复合式路面水泥混凝土层与沥青层间防反射裂缝处治工艺

张友忠

(广东省路桥建设发展有限公司，广州 510623)

0 引言

我国高等级路面结构型式按照面层所使用材料的不同可分为沥青混凝土路面和水泥混凝土路面。沥青混凝土路面由于车辆轮胎与路面是两级减震，因此，行车舒适性好、噪音小，且该种路面结构对路基的变形或者不均匀沉降的适应性较好，施工完成后即可开放交通。但该种路面结构对水非常敏感，耐水性差，具有易老化的缺点，设计寿命仅15年[1-2]。而水泥混凝土路面结构的最大优势就是其承载力较强、水稳定性和温度稳定性较好，并且耐老化，通常的设计寿命在30年以上[3]。但该路面结构行车噪声大、不减震，对路基的不均匀沉降适应性差，容易出现板底脱空病害，修复难度较大。结合两种路面结构的优点，克服两者的缺点，复合式路面结构应运而生，即：在水泥混凝土层上加铺沥青混凝土功能层。

经多年的工程实践证明[4]，从全寿命经济分析来看，对于重交通等级的高速公路，采用复合式沥青路面结构较经济合理。但该类型路面的反射裂缝病害则是较难解决的难题。为了最大限度地减缓该类病害的出现，结合调研，本文将就复合式路面水泥混凝土层与沥青层间防反射裂缝的处治工艺进行分析。

1 复合式路面结构

所谓复合式路面结构[5]是指面层由两层不同的材料类型和力学性质的结构复合而成的路面结构型式，如图1所示。

图1 复合式路面结构

由图1a可知，在该复合式路面结构中，水泥混凝土板是主要承重结构，而沥青混凝土面层则提供较为平整而不反光的表面层结构。对比分析复合式路面结构和传统的刚性路面结构，于水泥混凝土层上加铺的沥青面层可缓和冲击，并能减少水泥混凝土板发生破坏的可能。从图1b可知，复合式路面结构中的水泥混凝土结构层，由于温度荷载等原因，在铺筑完成后需进行切缝，用以保证水泥混凝土结构在热胀冷缩时不至于产生破坏。而复合式路面结构最为薄弱的地方即为该切缝处，倘若处理工艺不当，必然导致路面结构出现过早破坏的现象，因此，对于复合式路面，切缝的处理至关重要[6]。

2 复合式路面病害分析

由于复合式路面是由水泥混凝土层加铺沥青混凝土层形成的新型路面结构，其病害的特征和出现的位置与单一的水泥混凝土路面和传统半刚性基层沥青路面等有较大的差异。通过对广东省内铺筑了该种路面结构的高速公路的调研可知，水泥混凝土路面板的切缝处理工艺不当，会导致铺筑其上的沥青层出现反射裂缝(图2a)，如遇降雨而未进行及时处治，则会出现如图2b所示的唧浆和图2c所示的裂缝坑槽扩展成破碎面。甚至更为严重的如图2d所示的部分路段横向裂缝已经全部反射，并发展为带状坑槽。基于此调研结果，控制复合式路面反射裂缝的发生和延缓其发展速度，是保证该种路面结构能否健康运营的关键。

图2 复合式路面结构病害特征

3 复合式路面防反射裂缝处治

3.1 聚酯玻纤防裂布

经编复合聚酯玻纤防裂布(简称聚酯玻纤防裂布)是以玻璃纤维为增强材料，与聚酯玻纤布经编复合和特殊浸化处理而成的复合土工材料，其独特组合融合了玻纤和聚酯纤维的优点，即：融合了聚酯纤维的柔韧性和玻璃纤维的强度。该种材料通过与热沥青材料融合而形成能起防水和防反射裂缝的微小结构层，该种材料具有抗拉强度高、柔韧性好、膨胀系数低和便于施工的特点。通常该材料构成的结构层位于水泥混凝土层和沥青混凝土中间，具有延缓反射裂缝、耐高温抗车辙、抗低温缩裂和抗疲劳等功用，最大限度地延长复合式路面的使用寿命，延缓病害的发生和发展。

