舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層反射裂縫的防治

　　摘要：由于經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，交通需要逐年迅速增長。而現(xiàn)有道路，很多是九十年代修建的水泥混凝土路面，噪音大，灰塵多，路面結(jié)構(gòu)承載力難以滿足現(xiàn)在的要求，有相當(dāng)一部分路面出現(xiàn)損壞，行車舒適性差，車速難以提高的狀況。為了滿足地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，全市興起對(duì)舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的改造熱潮。本文在工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上對(duì)瀝青混合料加鋪層反射裂縫的各種防治措施進(jìn)行初淺的探討。

　　關(guān)鍵詞：舊水泥混凝土路面改造；加鋪層；反射裂縫；防治措施

　　1、前言

　　采用瀝青面層作為舊路面的加鋪層，是一種典型的補(bǔ)強(qiáng)方法。這種路面結(jié)構(gòu)“剛?cè)嵯酀?jì)”。舊水泥砼提供了穩(wěn)定、堅(jiān)實(shí)的基層，瀝青路面提供了一個(gè)摩阻系數(shù)較高、平整度好的面層，大大改善了路面的使用性能，且施工方便快速，對(duì)原有交通、環(huán)境影響小，因此在道路改造工程得到廣泛的應(yīng)用。但瀝青混合料加鋪層反射裂縫的防治問題是舊路改造成敗的關(guān)鍵問題之一，其對(duì)道路的破壞不是簡(jiǎn)單的裂縫問題，更嚴(yán)重的是反射裂縫產(chǎn)生后，交通荷載和環(huán)境因素的負(fù)效應(yīng)(雨水、氧化)使裂縫迅速擴(kuò)散，從而縮短瀝青罩面層的壽命�！　�

　　2、反射裂縫的類型、原因

　　所謂反射裂縫，就是舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青層后，下板的接、裂縫會(huì)在加鋪層表面反映出來，是種與下板接裂縫相對(duì)應(yīng)的裂縫。通常分為兩種：荷載型反射裂縫和溫度型反射裂縫。

　　荷載型反射裂縫，車輛行過不連續(xù)的板體時(shí)，瀝青砼加鋪層中由于接裂縫兩側(cè)相鄰板塊產(chǎn)生豎向位移差，而出現(xiàn)較大的剪應(yīng)力，這種剪切應(yīng)力是瀝青混凝土加鋪層產(chǎn)生荷載型反射裂縫最主要的原因。當(dāng)車輪位于裂縫正上方時(shí)，以張開模式引起反射裂縫，一般產(chǎn)生于罩面層底部，向上擴(kuò)展；當(dāng)車輪位于接縫的一側(cè)時(shí)，主要以剪切模式影響反射裂縫，裂縫在罩面中沿一定角度向上發(fā)展。在重載交通影響下，荷載型反射裂縫會(huì)加速發(fā)展。

　　溫度型反射裂縫，路面受氣溫周期性變化的影響而縮脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力。由于舊水泥混凝土路面的應(yīng)力在接裂縫處不連續(xù)，應(yīng)此瀝青加鋪層同時(shí)承受它本身以及舊路面所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。瀝青砼加鋪層會(huì)因?yàn)榕c接裂縫對(duì)應(yīng)處的拉應(yīng)力過大而產(chǎn)生開裂，形成溫度型反射裂縫。                   

　　瀝青路面出現(xiàn)反射性裂縫，水從裂縫進(jìn)入，滲入粘層與水泥混凝土板的界面上，由于荷載的作用下產(chǎn)生的動(dòng)水壓力作用，以及滲水在高溫時(shí)化成水汽，使瀝青面層與水泥混凝土板的粘結(jié)力降低，瀝青混合料逐漸從水泥混凝土路面剝離，甚至成為滑動(dòng)的界面狀態(tài)，瀝青路面層成為一個(gè)單獨(dú)受力的層次，就會(huì)出現(xiàn)很大的水平剪應(yīng)力和底部的彎拉應(yīng)力，必將導(dǎo)致瀝青面層的迅速破壞。進(jìn)一步，水逐漸積聚在剛性路面基層與水泥混凝土板的界面上，不能排走，在荷載作用下形成灰漿，從路面薄弱的地方首先開始產(chǎn)生唧漿，隨著滲水量的增加，積聚面積擴(kuò)大，伴隨水損壞與疲勞的共同作用，有的成為坑槽，有的擴(kuò)展為網(wǎng)裂，如果不及時(shí)修補(bǔ)，發(fā)展將十分迅速。

