旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构分析

邹 涛

(中铁十一局集团第三工程有限公司 湖北省十堰市 442012)

旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构分析

邹 涛

(中铁十一局集团第三工程有限公司 湖北省十堰市 442012)

水泥混凝土问世以来一直是建筑工程最重要的结构材料，得到广泛的应用。水泥混凝土路面作为高级路面的一种主要结构形式，具有强度高、稳定性好、使用寿命相对较长和前期养护费用较低等优点。但是，随着交通量的剧增、汽车日益重型化的发展，出现露骨、开裂、断板、沉陷、错台、破碎、板底脱空等路面损坏情况，影响了道路的使用功能。采用沥青加铺层修补时，如何控制反射裂缝的产生和发展是当今道路工程界所面临的一大难题。本文就对旧水泥混凝土路面沥青加铺层的结构进行分析，提出更为有效的改善方法。

旧水泥混凝土；沥青；加铺层；反射裂缝

近年来，露骨、开裂、沉陷是旧水泥混凝土路面集中出现的问题，已不能满足当前交通运输的要求。路面急需维修，加铺改造工程日益增多，对路面的使用造成了很多的不便。当前常用的修复方法有三种：加铺沥青混凝土面层、加铺新水泥混凝土面层和翻修。加铺沥青混凝土面层能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能，利用旧水泥混凝土路面造价低，施工方便，对交通、环境影响小的特点，在国内外旧水泥混凝土路面改造工程中应用最多。但沥青加铺层极易造成反射裂缝的出现，减少路面的使用寿命。

一、沥青加铺层出现反射裂缝的原因

车辆行驶经过不连续的板体时，沥青混凝土加铺层在旧的水泥泥混凝土的接缝和裂缝上方出现应力集中，使沥青加铺层经受较大的弯力应力和剪切应力。弯力应力和剪切应力是沥青混凝土加铺层产生由行车荷载引起的反射裂缝最直接的原因。其次，路面增加加铺层后，受气温变化的影响，沥青加铺层和混凝土路面板热胀冷缩，产生温度应力，旧水泥混凝土路面的应力在接缝处链接不连续，因此沥青加铺层同时承受它本身以及旧水泥混凝土路面所产生的温度应力，当冬季气温较低的时候，沥青混凝土加铺层内出现较为集中的拉应力而产生裂缝，形成由温度引起的反射裂缝。

二、旧水泥混凝土路面沥青加铺层的分析和整治方法

采用沥青加铺层的原因是它能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能，提高车辆行驶的舒适感，且施工方便、对交通及环境影响小。但该结构关键的弱点就是沥青加铺层极易产生反射裂缝，导致加铺层使用寿命大大缩短。如何控制沥青加铺层反射裂缝的产生和发展是当今道路工程界所面临的一大难题。各个专家都积极响应，不断提出新的解决方法。

1.改性沥青的应用

从提高沥青面层、路面结构组成性能等方面，如能改善沥青相应的性能，可抑制或延缓反射裂缝的出现。改性沥青是在沥青中加入改性剂的材料，使沥青的某些特性在根本上得到改善，提高了沥青的力学性能，改善低温稳定性，提高了沥青的高温稳定性，减少了沥青加铺层所引发反射裂缝的可能。

2.对原有旧水泥混凝土路面进行处理

在进行加铺沥青混凝土面层之前对原有旧水泥混凝土路面病害进行认真彻底的处理，减少或减弱下部结构问题导致沥青加铺层产生反射裂缝的受力，可以使改造后的路面达到良好的预期效果。具体处理方式根据道路情况分以下几种：

1）灌缝：在旧水泥混凝土路面的不连续的接缝处采用新型改性沥青材料进行灌缝，防止路面水从路面渗入基层，保证基层的强度和稳定性。

2）严重破碎板修补：对已断裂成3块以上的严重破碎板，采用挖补的方式对板体进行更换。将旧板破碎、运走，清扫基层。基层表面要平整，并具有一定的横坡。

3）一般断板修补：对断裂情况较轻的板块，采用对裂缝开槽注胶的方法来处治。

4）脱空板块的处理：脱空板块较好的处理办法就是板底压浆。利用灰浆泵的压力将水泥浆液通过预先钻好的孔洞直接压入板下，填充板下出现的空洞，使基层重新稳定。

5）其他形式损坏：一些非结构性破坏，如表面起皮、露骨、剥落、麻面等，由于其只影响到原有路面行车舒适性，而当对老路进行改建、旧混凝土路面做基层时，这些形式的损坏对整个路面结构承载力和行车舒适性影响甚小，可不予特殊处理。

