水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝处治措施

高久众 桐柏县公路管理局

水泥混凝土路面在公路施工中应用的比较广泛，在长期运行的过程中，会出现不同程度的病害现象，不利于车辆的正常通行，必须加强维修改造施工。旧路加铺沥青面层技术应运而生，成本较低、养护时间短、力学性能和反光性能好，既能保留原有水泥混凝土面层的强度，还能增强整体路面结构的稳定性，但是，由于一些因素的影响，容易出现反射裂缝，需要采取相应的措施，增强路面的使用性能，实现理想的经济效益和社会效益。

一、沥青加铺层反射裂缝成因分析

（一）反射裂缝机理

旧水泥路面加铺沥青层具有一定的特殊性，性能较强。沥青加铺层反射裂缝指的是，大量接缝及裂缝出现在下层水泥混凝土板体中，存在大量接缝及裂缝，沥青层加铺到表面后，由于温度、湿度等环境因素的影响，缩胀反应产生在加铺层与旧路面板之中，形成路面内的温度应力。由于内部结构中应力接缝是不连续的，加铺层需要承担自身应力和外部温度应力的双重作用，尤其冬季温度较低，接缝位置应力逐渐加大，时间一长会出现裂缝。另外，由于车辆的反复碾压，在外部载荷的持续作用之下，板块发生平移，剪切应力增大，三维应力状态置于沥青混凝土加铺层上，反射效果出现在裂缝位置。

（二）反射裂缝类型

1.温度湿度作用裂缝

反射裂缝产生的一个重要原因是温度及湿度变化引起的水平位移，对面板造成了一定的损害。温差表现为昼夜气温不均、周期性气温变化等，在下层旧水泥混凝土板体水平方向上，位移逐渐产生，较大的拉应力出现在裂缝位置。上层沥青抗拉强度的恒定数值被下层产生的拉应力超过时，由于强度不均，作用力增大，就会造成反射裂缝。在温度较高的环境下，沥青和水泥混凝土会出现不同程度的膨胀，沥青加铺层膨胀较大，水泥混凝土膨胀量较小，由此作用到上层，反射裂缝随之出现。

2.交通荷载作用裂缝

交通荷载的增大，剪切变形作用到结构内部，由于竖向位移造成了反射裂缝。接缝和裂缝存在于下层旧水泥混凝土板体中，降低了板体整体的强度，车辆荷载作用到沥青加铺层，在直接承受的过程中，车辆的竖向荷载会沿着以直线方式向下传递，竖向位移产生在接缝、裂缝两侧，产生的剪切应力与沥青加铺层抗剪强度不均匀，接缝、裂缝等位置出现反射裂缝。

二、反射裂缝防治技术

（一）应力吸收层

在加铺沥青层上均匀满铺单一粒径的石料，嵌挤碾压使用胶轮压路机，以石料高度为基准，挤压沥青到约3/4 的位置，形成嵌锁后，结构性支撑随即出现，形成沥青应力吸收层。其中，沥青用量较高，碎石是单一粒径，两者在物化作用下强力粘结，裂缝反射结构层逐步形成，厚度约为1cm。此结构层能够有效抵挡旧水泥路面的各种裂缝，避免出现穿透现象，对裂缝的反射进行有效遏制。

（二）破碎旧水泥混凝土路面

对于旧路面断板和错台等部位的严重病害，应破碎旧路面，碾压之后，将沥青面层加铺在下承层。破碎后，板厚被块体之间的裂缝贯穿，对应变、应力等进行分散和消减，将裂缝宽度控制在规定范围内，降低行车荷载的负面影响，集中裂缝处的拉应力和剪应力。实践证明，不同旧路面板破裂尺度会影响沥青加铺层荷载应力和温度应力，主要表现为明显影响温度应力，对沥青加铺层的荷载应力影响较小。破裂尺寸越小，温度应力下降越快，结构的整体强度也相应减小，因此，50～80cm 为破碎旧水泥混凝土路面板的破裂尺度范围，减少沥青加铺层反射裂缝的数量，提升新加铺沥青层基层的承载力。

（三）沥青加铺层厚度

沥青加铺层厚度对反射裂缝的影响也非常明显，可以通过增加沥青加铺层厚度的方法，降低反射裂缝出现和发展的速度，保持旧水泥混凝土路面板体的温度，减少板体水平位移现象的发生，保持其完整性与固定性。同时，增加路面整体厚度，延长了裂缝由面层底部扩展到沥青加铺层表面的时间，增加了路面结构的弯曲刚度，提升路面结构层的抗弯拉能力，接缝处的弯沉量和弯沉差、裂缝接缝处的竖向位移等明显减少，达到良好的控制效果。通常来讲，9～15cm 为加铺层的正常厚度范围，10cm 为沥青加铺层的常态数值，裂缝尖端应力会明显减少，沥青加铺层寿命得以延长。

