沥青混凝土加铺层反射裂缝成因分析及施工预防措施

邱燕萍

（厦门市翔安区市政公用建设工程有限公司，福建厦门361101）

0 引言

由于城市道路交通量越来越大，部分水泥混凝土路面经过多年的运营使用已出现了不同程度的裂缝、边角断裂、路面表层剥落等病害情况。同时，刚性的路面结构并不能满足城市交通日益发展的综合的需求。对此，许多路面维修采用沥青混凝土进行加铺改造。该方法能够充分利用旧路面强度，同时工程造价低，施工方便，且对交通、环境的影响较小，改造后的路面能够满足强度要求，且结构稳定、行车舒适、噪音低、扬尘少，后期维护也更容易，因此得到了广泛应用。沥青混凝土加铺路面中较为常见的病害是沥青加铺层产生反射裂缝，反射裂缝本身对加铺面层使用性能的影响不大，但环境因素（雨水、氧化等）的负效应，常常使裂缝迅速向四周扩展，缩短加铺面层寿命。为此，应该对引起病害的因素进行分析，采取相应措施，并加强对道路施工过程关键环节及后期养护工作的管理，对裂缝问题进行有效预防和控制，从而达到行车安全性、舒适度、快速性等要求[1]。

1 工程概况

以翔安区某道路应急沥青路面铺设工程为例，该项目改造实施起点与祥吴二路平交，终点与现状新兴路平交，长度约为372.55m。原道路为水泥混凝土路面，路面宽度为4～5m。由于该道路交通量大、运营使用多年，混凝土面板破损严重，影响了道路使用功能和周边居民生活品质。根据政府专题会议纪要相关要求，对该道路进行改造，主要进行混凝土病害路面处治、摊铺沥青混凝土新面层。

2 沥青加铺面层反射裂缝概述

反射裂缝是沥青混凝土改造路面较为常见的一种病害。当基层混凝土位移产生的拉应力超过沥青加铺面层的抗拉强度时，会导致加铺面层开裂。反射裂缝的走向不固定，裂缝间隙通常较大，裂缝在车辆荷载及雨水等外界因素的影响下往往会迅速扩展。

3 影响反射裂缝产生的主要因素

3.1 外界因素的影响

该项目所处地区为非地震带，夏季炎热、冬季无冻融，项目位于无软弱土下承层，所处地段交通量大。因此，受地质结构位移、软弱土路基影响而引起反射裂缝的概率较低，而高温气候和行车荷载是反射裂缝产生的主要外界因素，这两种因素影响产生的反射裂缝类型分别为温度型反射裂缝、荷载型反射裂缝。一方面，旧混凝土板受夏季高温的影响而膨胀，在沥青加铺层中产生压应力，继而产生裂缝。另一方面，在路面车辆压力的作用下，沥青基层底部疲劳强度过大，会出现断裂，进而向四周扩散，最终导致路面出现反射裂缝[2]。

3.2 旧路面裂缝和形变的影响

在改造型路面结构层中，旧路面的各种裂缝会使沥青加铺层底部在裂缝处产生集中应力，在不断的应力作用下，裂缝直接扩展进入沥青加铺层，引起沥青加铺层开裂。另外，在旧水泥混凝土路面修补的混凝土没有稳定的情况下，直接铺设路面沥青层，混凝土水分蒸发、凝结的过程中产生的形变也会导致沥青加铺层产生反射裂缝。

3.3 沥青混凝土材料性能和面层结构厚度的影响

性能不佳的沥青材料，其黏度、温度稳定性等较差，在高温稳定、低温抗裂等方面表现不佳，会导致沥青加铺面层抗拉强度不足，往往无法抵抗基层混凝土位移产生的拉应力，极易产生反射裂缝并扩展。

此外，沥青罩面层中的反射裂缝从其产生到整个路面破坏，中间要经历一个裂缝扩展阶段，即反射裂缝在罩面层厚度方向上的纵向扩展，以及在其表面的横向扩展。另外，随着加铺面层厚度的增加，荷载应力明显减小，加铺面层厚度对反射裂缝也有着明显的影响，面层厚度太薄，则无法抵抗路面行车和自然因素的长期影响。

3.4 后期养护的影响

许多道路工程竣工后，未及时移交给专业管养单位进行路面养护，或道路在投入使用过程中，缺乏有效的管理、未进行科学合理的养护，加之车辆荷载的不断作用，路基和路面层结构容易破损，导致裂缝问题产生并不断扩大，最终影响正常通行。另外，沥青材料老化严重，路面抗裂缝性能降低，也会产生裂缝，所以养护工作不容忽视。