经编复合聚酯玻纤防裂布的技术要求见表1。

表1 经编复合聚酯玻纤防裂布技术要求

采用聚酯玻纤防裂布进行复合式路面防反射裂缝的处治主要有两种方法：满铺聚酯玻纤布和缝铺聚酯玻纤布。两者的施工工艺最大区别在于：缝铺聚酯玻纤布施工仅在水泥混凝土板切缝处进行铺设(图3)，而满铺聚酯玻纤布施工则沿着整个路面宽度铺设(图4)。由于两者施工工艺的相似性，本文仅以缝铺聚酯玻纤布的施工工艺为例进行说明，如图5所示。

图3 缝铺聚酯玻纤布

图4 满铺聚酯玻纤布

图5 缝铺聚酯玻纤布施工工艺

3.2 高分子材料接缝处理

高分子材料(Macromolecular Material)是以高分子化合物为基础形成的材料，由相对分子质量较高的化合物复合构建而成，包括塑料、纤维、涂料、橡胶和高分子基材料等。湖南某公司生产的HZ/ZD-4型复合式路面反射裂缝防治高分子材料接缝处理的施工工艺如下：

(1)使用铣槽机对水泥混凝土结构层切割所产生的横缝和纵缝进行预铣浅槽，槽宽约8～9cm、深约8～9mm。

(2)使用大功率吹风机等对缝隙及路面的砂石等杂物进行清扫处理。

(3)在浅槽的基础上，使用铣槽机沿纵横缝铣出宽度85mm±2mm、深度在7～8mm之间的深槽，并保证槽内清洁、干燥。

(4)对铣出槽的三面涂布HZ/ZD-4型复合式路面反射裂缝防治高分子材料，注意不可有流淌现象的出现和不留盲区；涂膜厚度控制在1～2mm，避免槽内材料堆积成团块。

(5)将HZ/ZD-4型材料的两组分进行充分混合，搅拌均匀后灌入所开槽内。

(6)在灌注了HZ/ZD-4型材料的接缝上及时、均匀地覆盖干燥和洁净的细砂，该细砂需略高于路面。

(7)采用小型碾压机沿着接缝反复碾压至平整，形成材料组合构件。

(8)养护2h～3h之后，使用吹风机将材料组合构件表面上的浮动砂砾吹离路面，并于其上喷洒养护剂，待养护剂干燥后的4h～6h即可开放交通。图6所示为HZ/ZD高分子材料防反裂缝处治的效果。

图6 HZ/ZD高分子材料防反射裂缝处治

3.3 PG82热沥青封层

严格意义上说，PG82热沥青同步碎石封层处治工艺是在上述两种复合式路面反射裂缝处治工艺施工完成后的基础上进行施工(图7)。该封层的主要作用，一方面是进一步防反射裂缝；另一方面是保证沥青层与水泥层的连接。其中，透层采用乳化沥青，洒布量控制在0.4kg/m2以内。PG82热沥青同步碎石(5～10mm)下封层的沥青洒布量控制在1.6～1.8kg/m2，碎石7.0kg/m2，沥青撒布温度在180℃以上。

图7 PG82-10封层结构层位及其工程应用

4 结语

本文通过对复合式路面结构特性等的分析，并结合对广东省该种路面结构出现病害的调研，认为水泥混凝土板的切缝或裂缝是引起该路面结构病害的主要原因之一，而由此引起的沥青层反射裂缝则是该类型路面结构的主要病害。

本文提出了聚酯玻纤防裂布缝铺、聚酯玻纤防裂布全路面满铺、高分子材料接缝处理和PG82热沥青封层等四种延缓反射裂缝的工艺措施。经长期观测可知，满铺聚酯玻纤布处治该类型反射裂缝效果最好；而HZ/ZD-4高分子材料，由于其弹性较好，将其铺筑在水泥混凝土接缝中时，对沥青的压实较为不利，压实不足将致使沥青路面在车辆荷载作用下产生剪切而引起裂缝，进而发生水损害，该种材料在处理反射裂缝中的效果欠佳。