湿热地区水泥混凝土路面沥青加铺结构研究

曾庆伟

摘要：近些年来，随着公路建设的发展，公路的改建和扩建工程越来越多，在湿热地区水泥混凝土路面上加铺沥青面层是一种常用的、有效的路面修复技术。本文主要阐述公湿热地区水泥混凝土路面破坏的影响因素，破坏形式和原因，沥青混凝土路面加铺改造设计方法，总结出一些工作心得，与同行分享。

关键词：湿热地区 水泥混凝土路面 沥青加铺

1、水泥混凝土路面损坏的影响因素

造成水泥混凝土路面结构和功能性破坏的原因大致分为六种：交通状况；气候条件；排水条件；道路材料；施工因素；养护因素。

1.1交通状况。交通状况包含道路上的交通量、行驶车辆类型和轴载的组成，以及交通量的增长率等。快速增长的交通量，日益增大的机动车轴载，使路面长时间处于满负荷甚至超负荷状态，路面在未超过设计年限时就已经提前出现疲劳性破坏。

1.2气候和排水条件。影响路面使用功能的气候因素主要是温度和降水。水泥混凝土板在温度的作用下，产生膨胀或紧缩，使板发生位移和变形，进而极容易形成不规则的温度裂缝。道路排水有路面排水和路基排水，当排水不畅时，积水通过路面裂缝渗透进入基层，降低基层承载力，严重时甚至对基层材料产生冲刷作用，导致面层与基层之间出现脱空，从而使路面板在车载作用下产生物理性断裂。

1.3材料和施工因素。用于道路建设的材料有很多种，每种性能各不相同，材料的性能直接影响到路面的性能，使用时应与本地区实际情况相结合。施工工艺水平的高低，施工过程中质量控制的好坏，也会对相同结构的路面产生不同的结果。

1.4养护因素。水泥混凝土路面的缩缝、胀缝、施工缝等，基本上是用沥青灌缝，一般使用2～3年后灌缝材料会出现老化松脱，如不及时养护，对填缝料进行更新，则极容易由此引起一系列路面病害。

2、湿热地区水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土结构设计

2.1沥青加铺改造的特性

由于下层是强度高的水泥混凝土板，相当于给沥青面层提供了刚性基层，提高了沥青路面结构的刚度，开放后可以承受重交通的作用而减少车辙。显著改善水泥混凝土，特别是碾压混凝土路面的平整度，尤其是接缝处的平整度，有利于提高行车速度、行车的舒适性和安全性。在表面破损较严重，但仍具有足够强度的湿热地区水泥混凝土路面上铺筑一层高质量面层的复合式路面不仅可恢复其使用功能并可显著地延长路面使用寿命。可以大大降低水泥混凝土路面的噪声和扬尘，改善道路的环境状况。

2.2反射裂缝及减缓措施

湿热地区水泥混凝土路面加罩沥青面层主要的问题是反射裂缝。由于湿热地区水泥混凝土面层有接缝和裂缝，面板在缝隙附近的位移引起缝隙上方沥青加铺层内出现应力集中，进而容易在加铺层上反射形成裂缝。面板的位移是形成反射裂缝的主要原因，而位移的产生，有可能是温度原因引起的，也有可能是荷载作用引起的，或者是温度和荷载共同作用造成的。对于主要因温度原因而引起反射裂缝的情况，可以采用降低加铺层与湿热地区面层之间粘附阻力，以及增加加铺层抗拉强度的措施。

在湿热地区水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土结构层改造设计中，对于不同的改建路段，应根据湿热地区路面实际状况和条件，分析出现反射裂缝的可能主要原因，从而有针对性的提出相应的预防措施。预防或延缓湿热地区混凝土面层上沥青加铺层反射裂缝的措施，可以分为以下几种：在沥青加铺层上锯切横缝；采用厚加铺层；设置裂缝缓解层；破碎和固定湿热地区混凝土面层；设置各种夹层等。