4 施工预防措施

4.1 确保足够的基层强度

足够的基层强度是路面结构稳定的前提，对于基本满足强度要求的旧混凝土路面，施工中主要对局部强度不足的混凝土采取补强措施，以缓解结构变形导致的反射裂缝病害。

施工前对全线旧混凝土路面进行承载能力复测，检查混凝土强度、路面弯沉情况和弯沉值，挖除基层旧混凝土后重新浇筑强度符合要求的混凝土。涉及村道路口及路侧调平时，对其进行基面处理后，也应采用相同的混凝土进行浇筑，以保证基层整体强度均匀。同时，应选择具备相应资质、质量有保障的搅拌站供应混凝土材料，并对原材料进行优选，选用中粗砂、42.5 级水泥。施工前必须做好配合比设计及所有原材料检验工作，并根据准确的施工配合比进行拌和，施工时混凝土应振捣密实平整，同时取样混凝土试块进行强度检测[3]。还要好处施工缝做理，之后需按龄期对混凝土进行养护，养护期内控制行车。对整个混凝土施工过程的工艺和技术应进行严格监管，不能为了赶工期或者减少成本就缩短养护时间，否则会导致基层收缩产生裂缝。高温季节浇筑混凝土时，尽量避免午间高温时间段施工，提高作业效率，并且要采取相应措施降低底层温度，以免后期混凝土发生裂缝。基层混凝土施工完成后，对混凝土强度、平整度、横坡等各项指标进行检验，检验合格方可在其上凿毛或铣刨。

4.2 做好旧水泥混凝土路面处治

4.2.1 铣刨

铣刨是为了清除旧路面表层松散破损部位，并增强新旧接合面的衔接质量。根据该项目旧路面情况，对旧混凝土路面铣刨4cm。施工时，需保证铣刨机工作状态良好，根据基准点准确调整铣刨机基准面、横坡、铣刨深度，找平仪持续工作。完工后，检查铣刨深度及效果，对不合格处进行修理，最后，采用清扫车或人工方式对遗留铣刨料进行清扫。

4.2.2 旧混凝土路面缺陷处理

旧混凝土路面的各种缺陷是反射裂缝产生的直接原因。旧路面的接缝、裂缝处，其上部的新沥青混凝土加铺层往往在短时间出现裂缝，所以需对旧路面缺陷进行处理。对旧路面铣刨、清理后，需立即对铣刨拉毛面进行缺陷检查，清除与修复松散部位，对裂缝处及时灌缝等。对于缝宽0.5～1cm 的裂缝，施工时先用清缝机清缝，再用环氧砂浆灌缝。如缝宽小于0.5cm，则扩缝宽度为0.6～1cm，深度2.5～3cm，然后用清缝机清缝，再用环氧砂浆灌缝。清缝时，缝壁应垂直。所有裂缝清缝后，加铺沥青混凝土前，均需采用50cmSBS 自粘式道路专用防水卷材贴缝。当物探结果显示道路基层存在孔洞、基层掏空等问题时，要对存在问题的路段进行注浆处理，采用具有良好的膨胀性、防水性和韧性的高聚物注浆料，能够显著提高路面结构强度，且便于施工人员注浆操作。除此以外，可以将注浆料有效地填充到路面脱空、开裂及松散的区域，并进行挤密压实处理，这样可达到显著的处理成效。

处理完路面缺陷，应彻底清洁路面。可使用吸尘车吸尽铣刨路面的细小颗粒，也可以用高压空气将表面浮灰吹净，确保铣刨水泥混凝土面裸露面洁净、干燥。

4.3 有效利用连接层缓解应力辐射

选用优质的连接层材料，一方面可使沥青层路面与混凝土基层有效黏结，防水下渗保护基层，另一方面能分散路面承载应力，提高沥青路面抗疲劳性能，有效延缓了沥青加铺层路面裂缝的产生和扩展。同时，确保连接层的施工质量，能有效缓解应力的辐射。根据该项目的情况，连接层材料选用粘层油和玻纤格栅。

粘层油采用具有优良性能的改性乳化沥青，相关技术指标如破乳速度、黏度、与矿料黏附性等应符合设计要求，以保证其黏结强度和抗剪强度达标。不可在雨天或气温低于10oC 时施工，施工时均匀喷洒乳化沥青（呈雾状），撒布量为0.3～0.6kg/m2，然后在乳化沥青破乳之前完成集料的均匀撒布。集料撒布后还需用轮胎压路机均匀碾压。粘层面应干净、无油污、无杂物，严禁运料车辆和行人通过。

玻纤格栅铺设于粘层完成24h 后、路面温度不低于5oC 的条件进行。将玻纤格栅沿纵向铺设平整，转弯处可剪断拉平，搭接长度应符合要求，遇坡时与沥青混合料碾压相反方向铺设。每铺设完一幅玻纤格栅，用胶轮压路机单向碾压1～2 遍，以压紧玻纤格栅。铺设的玻纤格栅必须张紧，不得有翘起、褶皱、断丝等情况。

