玻纤格栅处理复合式路面反射裂缝若干问题的探讨

赵保伟

（河南省新郑市公路管理局，河南 新郑 451150）

复合式路面即采用沥青面层作为旧水泥混凝土路面的加铺层，这是一种典型的补强方法。对于使用一定年限的混凝土路面来说，随着交通量和汽车载重量的增大，路面结构破坏日渐加重，加铺沥青罩面层是一种改善和提高路面使用性能较为有效的措施，即旧水泥混凝土提供了坚实稳定的基础，沥青面层则由于平整度好、抗滑性高，适应路面行车，而且施工对道路交通影响较小。然而这种复合结构，由于材料模量存在较大变化，以及原路面混凝土板的接缝和裂缝、脱空等损坏问题的存在，所以反射裂缝仍是需要解决的主要问题。为了能有效地控制反射裂缝的发生和发展，铺设面层时采用玻纤格栅加以处理，可以有效地改变路面结构应力分布，提高混合料的抗拉强度，对基层裂缝所引起的反射裂缝有很好的遏制，并提高路面的使用品质。

1 反射裂缝形成的机理

由于温度和湿度交替变化与汽车荷载的反复作用，在下层混凝土板的接缝或裂缝处，产生较大的水平力和竖向力，致其在相应的沥青加铺层的位置上产生裂缝。

根据研究发现,温度变化引起的水平位移是产生反射裂缝的主要原因。下层面板产生的水平位移，使沥青加铺层在接缝、裂缝处产生较大的拉应力，当拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，即出现开裂。在温度、湿度应力和机轮荷载的综合作用下，裂缝不断向上开展，最后反射到加铺层表面上来。

水平位移主要由温度变化引起。水泥板的收缩与膨胀源于温度交替变化，这种变化对接缝处的水平位移影响较大，位移大小的影响因素有温度变化幅度、线膨胀系数、面层层间接触性质等。板缝两侧的垂直位移一般是由荷载引起的。

2 玻纤格栅的使用性能

玻纤格栅的抗拉强度较高，有稳定的物理、化学性能，较低的延伸率，高温稳定性好，与沥青混合料的相容性、嵌挤作用强等优势，对改善结构应力分布，增强整体抗拉强度，防止基层裂缝反射，减少路面车辙具有显著效果。

2.1 减缓反射裂缝

温度和湿度交替变化引起较大的水平位移，车辆荷载对竖向剪切位移影响较大，较大位移引起沥青层内局部出现应力集中，玻纤格栅有效地分散应力，起到加筋材料的作用，控制和减缓反射裂缝的形成。

2.2 抗低温收缩开裂

冬季气温较低，面层遇冷收缩产生拉应力，继而产生裂缝，引起反射裂缝，使用玻纤格栅使沥青混凝土的拉伸强度大大提高，拉应力经玻纤土工格栅的传递而逐渐减弱，减缓裂缝的发展。选用玻纤格栅时，应保证足够的宽度，以确保有足够的横截面积来充分消散裂缝能量，网眼尺寸宜为沥青面层最大粒径的0.5～1.0倍，以达到最佳剪切胶粘效果。

2.3 抗疲劳开裂

就沥青加铺层而言，对面层行车舒适性有很大的帮助，但对结构承载力的贡献是有限的。玻纤格栅的使用，可减缓裂缝的发生，分散应力突变对沥青面层的影响；较低的延伸率增加了路面的整体性，有效地抵抗路面疲劳开裂。

2.4 提高路面抗车辙能力

在沥青面层中使用玻纤土工格栅，起到一定的劲性骨架作用。玻纤格栅与集料形成嵌锁作用，增加沥青面层的抗拉应力，有效地防止沥青面层推移现象，提高路面的抗车辙能力。

3 玻纤格栅路面层间应力与位移分析

复合式路面，存在强度高、刚度大的混凝土板，与沥青面层的层间接触拉应力必然受到影响，而面层与混凝土路面之间的界面则是薄弱位置，路面裂缝处应力比较复杂,其剪应力随着沥青混凝土面层厚度的变化有较大差异，这也是复合式路面结构抵抗水平剪切力的薄弱环节。

