张富安
安徽省工程建设标准设计办公室 安徽 合肥 230000
摘要：加铺沥青面层是旧水泥路面改造的主要形式，反射裂缝是该类工程的主要病害之一，本文就工程中反射裂缝的形成机理以及主要类型作了分析，提出了防治反射裂缝的措施。
关键词：旧水泥混凝土路面；反射裂缝；防治措施
1.概述
水泥混凝土路面具有强度高，能适应重载运输要求等特点，加上我国水泥产量丰富，因此该路面类型在市政道路中应用较广。但随着经济的发展，路面交通流量日益增大和大轴载车辆的增加使原有道路不能满足要求，道路加宽以及低等级道路改建成高等级道路已势在必行。这种改造方式一般不需要大规模的拆迁，且能够利用原有旧材料，具有工程造价低、工期短等优点。
沥青混凝土面层具有坚实、平整、耐疲劳和抗高温开裂、养护时间短、养护维修方便等特点，因此在旧水泥混凝土路面各种改建方案中，广泛采用了加铺沥青混凝土层。改造后不仅能够改善行车的舒适性，也有利于路面破坏时的快速修补。但由于旧水泥混凝土面层上有接缝和裂缝，加铺沥青混凝土面层后又往往出现反射裂缝。反射裂缝的出现，大大缩短了沥青照面层的使用寿命。因此，必须充分采用相应的防治措施，防止反射裂缝的产生，以达到延长道路使用周期的目的。
2.反射裂缝的类型及形成机理
2.1反射裂缝的类型
水泥混凝土路面与半刚性基层相比，水泥浆体含量高出许多，其收缩应变和涨缩系数较大，因此，水泥混凝土路面加铺层反射裂缝的特点体现为间距小、数量多、纵横交错。
根据形成的不同原因，反射裂缝可分为两大类：荷载型反射裂缝和非荷载型反射裂缝。非荷载型反射裂缝又包括温度收缩裂缝、干燥收缩裂缝、三相结构初始缺陷、路基不均匀沉降引起的基层（原有水泥混凝土路面）开裂。最为常见的反射裂缝类型是由交通荷载引起的荷载型反射裂缝和由温度和干缩引起的温度性反射裂缝。
2.2反射裂缝形成机理
旧水泥混凝土路面上的沥青混凝土加铺层是一种特殊的路面结构，应力应变特性与一般的弹性层体系有较大的差别。反射裂缝是由于旧层面的接缝或裂缝附近的位移引起接缝（或裂缝）上方沥青加铺层内出现应力集中所造成的，根据裂缝类型不同，由以下原因：
温度型反射裂缝：由于路面暴露在大气中，受气温周期性变化影响，混凝土板的收缩围绕两条接缝间的中线向内进行，因而板降温时会导致裂缝上方的沥青加铺层内出现较集中的拉应力，此拉应力超过沥青混合料的抗拉强度时，加铺层便出现开裂，即产生温度型反射裂缝。
荷载型反射裂缝：由于旧面层中接缝的存在，在外力荷载的作用下，沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车轮荷载经接缝时，旧层面的驶近板先向下弯沉，随后驶离板向下弯沉而驶近板回复，因而接缝两侧的板端出现位移差，使接缝上方的沥青加铺层经受较大的弯拉应力和剪切应力，此弯拉应力和剪切应力如超过沥青混合料的弯拉强度或抗剪强度，在接缝处的沥青加铺层便会出现荷载型反射裂缝。
反射裂缝的产生，有可能是温度原因引起，也有可能是荷载作用引起，或是温度和何在共同作用造成的。由于各地区的温度状态不同，各路段的交通条件和旧路面结构状况也不相同，因此，反射裂缝产生的主要原因也有所不同，除了要考虑温度、行车荷载这两大因素外，还要考虑到路面结构本身特性对反射裂缝产生，如选用的基层材料。
3.反射裂缝防治措施
反射裂缝的产生和扩展一般是由于温度变化引起的混凝土板收缩和交通载驶过接缝，在缝端附近的沥青混凝土材料内产生应力集中。
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3.1 破碎和稳定原有水泥混凝土路面
