面層的反射裂縫。用于裂縫防治的隔離層的技術(shù)要求必須符合規(guī)范要求，如抗拉強(qiáng)度、最大負(fù)荷延伸率、網(wǎng)孔尺寸、單位面積質(zhì)量等。土工織物的優(yōu)點(diǎn)在于成本低、易獲取、易保存、耐久性好，同時(shí)工織物應(yīng)能耐 170℃（改性瀝青出廠溫度）以上的高溫。

4土工布對(duì)反射裂縫的作用

舊水泥混凝土路面修復(fù)加鋪瀝青混合料時(shí)，利用土工合成材料對(duì)路面進(jìn)行防治，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括舊路的外觀評(píng)定及彎沉值的測(cè)定，然后確定舊路處理方式和各層加鋪技術(shù)方案。加鋪前保證舊路面清潔與平整，土工合成材料鋪設(shè)后必須進(jìn)行張拉、搭接及固定，然后需灑布粘層油，并按設(shè)計(jì)規(guī)范要求鋪筑新瀝青混合料面層。

本文以土工合成材料為隔離層的代表，淺析加鋪土工合成材料防反射裂縫的用。采用土工合成材料作為隔離層，對(duì)反射裂縫的防治特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

第一，從路面裂縫的形成及發(fā)展剖析，路面受水平?jīng)_擊力和車輛荷載豎向力導(dǎo)致路面疲勞開裂，在此階段路面結(jié)構(gòu)底層的拉力可視為控制應(yīng)力，而裂縫產(chǎn)生后，路面受到的沖擊力沿著新產(chǎn)生的裂縫自由面逐漸消失，然后導(dǎo)致裂縫擴(kuò)張更大。而剛度加大的土工合成材料可以抵擋底部的應(yīng)力，同時(shí)由其內(nèi)嵌作用得到路面結(jié)構(gòu)層整體性的提高，以緩解疲勞裂縫的延伸。

第二，在路面結(jié)構(gòu)層中，土工膜可以作為柔性應(yīng)力的吸收層，通過其自身的變形可以吸收裂縫端頭處的集中沖擊力，以防止裂縫的延伸。

第三，土工合成材料在高溫度下的瀝青下形成不透水層，有效的防治水分對(duì)舊水泥混凝土與瀝青混合料接縫處軟化而擴(kuò)大反射裂縫。

第四，將土工合成材料鋪設(shè)于兩種不同的材料之間或者同材料不同顆粒級(jí)配、粒徑處及土體與地上建筑物之間進(jìn)行隔離，當(dāng)路面受到外部壓力或水平力時(shí)，上層材料與下層材料不會(huì)直接互相磨損，而使通過土工合成材料進(jìn)行傳力，可以防止局部的材料流失和混雜，即保護(hù)了材料的整體性及穩(wěn)定性，同時(shí)起到減緩反射裂縫的作用。

第五，用土工合成材料作為水泥混凝土路面的隔離層，最主要的功能是降低新路面面層與舊路面的不合度、減少摩擦阻力以及消減面層下表面在施工過程中產(chǎn)生的薄弱過渡層，以防止水泥混凝土路面過早出現(xiàn)早期板體脫空或斷板現(xiàn)象。

5結(jié)語

道路隔離層的廣泛利用，可提高道路使用年限及行車安全。將土工合成材料設(shè)置于道路面層與基層之間，能起到防護(hù)、過濾、排水等功能。經(jīng)過各項(xiàng)工程應(yīng)用得出，加鋪土工合成材料隔離層較加鋪厚瀝青混合料經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、使用快捷，因此，選用土工合成材料隔離層可有效的防治反射裂縫。

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