　　3、瀝青路面反射裂縫的防治措施

　　第一步是舊水泥砼路面破碎板、斷板、脫空板的處理。

　　對(duì)于破損嚴(yán)重、喪失承載能力的破碎板、斷板、角隅斷裂板，采用破碎下挖，基底用素水泥混凝土找平，四周與相鄰砼板置入拉桿、傳力桿，重新澆注同標(biāo)號(hào)水泥混凝土板。

　　對(duì)于脫空板采用壓漿技術(shù)，根據(jù)砼面板脫落面積大小布設(shè)孔位，一般為3-5孔。壓漿順序從沉降量大的地方開始，由遠(yuǎn)到近，由大到小。鉆孔深度應(yīng)穿透基層達(dá)到底基層中。壓漿壓力的控制應(yīng)視砼板的損壞及脫空情況具體確定。當(dāng)漿液從接縫處或另一注漿孔冒出，就可認(rèn)為完成該孔注漿，即停止注漿，迅速移至另一注漿孔繼續(xù)作業(yè)。每灌完一孔應(yīng)用木楔堵孔,待砂漿抗壓強(qiáng)度達(dá)到3MPa時(shí)，用水泥砂漿堵孔。壓漿壓力一般控制在1Mpa～3Mpa之間，并停留3min～5min，效果較好。重新澆注板只能改善板本身狀態(tài)，而板下灌漿通過灌漿壓力可以把漿液滲透到相鄰砼板下，起到壓漿一塊板加固幾塊板的作用。

　　第二步舊水泥混凝土路面裂縫維修。

　　水泥混凝土路面縱向裂縫，是水泥混凝土面板在荷載作用下縱向出現(xiàn)的斷板裂縫。原因之一，路面拓寬時(shí)，新舊路基沉降不均勻；之二，汽車橫向分布不均勻，重車道工后沉降大。

　　水泥混凝土路面橫向裂縫，是在無切縫處產(chǎn)生的橫向裂縫。原因之一，切縫不及時(shí)或切縫過淺，板面干縮開裂；之二，水泥混凝土路面是剛性路面，對(duì)超載特別敏感。

　　舊水泥砼路面裂縫是活動(dòng)的裂縫，是尚在發(fā)展的裂縫。水泥砼路面裂縫受車輛荷載變形，及環(huán)境溫度、濕度的變化而時(shí)張時(shí)閉。由于其成因無法消除，水泥砼路面裂縫的長度、寬度將不斷發(fā)展。因此，必須對(duì)各種裂縫進(jìn)行修復(fù)。

　　1）對(duì)寬度小于5mm的輕微裂縫，可采取擴(kuò)縫灌漿。

　�、倭芽p擴(kuò)寬，裂縫深寬比太小，無法給灌縫料和縫壁提供足夠的接觸面積，易造成灌縫料與縫壁脫開，且易被擠出。采用裂縫跟蹤鋸順著裂縫將縫口擴(kuò)寬成1.5～2.0cm的溝槽，槽深可根據(jù)裂縫深度確定，最大深度不得超過2/3板厚。

　�、诓捎脡嚎s空氣法和鋼絲刷法清理裂縫清除混凝土碎屑，徹底清理裂縫中的灰塵和雜物，有利于保證封縫材料與縫壁間的牢固粘結(jié)。

　�、圻x用的灌縫材料，須具備良好的耐久性、良好的延伸性和疲勞性能、良好的粘結(jié)力、良好的施工性能。用路面灌縫機(jī)從擴(kuò)寬裂縫的一端灌注至另一端，邊灌注邊填入粒徑為0.3～0.6cm的清潔的小石屑(含泥量<1％)。

　�、芄嗫p材料固化后，達(dá)到通車強(qiáng)度，即可開放交通。

　　2）對(duì)貫穿全厚的大于5mm小于15mm的中等裂縫，可采取條帶罩面進(jìn)行補(bǔ)縫。

　　①首先順裂縫兩側(cè)各約15cm，且平行于裂縫切7～10cm深兩條橫縫。

　�、谠趦蓹M縫內(nèi)側(cè)用風(fēng)鎬或液壓鎬鑿除7～10cm深混凝土。

　�、垩亓芽p兩側(cè)10cm，每隔50cm鉆一對(duì)鈀釘孔，鈀釘孔的直徑略大于鈀釘?shù)闹睆?～4mm。并在兩個(gè)鈀釘孔之間打一個(gè)與鈀釘直徑相一致的鈀釘槽。