假定水泥混凝土路面上加铺沥青面层结构为带裂缝的多层弹性体系，加铺层与水泥混凝土板间接触条件假设为完全连续和绝对光滑两种情况，分析不同加铺厚度、不同荷载等级和作用位置对加铺层应力和位移的影响。研究表明，随着加铺层厚度的增加，拉应力成正比增大，剪应力值则成反比减小，荷载作用于板角时，拉应力最大，荷载作用板角一侧时，剪应力最大，这与路面结构有直接的关系。由于沥青混合料的弯拉强度大于抗剪强度，荷载作用下加铺层的破坏由剪应力控制。以沥青混凝土层厚度为5cm、7 cm两种结构为例，水泥混凝土层厚度为22 cm、24 cm、26 cm分别组合计算层间剪应力，结果表明沥青混凝土层厚对层间剪应力的影响很大，而水泥混凝土层厚度对层间剪应力的影响很微弱。

4 玻纤格栅面层的施工

4.1 对原有路面的处理

施工前，彻底清除干净路面上的油脂、污物等，保持铺设表面干燥、清洁。对原路面板底脱空现象作压浆增强处理，保证其承载能力。原有路面碎石化压实后，平整度和路拱的平顺性应符合标准。

4.2 黏层沥青施工

用乳化沥青作黏层，采用雾化设备，进行人工喷洒，一般为0.4～0.6 kg/m2，确保喷洒均匀。洒布黏层沥青，等待乳化沥青破乳后方可铺设玻纤格栅。

4.3 材料要求

玻纤格栅质量应符合设计要求，外观无破损、无污染现象。玻纤格栅应按设计要求张拉，紧黏下承层，接缝搭接方向、长度应符合设计要求。

5 玻纤土工格栅的施工控制

5.1 下承层准备

铺设玻纤格栅前，下承层必须清扫干净，无油污、杂物，黏层油应在24 h前完成，以加强玻纤格栅与沥青混合料层的黏结。采用人工拉紧玻纤格栅，避免翘起、褶皱、断丝，玻纤格栅的长度方向应沿路线的纵向方向铺设，在转弯处可以剪断拉平，确保铺设平整。

5.2 铺设玻纤格栅

根据沥青混合料的摊铺方向，将后一端压在前一端部之下，采用纵向搭接，宽度不小于20cm，采用横向搭接，宽度不小于15cm。固定完毕，用胶轮压路机单向适度碾压1～2遍稳定。后退时，从旁边未铺玻纤格栅的路面退回，以压紧玻纤格栅，使格栅与原路表面黏结牢固。

5.3 面层沥青混凝土施工

铺设玻纤格栅后，沥青面层应尽量紧跟着施工。一次铺设的路线长度以满足一天沥青面层需要的工作面数量为宜，以免因下雨、降温等天气变化引起路面潮湿、降温，从而导致玻纤格栅与路面失去黏结力而翘起。铺设玻纤格栅后应封闭交通，严格控制运送混合料的车辆出入，控制车速，施工车辆禁止急转向、急刹车，应保持玻纤格栅洁净，不得损坏，如有损坏必须更换或修补。玻纤格栅铺设时，要求路面温度在5～60℃之间，严禁雨天或路面潮湿时施工；施工人员须戴防护手套，确保有效安全防护。

G207线南阳境内686K+850-697K+045段旧混凝土路面，其处治方法为：将原混凝土路面严重破损板块破碎成40 cm×40 cm小块取出，并对原路面基层进行处置，同时对全部裂缝唧泥（脱空）板块进行压浆稳定，然后灌缝处治，最后加铺18 cm的水泥稳定碎石基层加7 cm玻纤格栅沥青面层，使用状况良好。

6 结束语

研究表明，彻底消除反射裂缝是比较困难的，采用适当的措施控制开裂是可行的。采用任何措施只能减缓反射裂缝的发展，延长道路的使用寿命；设计工程过程中，对原混凝土路面的处治很重要，板下脱空能否有效地处理是关键所在；采用玻纤格栅防治水平位移比剪切位移更为有效。采用任何措施，层间接触不理想、传荷能力很差时，薄层罩面对反射裂缝的治理都无法达到理想的效果；为了提高路面的使用品质，应从提高面层、夹层性能，处置好旧板块、基层等多方面综合考虑，就会收到较为理想的效果。

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