（四）设置裂缝缓解层

新型沥青混合料一般选择大粒径透水性沥青混合料（LSPM），骨架由粒径为25～62mm 的单粒径集料形成，填充使用足量的细集料，最终以骨架型沥青混合料的形式出现。严格设计LSPM 级配，经过配比、嵌挤、填充等操作，使混合料的耐久性得到提升，不仅能够有效排水，混合料的空隙率也能明显降低，在15%左右。级配良好的LSPM，塑性较强，承载力较高，能有效抵抗剪切变形现象，使沥青路面的高温稳定性得到显著提升，便于车辆的正常通行。承受重载交通的作用，具有较好的抗车辙能力，提高了沥青路面的高温稳定性；特别是对于重车低速路段，相较于传统的沥青混凝土，设计良好的LSPM 由于粒径和空隙较大，抗永久形变能力非常突出，能够满足较长的持荷时间需求，最终使反射裂缝的数量有效减少。

（五）铺设玻纤格栅

在沥青加铺层中，玻纤格栅是硬夹层，刚性较大，能够对应力进行抑制，对应变进行释放，使沥青混凝土的性能得到强化，加铺层结构的抗剪和抗拉性能得到提升，裂缝的数量大大减少。实践表明，水平裂缝的方向改变，断裂情况，以起始点为基准，能够出现大约0.6m 的移动，如果增强材料的宽度在1.5m 以上，完全耗散断裂两侧的能量。同时，铺设玻纤格栅之后，拉应力和压应力能够被有效分散，相应的缓冲带在两个应力区之间形成，将突发变化转为逐渐变化，沥青面层的损伤得到有效控制。

三、施工质量控制措施

（一）采用SMA 配合比设计

为了有效防止或者避免加铺层出现反射裂缝，通过分析之后发现，面层沥青的低温抗裂性和高温稳定性较强，加铺层的反射裂缝将明显减少，结合经济成本，改性沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是最佳选择。融合了沥青、矿粉、纤维稳定剂，嵌挤性、抗滑性、抗疲劳性以及抗水损害能力都较强。同时，这种材料能够耐高温、抗低温，减少车辙现象，以较少的维修成本达到良好的路面应用效果。另外，使用该材料，能够逐步对内部结构进行改变，以空间网格的贯穿形式呈现，形成一个非常坚固的骨架结构，结构的整体性得到提升，综合性能大大提升，减少反射裂缝的数量。

（二）旧水泥板块的修补与加固

在沥青加铺层施工之间，对原有水泥混凝土路面进行病害修补。特别是对于严重破碎的板块进行加注与补板，对接缝与裂缝进行灌缝施工。此外，还要对板块间弯沉差较大的板块，有错台、裂缝等病害板块进行注浆稳固处理等。这样可以显著降低由于水泥路面缺陷而引发的沥青加铺层裂缝。这是因为修补与加固旧有水泥板块可以降低板块在载荷作用下的竖向变形，为沥青加铺层提供一个相对稳定的施工基础，有效降低沥青加铺层层中的剪切应力和弯拉应力，可以延缓裂缝发生。

（三）旧水泥混凝土路面修补

对于旧水泥混凝土路面，裂缝、错台、脱空等现象经常出现，必须及时修补路面病害，采取加注、补板、灌缝施工等，增强其稳固性。结合以往实践经验，改造加铺沥青层的时候，应使用加筋或者消除应力的方式，既不对竖向平移产生影响，还能保证路面在水平位移下的性能良好。具体改造过程中，应对板块的单点实测弯沉值进行确定，在此基础上，合理控制竖向平移现象，逐一测量整个板块，整改其中的每个部分，降低板块在载荷作用下的竖向变形，从而延缓裂缝发生速度，起到良好的控制效果。

（四）锯切横缝

锯切横缝能够有效抵挡沥青加铺层的裂缝，具体施工中，对于沥青加铺层，将新的横缝锯切在旧有水泥混凝土面层上，完整填充封缝料并及时密封，对垃圾杂物等进行有效隔离，同时起到良好的防水作用。锯切横缝的效果非常明显，经过实际操作，在温度收缩作用下，因阻力增加而产生的压拉应力，能够得到有效释放，避免随机裂缝的产生。为增强施工效果，需要对接缝采取必要的养护措施，前提是原有水泥混凝土的结构完整，路面弯量较小，结果证明，采取锯切横缝的方法，能够有效控制沥青加铺层裂缝，效果非常显著。

四、结语

由于经济的快速发展，交通量明显增加，路面的荷载持续加大，对于水泥混凝土路面板体来讲，很容易出现破损，不利于车辆的正常通行，舒适性、便捷性和安全性大大降低。加铺沥青层，能够将水泥混凝土和沥青材料融合，实现良好的改造效果，提高旧路的质量，满足车辆的通行需求。因此，把握反射裂缝的成因，研究其机理，在此基础上，做好整个施工工作，通过完善的措施，减少反射裂缝的数量，延缓裂缝的扩展速度，能够延长道路的使用寿命，促进交通事业的进步和发展。