水泥混凝土路面瀝青加鋪層反射裂縫處治措施

高久眾 桐柏縣公路管理局

水泥混凝土路面在公路施工中應用的比較廣泛，在長期運行的過程中，會出現不同程度的病害現象，不利于車輛的正常通行，必須加強維修改造施工。舊路加鋪瀝青面層技術應運而生，成本較低、養護時間短、力學性能和反光性能好，既能保留原有水泥混凝土面層的強度，還能增強整體路面結構的穩定性，但是，由于一些因素的影響，容易出現反射裂縫，需要采取相應的措施，增強路面的使用性能，實現理想的經濟效益和社會效益。

一、瀝青加鋪層反射裂縫成因分析

（一）反射裂縫機理

舊水泥路面加鋪瀝青層具有一定的特殊性，性能較強。瀝青加鋪層反射裂縫指的是，大量接縫及裂縫出現在下層水泥混凝土板體中，存在大量接縫及裂縫，瀝青層加鋪到表面后，由于溫度、濕度等環境因素的影響，縮脹反應產生在加鋪層與舊路面板之中，形成路面內的溫度應力。由于內部結構中應力接縫是不連續的，加鋪層需要承擔自身應力和外部溫度應力的雙重作用，尤其冬季溫度較低，接縫位置應力逐漸加大，時間一長會出現裂縫。另外，由于車輛的反復碾壓，在外部載荷的持續作用之下，板塊發生平移，剪切應力增大，三維應力狀態置于瀝青混凝土加鋪層上，反射效果出現在裂縫位置。

（二）反射裂縫類型

1.溫度濕度作用裂縫

反射裂縫產生的一個重要原因是溫度及濕度變化引起的水平位移，對面板造成了一定的損害。溫差表現為晝夜氣溫不均、周期性氣溫變化等，在下層舊水泥混凝土板體水平方向上，位移逐漸產生，較大的拉應力出現在裂縫位置。上層瀝青抗拉強度的恒定數值被下層產生的拉應力超過時，由于強度不均，作用力增大，就會造成反射裂縫。在溫度較高的環境下，瀝青和水泥混凝土會出現不同程度的膨脹，瀝青加鋪層膨脹較大，水泥混凝土膨脹量較小，由此作用到上層，反射裂縫隨之出現。

2.交通荷載作用裂縫

交通荷載的增大，剪切變形作用到結構內部，由于豎向位移造成了反射裂縫。接縫和裂縫存在于下層舊水泥混凝土板體中，降低了板體整體的強度，車輛荷載作用到瀝青加鋪層，在直接承受的過程中，車輛的豎向荷載會沿著以直線方式向下傳遞，豎向位移產生在接縫、裂縫兩側，產生的剪切應力與瀝青加鋪層抗剪強度不均勻，接縫、裂縫等位置出現反射裂縫。

二、反射裂縫防治技術

（一）應力吸收層

在加鋪瀝青層上均勻滿鋪單一粒徑的石料，嵌擠碾壓使用膠輪壓路機，以石料高度為基準，擠壓瀝青到約3/4 的位置，形成嵌鎖后，結構性支撐隨即出現，形成瀝青應力吸收層。其中，瀝青用量較高，碎石是單一粒徑，兩者在物化作用下強力粘結，裂縫反射結構層逐步形成，厚度約為1cm。此結構層能夠有效抵擋舊水泥路面的各種裂縫，避免出現穿透現象，對裂縫的反射進行有效遏制。

（二）破碎舊水泥混凝土路面

對于舊路面斷板和錯臺等部位的嚴重病害，應破碎舊路面，碾壓之后，將瀝青面層加鋪在下承層。破碎后，板厚被塊體之間的裂縫貫穿，對應變、應力等進行分散和消減，將裂縫寬度控制在規定范圍內，降低行車荷載的負面影響，集中裂縫處的拉應力和剪應力。實踐證明，不同舊路面板破裂尺度會影響瀝青加鋪層荷載應力和溫度應力，主要表現為明顯影響溫度應力，對瀝青加鋪層的荷載應力影響較小。破裂尺寸越小，溫度應力下降越快，結構的整體強度也相應減小，因此，50～80cm 為破碎舊水泥混凝土路面板的破裂尺度范圍，減少瀝青加鋪層反射裂縫的數量，提升新加鋪瀝青層基層的承載力。

（三）瀝青加鋪層厚度

瀝青加鋪層厚度對反射裂縫的影響也非常明顯，可以通過增加瀝青加鋪層厚度的方法，降低反射裂縫出現和發展的速度，保持舊水泥混凝土路面板體的溫度，減少板體水平位移現象的發生，保持其完整性與固定性。同時，增加路面整體厚度，延長了裂縫由面層底部擴展到瀝青加鋪層表面的時間，增加了路面結構的彎曲剛度，提升路面結構層的抗彎拉能力，接縫處的彎沉量和彎沉差、裂縫接縫處的豎向位移等明顯減少，達到良好的控制效果。通常來講，9～15cm 為加鋪層的正常厚度范圍，10cm 為瀝青加鋪層的常態數值，裂縫尖端應力會明顯減少，瀝青加鋪層壽命得以延長。

