针对水泥混凝土路面直接加铺沥青混凝土面层反射裂缝防治方法的探讨

2020-12-22刘豪

建材与装饰 2020年35期

刘豪

（广州市设计院，广东广州 510620）

0 引言

随着我国城镇化的不断深入，居民的出行需求也随之不断增长，沥青混凝土路面以其优越的行车舒适性及良好的视觉效果成为许多城市新建道路路面结构的首选。由于我国社会经济发展的阶段性和区域性差异，水泥混凝土路面在许多城市现有道路系统中占比仍然较大，不少地方政府也在分批次分阶段地对现状水泥混凝土路面进行“白加黑”改造，常用的“白加黑”手段有挖除原路面结构重新铺设沥青混凝土路面结构、原路面碎石化后重新加铺路面结构和在原有路面直接加铺沥青混凝土面层。

水泥混凝土路面直接加铺沥青混泥土面层主要适用于路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为次等以上的水泥混凝土路面[1]，在对原路面局部病害处理后直接加铺沥青混凝土面层，社会经济效果较好。但是水泥混凝土路面直接加铺沥青混泥土面层，使用若干年后常会出现反射裂缝，并相继引发其他路面病害，增加了路面养护的难度，同时也大大缩短改造后路面的设计使用年限。反射裂缝是水泥混凝土路面直接加铺沥青混泥土面层需要处理的关键技术难题，当前国内外处理该问题的通用做法是通过在原水泥混凝土路面顶部设置隔离层，隔离层的常见做法有橡胶沥青应力吸收层、玻璃纤维土工格栅、聚酯纤维布和高分子抗裂贴。

本文通过对水泥混凝土路面直接加铺沥青混凝土面层常用的四种防反射裂缝方法进行分析，比较其优缺点，以供相关研究者和技术人员参考。

1 反射裂缝的形成机理

反射裂缝主要分为两大类，荷载型反射裂缝和温度型反射裂缝。荷载型反射裂缝：由于加铺层和原路面结构材料性能差别大，在相同荷载作用下应力应变特性差别较大。此外，原路面结构构造缝较多，在车辆荷载作用下，加铺层处于复杂的三向应力状态。车辆通过原路面构造缝附近时，构造缝两侧的板块在车辆荷载的作用下因受力不均产生位移差异，从而在加铺层底面产生一定的剪切应力，当剪切应力超过加铺层材料的极限强度时便会产生荷载型反射裂缝，见图1。温度型反射裂缝：原路面结构与加铺层材料不同，热膨胀系数存在差异，在温度荷载作用下因伸缩程度不同而产生温度应力。此外，原路面构造缝的存在，使加铺层在承受自身温度应力的同时，还需承受原路面构造缝两侧的温度应力，当温度应力过大时，便会产生温度型反射裂缝，见图2。在现实情况中，加铺层在车辆荷载和温度荷载的共同作用下会加速反射裂缝的出现和恶化。

图1 荷载型反射裂缝形成机理

图2 温度型反射裂缝形成机理

2 水泥混凝土路面直接加铺沥青混泥土面层反射裂缝处理方法

2.1 橡胶沥青应力吸收层

橡胶沥青应力吸收层是以橡胶沥青为胶结材料[2]，以单一粒径的石料为骨料形成的混合材料。橡胶沥青应力吸收层通常采用热撒布式施工工艺，即：喷洒沥青→撒布碎石→胶轮压路机碾压，常用厚度1cm左右。橡胶应力吸收层较常规沥青混合料具有更好抗裂、抗拉、抗剪、抗压性能，通过在现状路面和加铺沥青混凝土间设置橡胶沥青应力吸收层能够有效的抑制原路面结构在温度、湿度变化引起变形，进而抑制路面反射裂缝的出现，见图3。

表1 各种反射裂缝防治方法性能比较

图3 橡胶沥青应力吸收层作用机理

2.2 玻璃纤维土工格栅

玻璃纤维土工格栅具有优良的工程力学性能：抗拉强度高，最大可达150kN/m[3]；延伸性低，规范要求单、双向经编玻璃纤维土工格栅的断裂伸长率≤4%[3]；玻璃纤维土工格栅蠕变性低[4]，能够确保在工程施工中的长期稳定；耐高低温性强，对于热铺沥青有着很好的适应性。

铺设在沥青混凝土面层下部的玻璃纤维土工格栅，两者相互作用构成具有一定作用区域的复核型嵌锁体系，见图4，能够有效限制沥青集料的位移，使沥青面层在摊铺后能更好的压实，提高路面的承载能力。这种嵌锁结构能够提高沥青混合料的荷载传承能力，从而降低裂缝的产生的可能性。

图4 玻璃纤维与沥青混凝土形成的嵌锁体系

2.3 聚酯纤维布

聚酯纤维布的延伸能力较强，通过自身变形协调能够吸收裂缝发展所需要的大部分能量，起到应力吸收作用，进而阻止裂缝向上传播[5]；聚酯纤维布的导热系数较低，当路面面层温度高于道路基层的温度时，聚酯纤维布可以阻断二者间的热量交换，通过减缓外部环境与基层的温差来减小路面的温度应力[6]。

2.4 高分子抗裂贴

高分子抗裂贴表面附着的高强度织物抗拉强度高，能有效平衡原路面构造缝处的拉应力，约束裂缝的发展变化，具有加筋作用，提高沥青路面局部结构层的抗拉强度[7]；抗裂贴中的高聚物是一种塑性粘弹性材料，在低温条件下具有良好柔韧性，铺设在原路面与加铺层结构间，相当于在低温条件下也存在一层粘弹性的复合层，裂缝处的拉应力通过粘弹性复合层的扩展可以在更宽的范围衰减，有效吸收拉伸能量；抗裂贴黏贴在层间构造缝顶面，可达到隔水防渗的功效，地面水下渗路径被有效隔断，可在一定程度上减少路面水毁。

2.5 各种反射裂缝方案性能比较

水泥混凝土路面直接加铺沥青混泥土面层四种防反射裂缝防治方法的适用条件、工作性能、工程造价等比较详见表1所示。

通过表1分析对比可以发现橡胶应力吸收层在抗渗性、与基层的结合性等性能表现较好，但工程造价加高、施工难度大，在一定程度上限制了其使用范围，在高等级路面中可以考虑；玻璃纤维格栅和聚酯纤维布各方面性能居中，对基层路面状况要求不高，在交通荷载不大的情况下可以考虑；高分子抗裂贴各方面性能均表现突出，适用范围较广，在进行方案比较时可重点考虑。