2.2.1锯切横缝。在沥青加铺层上对准湿热地区混凝土面层的横缝位置锯切出新的横缝，并在开放交通前与缝内填入封缝料，防止水或杂物进入。此种方式类似于混凝土路面设置横缝，当沥青加铺层由于温度和外部荷载而产生拉应力时，锯缝可以提供不连续伸缩位移空间，从而控制裂缝的出现。该法适用于湿热地区路面结构状况良好，或者已对损坏板进行过处理，接缝处板边弯沉量较小的混凝土路面，同时必须做好接缝的密封养护工作。

2.2.2采用厚加铺层。增加沥青加铺层的厚度，一方面使湿热地区面层受到温度的影响减小，进而减小温度引起的面层板的伸缩位移，从而降低了加铺层底面的拉应力。另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处弯沉差，进而减少加铺层的剪切应力。

2.2.3设置裂缝缓解层。在沥青加铺层和湿热地区混凝土面层之间设置一层由开级配沥青碎石混合料组成的裂缝缓解层。由于开级配混合料含有大量孔隙，可以为湿热地区面板的不均匀沉降差提供缓解空间，难以影響到沥青加铺层上，从而减少反射裂缝产生的可能性。

2.2.4破碎和固定湿热地区混凝土面层。当湿热地区混凝土面板损坏较为严重，采用修复后加铺沥青层，或者完全破除湿热地区板后重建新混凝土板再加铺沥青层的措施已经很不经济的时候，可以对湿热地区面板进行破坏和固定。用混凝土破碎机，将损坏的湿热地区面板破除成60～100cm左右的碎板块，接着用重型轮胎压路机在碎块上反复碾压，使碎板块与基层结合密实。由于碎板块尺寸较之原板块要小，因而受到温度影响产生的伸缩位移和板块之间的沉降差也相应降低，从而有效减小了由此产生的各种应力作用。湿热地区面板破碎固定后，必须将裂缝内的松散杂物清除干净，然后摊铺沥青混合料调平层，填补好裂缝，再铺设沥青加铺层。

2.2.5设置夹层。在湿热地区混凝土面板和沥青加铺层之间设置夹层，可以有效减少沥青加铺层底面的应力和应变，也可以通过夹层将湿热地区面板产生的应力分散。目前工程上采用的夹层大致有：橡胶沥青应力吸收夹层、土工织物夹层和土工格栅。橡胶沥青应力吸收夹层和土工织物夹层劲度较低，属于软夹层；而土工格栅刚度大劲度高，属硬夹层。各种夹层由于刚度的不同，在减少反射裂缝方面起到的作用也不一样。软夹层在减少温度引起的反射裂缝中可以起到重要的作用，但在降低荷载应力引起的反射裂缝时，作用不大。硬夹层由于刚度与沥青加铺层材料接近，适合于降低由于荷载引起的反射裂缝，但在减少温度引起的反射裂缝时，效果不如软夹层好。所以，在选择夹层材料时，应对反射裂缝产生的原因做深入细致分析，选择适合的夹层材料。

2.3沥青加铺层厚度设计

沥青加铺层厚度设计目前没有统一的方法。采用厚加铺层方案时，通常使用经验法确定厚度，比如美国沥青协会（AI）的弯沉法，或者美国陆军工程师部队（COE）的补足厚度缺额法。采用破碎和固定湿热地区混凝土面层方案时，是将破碎的湿热地区混凝土面层视为基层，通过弯沉测定反算破碎层的模量值后，按沥青路面设计方法确定沥青加铺层（视为新沥青面层）厚度。采用设置夹层的方案时，则按不同夹层材料的刚（劲）度，分析温度和荷载作用下接（裂）缝上方沥青加铺层内的拉应变和剪切应变，并按沥青混合料的疲劳强度确定所需的厚度。

3、结束语

湿热地区水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土结构在道路建设中被越来越广泛的应用，通过加铺沥青混凝土面层可以改善道路使用性能，提高行车质量和路基的稳定性，延长路面的使用寿命，美化路容路貌。更多更新的湿热地区水泥混凝土路面改造方法还需要道路工作者进行不断地探索研究。

参考文献：

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