3.对沥青加铺层加厚或改造其组成结构

针对沥青加铺层的防止反射裂缝措施主要有增加沥青加铺层的厚度，选用优质沥青，配置抗裂性能好的沥青面层混合料，采用能吸收和消散裂缝尖端应力的夹层及中间层，如在加铺层和旧水泥混凝土路面之间设置土工合成材料织物、钢丝网、或铺一层弹性模量小、抗拉性能好的橡胶沥青应力吸收层等。

1）土工合成材料夹层

土工合成材料夹层一般设置在沥青加铺层及旧水泥混凝土路面板之间，常用的有土工布、玻纤格栅和塑料格栅等。其特点是变形能力较强，在水平方向上可承受较大的拉应力，而在垂直方向上则刚度较小，抗弯拉及抗剪能力低，其力学性质与薄膜类似，隔离阻断，降低拉应力集中，使应力强度因子减小反射裂缝扩展的速度；

2）应力吸收层：在旧水泥混凝土板及沥青加铺层之间添加一层橡胶沥青、改性沥青砂或柔软沥青混凝土这类应力吸收中间层，改性沥青混合料应力吸收层使用效果明显，在技术上已经比较成熟。

3）级配碎石中间层：级配碎石多用于半刚性基层沥青路面防止反射裂缝，在加拿大、南非等国家及我国的部分省市的试验路已得到了应用。级配碎石作为散粒结构具有不传递拉应力、拉应变的能力，水泥混凝土板接缝尖端的拉应力不会在碎石层面形成应力集中，因而碎石层吸收了接缝所释放的应变能，从而达到阻裂效果。此外，从理论上讲，可以认为级配碎石收缩系数极小，几乎为零，加上其本身并不传递拉应力和拉应变，因而它能消散、吸收单纯由环境因素变化，尤其是温度骤降情况下裂缝尖端的应力及应变。

4）大粒径沥青碎石混合料中间层

大粒径沥青混合料中大粒径矿料多，沥青含量少，空隙率大。这种多空隙结构可有效地阻断裂缝尖端的扩展路径，削弱拉应力、拉应变的传递能力，并且能消散、吸收由交通荷载及温度变化所产生的荷载应力和温度应力。由于温度应力是引起沥青加铺层反射裂缝的主要原因之一。大粒径沥青碎石混合料中间层的结构大大改善了旧水泥混凝土路面的温度状况，减少了降温及温度梯度对水泥混凝土路面及加铺层的影响程度。

结语：综上所述，在水泥混凝土路面进行沥青加铺层结构的设计，延长了旧水泥混凝土路面的使用寿命。但是，水泥混凝土路面沥青加铺层中经常出现的反射裂缝会缩短道路面层的使用寿命，彻底消除它是不现实的，我们对于沥青加铺层的结构研究重点即是对反射裂缝进行控制，经过一次次的实验，起到非常显著的改善作用。研究表明，完善了沥青加铺层反射裂缝出现，有助于我国交通道路网的健康发展。使用沥青混凝土路面，减少了旧水泥混凝挖除重建的污染，缩减了道路维修的周期，充分发挥了使用效率强的特点。此外，沥青混凝土加铺在旧水泥混凝土路面上，也使公路原有的路面得以修复，提高了公路的使用价值，保障了道路交通“有序、安全、畅通”，推进社会主义的新建设，保障了公路在扩大国内需求、拉动经济增长的重要地位，为我国的交通事业节省了经济开销，进一步促进了我国经济的发展。

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U45

B

1007-6344（2016）10-0034-01

邹涛，男，1984-08，汉，湖北省襄阳市，大学本科，石家庄铁道学院，工程师，混凝土施工，中铁十一局集团第三工程有限公司 湖北省十堰市 442012