　�、茆Z釘宜采用φ16螺紋鋼筋，使用前應(yīng)予以除銹。鈀釘長20cm、彎鉤長7cm。

　�、輰⒖撞蹆�(nèi)填滿快硬砂漿，安裝鈀釘。

　�、耷懈畹目p內(nèi)壁應(yīng)鑿毛，并清除松動(dòng)的混凝土碎塊及表面塵土、裸石，以增強(qiáng)新老混凝土的粘結(jié)力。

　�、咴谛扪a(bǔ)面上先刷一層同混凝土配比的修補(bǔ)砂漿，然后澆筑快硬混凝土。澆筑混凝土應(yīng)及時(shí)振搗密實(shí)、抹平，并噴灑養(yǎng)護(hù)劑。

　�、嘈扪a(bǔ)塊面板兩側(cè)，應(yīng)加深縮縫，并灌注填縫料。

　　第三步舊水泥混凝土路面接縫維修。現(xiàn)在一些施工單位對(duì)接縫修復(fù)不夠重視，對(duì)接縫處理草草了事，認(rèn)為舊水泥混凝土路面加鋪土工格柵或鋪設(shè)應(yīng)力吸收膜粘結(jié)層（SAMI），接縫處就沒有反射裂縫，其實(shí)不然，沒有處理好的接縫，也是瀝青路面反射裂縫的根源。

　　1）接縫填縫料損壞維修。

　�、俳涌p中的舊填縫料和雜物，用路面清縫機(jī)予清除，并將縫內(nèi)灰塵吹凈。

　　②在脹縫修理時(shí)，應(yīng)先將熱瀝青涂刷縫壁，再將接縫板壓入縫內(nèi)。對(duì)接縫板接頭及接縫板與傳力桿之間的間隙，必須用改性瀝青或其他填縫料填實(shí)抹平。

　　③用加熱式填縫料修補(bǔ)時(shí)，必須將填縫料加熱至灌入溫度。宜用灌縫機(jī)填灌，填縫料應(yīng)與縫壁粘結(jié)良好并填灌飽滿。在氣溫較低季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)先用噴燈將接縫預(yù)熱�！�                       

　　2）縱橫向接縫張開維修。

　�、佼�(dāng)相鄰車道面板橫向位移，縱向接縫張開寬度在15mm以下，采用壓縮空氣法和鋼絲刷法徹底清理縱向接縫中的灰塵和雜物，保證封縫材料與縫壁間的牢固粘結(jié)。選用改性瀝青等具備良好的耐久性、良好的延伸性和疲勞性能、良好的粘結(jié)力、良好的防水抗?jié)B性、良好的施工性能的灌縫材料,用路面灌縫機(jī)從縱向接縫的一端灌注至另一端，邊灌注邊填入粒徑為0.3～0.6cm的清潔的小石屑(含泥量<1％)。

　�、诋�(dāng)相鄰車道板橫向位移，縱向接縫張口寬度在l5mm以上時(shí)，縫內(nèi)清理完畢,采用瀝青砂填縫。

　　橫向接縫張開,也采用同樣的處理方法。

　　寬接縫處理

　　3）接縫碎裂的修復(fù)。水泥混凝土路面脹縫、施工縫處縮縫、鋸縫處縮縫(假縫)剝落及碎裂的現(xiàn)象，作為路面通病經(jīng)常被發(fā)現(xiàn)。其主要表現(xiàn)為水泥混凝土路面縱橫縫兩側(cè)50cm寬度內(nèi)板邊碎裂剝落，裂縫與板面成一定角度并且大部分未貫通板厚。該病害在路面改造中容易被忽視，改造路面下面層料通常使用AC-20F或AC-25F瀝青混凝土，集料粒徑偏大，難以填充碎裂接縫，通車后不久，反射裂縫便出現(xiàn)了。

　　接縫碎裂的主要原因：鋸縫時(shí)間過遲或鋸縫深度寬度不足，導(dǎo)致混凝土收縮應(yīng)力拉裂混凝土路面；板邊在重交通車輪荷載反復(fù)作用下被擠壓碎裂；填縫材料不合格或未填滿，導(dǎo)致泥砂、碎石等雜物堵塞脹縫，阻礙了板塊熱膨脹，從而引起應(yīng)力集中使板端脹裂。