（四）設置裂縫緩解層

新型瀝青混合料一般選擇大粒徑透水性瀝青混合料（LSPM），骨架由粒徑為25～62mm 的單粒徑集料形成，填充使用足量的細集料，最終以骨架型瀝青混合料的形式出現。嚴格設計LSPM 級配，經過配比、嵌擠、填充等操作，使混合料的耐久性得到提升，不僅能夠有效排水，混合料的空隙率也能明顯降低，在15%左右。級配良好的LSPM，塑性較強，承載力較高，能有效抵抗剪切變形現象，使瀝青路面的高溫穩定性得到顯著提升，便于車輛的正常通行。承受重載交通的作用，具有較好的抗車轍能力，提高了瀝青路面的高溫穩定性；特別是對于重車低速路段，相較于傳統的瀝青混凝土，設計良好的LSPM 由于粒徑和空隙較大，抗永久形變能力非常突出，能夠滿足較長的持荷時間需求，最終使反射裂縫的數量有效減少。

（五）鋪設玻纖格柵

在瀝青加鋪層中，玻纖格柵是硬夾層，剛性較大，能夠對應力進行抑制，對應變進行釋放，使瀝青混凝土的性能得到強化，加鋪層結構的抗剪和抗拉性能得到提升，裂縫的數量大大減少。實踐表明，水平裂縫的方向改變，斷裂情況，以起始點為基準，能夠出現大約0.6m 的移動，如果增強材料的寬度在1.5m 以上，完全耗散斷裂兩側的能量。同時，鋪設玻纖格柵之后，拉應力和壓應力能夠被有效分散，相應的緩沖帶在兩個應力區之間形成，將突發變化轉為逐漸變化，瀝青面層的損傷得到有效控制。

三、施工質量控制措施

（一）采用SMA 配合比設計

為了有效防止或者避免加鋪層出現反射裂縫，通過分析之后發現，面層瀝青的低溫抗裂性和高溫穩定性較強，加鋪層的反射裂縫將明顯減少，結合經濟成本，改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是最佳選擇。融合了瀝青、礦粉、纖維穩定劑，嵌擠性、抗滑性、抗疲勞性以及抗水損害能力都較強。同時，這種材料能夠耐高溫、抗低溫，減少車轍現象，以較少的維修成本達到良好的路面應用效果。另外，使用該材料，能夠逐步對內部結構進行改變，以空間網格的貫穿形式呈現，形成一個非常堅固的骨架結構，結構的整體性得到提升，綜合性能大大提升，減少反射裂縫的數量。

（二）舊水泥板塊的修補與加固

在瀝青加鋪層施工之間，對原有水泥混凝土路面進行病害修補。特別是對于嚴重破碎的板塊進行加注與補板，對接縫與裂縫進行灌縫施工。此外，還要對板塊間彎沉差較大的板塊，有錯臺、裂縫等病害板塊進行注漿穩固處理等。這樣可以顯著降低由于水泥路面缺陷而引發的瀝青加鋪層裂縫。這是因為修補與加固舊有水泥板塊可以降低板塊在載荷作用下的豎向變形，為瀝青加鋪層提供一個相對穩定的施工基礎，有效降低瀝青加鋪層層中的剪切應力和彎拉應力，可以延緩裂縫發生。

（三）舊水泥混凝土路面修補

對于舊水泥混凝土路面，裂縫、錯臺、脫空等現象經常出現，必須及時修補路面病害，采取加注、補板、灌縫施工等，增強其穩固性。結合以往實踐經驗，改造加鋪瀝青層的時候，應使用加筋或者消除應力的方式，既不對豎向平移產生影響，還能保證路面在水平位移下的性能良好。具體改造過程中，應對板塊的單點實測彎沉值進行確定，在此基礎上，合理控制豎向平移現象，逐一測量整個板塊，整改其中的每個部分，降低板塊在載荷作用下的豎向變形，從而延緩裂縫發生速度，起到良好的控制效果。

（四）鋸切橫縫

鋸切橫縫能夠有效抵擋瀝青加鋪層的裂縫，具體施工中，對于瀝青加鋪層，將新的橫縫鋸切在舊有水泥混凝土面層上，完整填充封縫料并及時密封，對垃圾雜物等進行有效隔離，同時起到良好的防水作用。鋸切橫縫的效果非常明顯，經過實際操作，在溫度收縮作用下，因阻力增加而產生的壓拉應力，能夠得到有效釋放，避免隨機裂縫的產生。為增強施工效果，需要對接縫采取必要的養護措施，前提是原有水泥混凝土的結構完整，路面彎量較小，結果證明，采取鋸切橫縫的方法，能夠有效控制瀝青加鋪層裂縫，效果非常顯著。

四、結語

由于經濟的快速發展，交通量明顯增加，路面的荷載持續加大，對于水泥混凝土路面板體來講，很容易出現破損，不利于車輛的正常通行，舒適性、便捷性和安全性大大降低。加鋪瀝青層，能夠將水泥混凝土和瀝青材料融合，實現良好的改造效果，提高舊路的質量，滿足車輛的通行需求。因此，把握反射裂縫的成因，研究其機理，在此基礎上，做好整個施工工作，通過完善的措施，減少反射裂縫的數量，延緩裂縫的擴展速度，能夠延長道路的使用壽命，促進交通事業的進步和發展。