对于旧水泥混凝土路面, 最有效而又经济的方法是破碎和稳定旧路面, 作为下承层,并加铺沥青混凝土面层。这种处理方法的机理是分散水泥混凝土板的温度应变和应力, 使之小于沥青混凝土加铺层混合料的路用力学性能极限值,不至于破坏加铺层。
3.2 消除原有混凝土路面的缺陷
对旧路面现状进行调查，针对不同种类的病害采取相应的措施进行处理。对边角破碎损坏较深和较宽的路面，先用切割机切除损坏部分，然后浇筑同标号混凝土；对破损较浅、较窄的，凿除5cm 以上，然后用细石拌制的混凝土混合料填平；对发生错台或板块网状开裂，在充分考虑路基质量的同时，将整个板全部凿除，重新夯实路基及基层，浇筑同标号混凝土；对于板块脱空、桥头沉陷、板的不均匀沉陷及弯沉较大的部分，钻穿板块，用水泥浆高压灌注处理。
3.3 增加沥青层厚度
增加沥青层厚度，一方面可以减少旧面层的温度变化，并降低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，降低接缝处的弯沉量和弯沉差，减少加铺层的剪切应力。同时，对于较厚的加铺层来说，裂缝由裂缝由加铺层底面扩展到顶面需要经历较长的距离，也可延长其使用寿命。
3.4 设置缓解层
在旧面层上设置裂缝减缓层，使旧面板接缝处的变形难以影响到沥青层的上层，从而减少反射裂缝的可能性。缓解层可由密级配沥青碎石混合料组成，其上面需铺筑密级配沥青混凝土平整层或粘结层，然后再在其上铺盖密级配沥青混凝土面层。可在沥青加铺层和旧路面之间设置一层开级配沥青碎石混合料，厚约8cm。混合料含有20%-35%的连通孔隙，起到缓解、减少反射裂缝发生的作用。
3.5 设置夹层
在旧水泥混凝土面层与沥青层之间设置夹层，是预防和减缓反射裂缝的常用措施。由于夹层具有抗变形能力强特点，变形通过缓冲层传递至沥青面层可以降低裂缝应力峰值的作用。加铺应力吸收层后，即使裂缝贯穿沥青层，而夹层尚未破裂，由于夹层的防渗性能，减少了水分的下渗，则路面仍能维持一段时间的行车，能起到延缓路面破坏的作用。
3.6切横缝
在沥青加铺层上，对应旧混凝土面层的横缝位置锯切出新的横缝，并在开放交通前尽早在缝内填入封缝料。切横缝可以释放沥青层因温度收缩受阻力而产生的拉应力，有利于控制反射裂缝的出现。
3.7 提高沥青面层性能
提高沥青面层的低温抗变形能力和抗拉抗剪性能，保持沥青混合料高温稳定性，能够减少和延缓反射裂缝的产生。目前，国内大多采用改性沥青来提高加铺面层的性能，改性剂的加入使得沥青的结构组织发生变化，形成相互贯穿的空间网络结构，提高和改善了性沥青的力学性能、粘度和感温性，可以抑制反射裂缝的产生和发展。
4.结语
在旧水泥路面改造工程中，原路面面板强度高，将其作为基层，在其上加铺沥青混凝土层，施工控制的关键是防止反射裂缝的产生。目前，国内外还没有彻底解决反射裂缝问题的成熟的成套技术。因此，工程施工中预防反射裂缝，应对旧路面的病害进行处理，更换破碎断裂板与板底脱空板，并对所有接缝进行处理，增加沥青面层厚度，设置、缓解层、夹层，切横缝，提高面层材料、基层材料性能，针对性的采取预防措施。预防旧水泥路面加铺沥青面层反射裂缝的产生可以提高路面使用品质、延长使用寿命。
参考文献：
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[4]梁义军.高速公路水泥混凝土路面加铺沥青混凝土技术探讨[J].山东工业技术.2017（6).
论文作者:张富安
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/29
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