4.4 改善加铺层沥青材料性能

应选取具有良好性能的优质国产或进口沥青材料，在条件允许的情况下，优选改性沥青[4]。与原沥青相比，改性沥青的高温黏度大，软化点高，在良好的设计配合比和施工条件下，沥青路面的耐久性和高温稳定性、抗裂性会明显提高。

沥青材料选购进场后按规定取样，送至报备的具有资质的外委试验单位进行试验、分析并出具检测报告。沥青的各项技术指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）的规定和设计要求。

原材料通过检测试验后，即进行沥青混合料的配合比设计。在此环节必须做到同步验证，配合比不能随意更改，科学确定沥青用量、油石比、级配，确保混合料的强度，预防路面裂缝产生。

拌和工艺中的每一个环节都会对沥青混合料的性能指标产生影响，因此，在沥青混合料拌和过程中，不仅要对拌和温度加以控制，还要注意对材料用量、供料时间、拌和时间、拌和顺序等进行有效控制，进而保证沥青路面的性能。

4.5 加强对沥青混凝土施工厚度的控制

为有效缓解反射裂缝的扩展、荷载应力对基面和沥青层底部的损坏，保证路面的承载力、耐久性，需要有效控制沥青加铺层的厚度。根据道路实际使用情况、预防裂缝要求和建设要求，该项目沥青混凝土面层的、设计厚度为11cm，分别为4cmAC-13 上面层和7cmAC-20 下面层。在实际的沥青混合料摊铺过程中，应当合理应用摊铺施工技术，并采用科学的施工管理措施，以有效提高路面改造的施工效果。

首先，科学严格地制定沥青混凝土各工序、施工工艺的质量预控措施，按照标准工法作业。由技术负责人组织全体人员认真学习施工方案，做好各级技术交底等技术准备工作。沥青混凝土厚度控制根据设计图及《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）等相关技术规范规程执行。

其次，做好工程测量工作。工程开工前，由设计人员及监理工程师进行现场水准点和坐标点交底，然后沿路线增设若干控制点及水准点，并采取妥善有效的保护措施加以保护，避免施工中遭到破坏。同时，专业测量人员使用经检验部门检验、校正认可的检测仪器，对设计人员所提供的坐标点及水准点进行复核和验算，确定所提供数据的准确性和有效性，增设的坐标点及水准点允许误差及施工测量误差应符合设计图纸及现行施工技术规范的规定。施工中，采用钢丝绳引导的高程控制方式，以保证厚度符合要求。

最后，做好摊铺、碾压施工过程中的厚度控制。根据混合料的类型及试验段的参数，确定采用的松铺系数。用摊铺机调整好熨平板的宽度和高度，将调平装置的传感器与导板控制尺寸接触好，以控制摊铺混合料的高程及厚度。摊铺机开始摊铺10m 后，快速检测高程，以便及时对摊铺厚度作出调整。碾压时，根据工程施工组织设计中各面层的碾压方案进行碾压，初压、复压、终压，在这三个碾压阶段应注意采用不同的压路机型，控制碾压速度、碾压温度、轮迹间重叠，边缘碾压时应紧靠路缘石，无路缘石时可在边缘先空出30～40cm，先压一遍路面再压边缘，避免混合料向外推移而导致厚度不足。施工完成后，待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50oC 后，方可开放交通。最后，按照沥青混凝土厚度检测要求，使用检测仪器进行钻芯取样，检测的厚度应符合要求。

4.6 及时进行后期养护

对路面及时进行有效的养护管理，也是预防及缓解沥青反射裂缝产生的重要措施之一。

项目完工后由建设单位及时组织竣工验收，并办理移交手续，由路面管养单位进行养护[5]。初建成的沥青路面要设立限速标志，严禁各种履带车及其他铁轮车直接在路面行驶。另外，道路使用过程中，也要注意做好路面养护管理，保持路面平整、路拱适度、线条顺直、路容整洁、排水良好。此外，要进行定时及不定时检查，及时分析的裂缝形成原因，根据裂缝情况采取应的措施进行处理，如轻微网裂，应注意清洁表面后刷油或小面积喷油封面，而由基层原因引起的裂缝，则需及时清洁缝隙，使用热油灌缝或沥青混合料填缝，裂缝严重的路面，应采取切除修补等处理措施。

5 结语

市政道路是城市交通体系的基础，其运行情况关系城市居民正常生活及城市经济发展。为此，必须提高对城市道路维修的重视，尤其是旧路改造项目中，针对沥青混凝土加铺层常见的反射裂缝等病害，应积极采取有效的预防措施，并加强对基层病害处理、加铺层沥青混凝土施工的管理，以确保改造施工的质量。同时，应注意施工完成后及时对路面进行养护，采用科学合理的养护措施，预防裂缝病害的产生，保证路面行车安全，同时延长道路使用寿命，减少反复维修给城市居民生活和道路交通运输造成的不良影响。