針對水泥混凝土路面直接加鋪瀝青混凝土面層反射裂縫防治方法的探討

劉豪

（廣州市設計院，廣東廣州 510620）

0 引言

隨著我國城鎮化的不斷深入，居民的出行需求也隨之不斷增長，瀝青混凝土路面以其優越的行車舒適性及良好的視覺效果成為許多城市新建道路路面結構的首選。由于我國社會經濟發展的階段性和區域性差異，水泥混凝土路面在許多城市現有道路系統中占比仍然較大，不少地方政府也在分批次分階段地對現狀水泥混凝土路面進行“白加黑”改造，常用的“白加黑”手段有挖除原路面結構重新鋪設瀝青混凝土路面結構、原路面碎石化后重新加鋪路面結構和在原有路面直接加鋪瀝青混凝土面層。

水泥混凝土路面直接加鋪瀝青混泥土面層主要適用于路面的損壞狀況和接縫傳荷能力評定等級為次等以上的水泥混凝土路面[1]，在對原路面局部病害處理后直接加鋪瀝青混凝土面層，社會經濟效果較好。但是水泥混凝土路面直接加鋪瀝青混泥土面層，使用若干年后常會出現反射裂縫，并相繼引發其他路面病害，增加了路面養護的難度，同時也大大縮短改造后路面的設計使用年限。反射裂縫是水泥混凝土路面直接加鋪瀝青混泥土面層需要處理的關鍵技術難題，當前國內外處理該問題的通用做法是通過在原水泥混凝土路面頂部設置隔離層，隔離層的常見做法有橡膠瀝青應力吸收層、玻璃纖維土工格柵、聚酯纖維布和高分子抗裂貼。

本文通過對水泥混凝土路面直接加鋪瀝青混凝土面層常用的四種防反射裂縫方法進行分析，比較其優缺點，以供相關研究者和技術人員參考。

1 反射裂縫的形成機理

反射裂縫主要分為兩大類，荷載型反射裂縫和溫度型反射裂縫。荷載型反射裂縫：由于加鋪層和原路面結構材料性能差別大，在相同荷載作用下應力應變特性差別較大。此外，原路面結構構造縫較多，在車輛荷載作用下，加鋪層處于復雜的三向應力狀態。車輛通過原路面構造縫附近時，構造縫兩側的板塊在車輛荷載的作用下因受力不均產生位移差異，從而在加鋪層底面產生一定的剪切應力，當剪切應力超過加鋪層材料的極限強度時便會產生荷載型反射裂縫，見圖1。溫度型反射裂縫：原路面結構與加鋪層材料不同，熱膨脹系數存在差異，在溫度荷載作用下因伸縮程度不同而產生溫度應力。此外，原路面構造縫的存在，使加鋪層在承受自身溫度應力的同時，還需承受原路面構造縫兩側的溫度應力，當溫度應力過大時，便會產生溫度型反射裂縫，見圖2。在現實情況中，加鋪層在車輛荷載和溫度荷載的共同作用下會加速反射裂縫的出現和惡化。

圖1 荷載型反射裂縫形成機理

圖2 溫度型反射裂縫形成機理

2 水泥混凝土路面直接加鋪瀝青混泥土面層反射裂縫處理方法

2.1 橡膠瀝青應力吸收層

橡膠瀝青應力吸收層是以橡膠瀝青為膠結材料[2]，以單一粒徑的石料為骨料形成的混合材料。橡膠瀝青應力吸收層通常采用熱撒布式施工工藝，即：噴灑瀝青→撒布碎石→膠輪壓路機碾壓，常用厚度1cm左右。橡膠應力吸收層較常規瀝青混合料具有更好抗裂、抗拉、抗剪、抗壓性能，通過在現狀路面和加鋪瀝青混凝土間設置橡膠瀝青應力吸收層能夠有效的抑制原路面結構在溫度、濕度變化引起變形，進而抑制路面反射裂縫的出現，見圖3。

表1 各種反射裂縫防治方法性能比較

圖3 橡膠瀝青應力吸收層作用機理

2.2 玻璃纖維土工格柵

玻璃纖維土工格柵具有優良的工程力學性能：抗拉強度高，最大可達150kN/m[3]；延伸性低，規范要求單、雙向經編玻璃纖維土工格柵的斷裂伸長率≤4%[3]；玻璃纖維土工格柵蠕變性低[4]，能夠確保在工程施工中的長期穩定；耐高低溫性強，對于熱鋪瀝青有著很好的適應性。

鋪設在瀝青混凝土面層下部的玻璃纖維土工格柵，兩者相互作用構成具有一定作用區域的復核型嵌鎖體系，見圖4，能夠有效限制瀝青集料的位移，使瀝青面層在攤鋪后能更好的壓實，提高路面的承載能力。這種嵌鎖結構能夠提高瀝青混合料的荷載傳承能力，從而降低裂縫的產生的可能性。

圖4 玻璃纖維與瀝青混凝土形成的嵌鎖體系

2.3 聚酯纖維布

聚酯纖維布的延伸能力較強，通過自身變形協調能夠吸收裂縫發展所需要的大部分能量，起到應力吸收作用，進而阻止裂縫向上傳播[5]；聚酯纖維布的導熱系數較低，當路面面層溫度高于道路基層的溫度時，聚酯纖維布可以阻斷二者間的熱量交換，通過減緩外部環境與基層的溫差來減小路面的溫度應力[6]。

2.4 高分子抗裂貼

高分子抗裂貼表面附著的高強度織物抗拉強度高，能有效平衡原路面構造縫處的拉應力，約束裂縫的發展變化，具有加筋作用，提高瀝青路面局部結構層的抗拉強度[7]；抗裂貼中的高聚物是一種塑性粘彈性材料，在低溫條件下具有良好柔韌性，鋪設在原路面與加鋪層結構間，相當于在低溫條件下也存在一層粘彈性的復合層，裂縫處的拉應力通過粘彈性復合層的擴展可以在更寬的范圍衰減，有效吸收拉伸能量；抗裂貼黏貼在層間構造縫頂面，可達到隔水防滲的功效，地面水下滲路徑被有效隔斷，可在一定程度上減少路面水毀。

2.5 各種反射裂縫方案性能比較

水泥混凝土路面直接加鋪瀝青混泥土面層四種防反射裂縫防治方法的適用條件、工作性能、工程造價等比較詳見表1所示。

通過表1分析對比可以發現橡膠應力吸收層在抗滲性、與基層的結合性等性能表現較好，但工程造價加高、施工難度大，在一定程度上限制了其使用范圍，在高等級路面中可以考慮；玻璃纖維格柵和聚酯纖維布各方面性能居中，對基層路面狀況要求不高，在交通荷載不大的情況下可以考慮；高分子抗裂貼各方面性能均表現突出，適用范圍較廣，在進行方案比較時可重點考慮。

3 結論

通過比較玻璃纖維土工格柵、聚酯纖維布和高分子抗裂貼在預防水泥混凝土路面直接加鋪瀝青混泥土面層反射裂縫時綜合性能較好，但具體方案的選擇還應結合道路等級、交通狀況、工程造價等信息綜合比較后確定。