　　接縫碎裂的修復(fù)：①對(duì)縮縫剝落、破損嚴(yán)重處，應(yīng)切割成規(guī)則圖形，進(jìn)行不小于5cm寬度的一定深度的清鑿，并清理干凈(清鑿深度視裂縫深度而定，一般為板厚的1／3至全板厚度)。②清除混凝土碎塊，吹凈灰塵雜物，并保持干燥狀態(tài)。③涂抹環(huán)氧樹脂基液，然后用高模量補(bǔ)強(qiáng)材料進(jìn)行填充維修。較常用的是采用水溶性改性環(huán)氧樹脂摻人混合料中，其摻加量一般為水泥用量的1％~2％，它能有效地降低水灰比，提高抗凍性和耐久性，對(duì)粘結(jié)性能、抗沖擊、抗疲勞性能都有明顯的改善效果。

　　第四步，在拉毛的水泥路面上加設(shè)中間夾層，消解應(yīng)力，減少減緩反射裂縫的發(fā)生。

　　方法一，在拉毛的水泥路面鋪設(shè)應(yīng)力吸收膜粘結(jié)層（SAMI）等低模量夾層。SAMI結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：瀝青是連續(xù)項(xiàng)，碎石緊密排列，嵌擠在瀝青中。加鋪SAMI的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：①有效的填充縫隙，封水效果好；②隨從變形能力強(qiáng)；③有效的吸收或緩沖裂縫尖端的應(yīng)力集中，抑制反射裂縫的發(fā)生及擴(kuò)散；④提高瀝青面層與舊水泥混凝土路面的粘結(jié)力，提升面層的整體性；⑤卓越的抗滑性能；⑥施工速度快。

　　方法二，鋪設(shè)玻纖土工格柵等高模量夾層，利用高模量夾層本身高剛度、高模量，起到加筋穩(wěn)定，抵抗荷載、溫度產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變。

　　下面簡(jiǎn)單介紹應(yīng)力吸收膜粘結(jié)層（SAMI）的施工作業(yè)。

　　1）、材料要求

　�、�.應(yīng)力吸收膜粘結(jié)層（SAMI）采用性能優(yōu)越的橡膠瀝青。

　　橡膠瀝青應(yīng)滿足以下技術(shù)要求，其抽檢項(xiàng)目、抽檢頻率符合表1的要求。

　　橡膠瀝青技術(shù)要求表1

　　　�、�.集料

　　應(yīng)力吸收層應(yīng)采用石質(zhì)堅(jiān)硬、清潔、不含風(fēng)化顆粒、近立方體顆粒的碎石，應(yīng)選用反擊式破碎機(jī)軋制的碎石。

　　橡膠瀝青應(yīng)力吸收層集料級(jí)配范圍如表2，一般情況應(yīng)選用A級(jí)配，應(yīng)力吸收層上鋪筑粗粒式瀝青混凝土?xí)r可選用B級(jí)配。

　　應(yīng)力吸收層集料規(guī)格表2

　　　　2）、施工作業(yè)

　　應(yīng)力吸收膜粘結(jié)層（SAMI）采用瀝青灑布車及集料撒布機(jī)聯(lián)合作業(yè)。瀝青灑布車噴灑瀝青時(shí)應(yīng)保持穩(wěn)定速度和噴灑量，并保持整個(gè)灑布寬度噴灑均勻。灑油管的高度應(yīng)使同一地點(diǎn)接受2～3個(gè)噴油嘴噴灑的瀝青,不得出現(xiàn)花白條。集料撒布機(jī)緊跟瀝青灑布車，保持穩(wěn)定的速度和撒布量撒布碎石，并保持整個(gè)撒布寬度碎石撒布均勻，達(dá)到全面覆蓋、厚度一致（一般為10mm）。局部有缺料時(shí)適當(dāng)找補(bǔ)，積料過多的將多余集料掃出。撒布集料后，立即用8～12t膠輪壓路機(jī)從路邊向路中心碾壓3～4遍，每次輪跡重疊300mm。碾壓速度開始不宜超過2km/h，以后可適當(dāng)增加�！�

　　4、結(jié)語

　　舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層反射裂縫形成的原因是多方面的，但只要不斷提高施工工藝水平，施工過程嚴(yán)格控制各道工序，精心施工，按照行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格各工序操作規(guī)程，可把舊路改造瀝青面層反射裂縫病害控制在最小范圍。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范實(shí)施手冊(cè)李福晉沈金安人民交通出版社2004北京

　　[2]公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTGF40-2004人民交通出版社2004北京