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水泥路面沥青加罩面层反射裂缝的防治
摘要:沥青加罩面层,是对旧水泥路面进行改建的常见方案,反
射裂缝是水泥路面加罩面层的常见病害,造成水泥与沥青层之间的
分离,还会扩展到路面和路基,对道路使用质量和寿命造成严重影
响,需要加强注意。本文结合实际工作经验及文献资料研究,对水
泥路面沥青加罩面反射裂缝的成因进行了分析,总结了当前主要的
防治措施,以供相关人员参考。
关键词:水泥路面;沥青加罩面;反射裂缝
在实际工作中,发射裂缝是采用沥青加罩面对老旧水泥路面进行
修补时常见的质量问题,急需解决。反射裂缝的形成,不但直接导
致加铺层的路面出现新的裂缝,影响行车舒适度,还会导致地表水
沿反射裂缝渗入加铺层内部,造成沥青失去粘性而脱落,降低路基
的强度,使得路面的整体强度受到破坏,对公路的正常使用造成严
重的影响。
一、水泥路面沥青加罩面层反射裂缝的成因分析
温度变化和车辆荷载被认为是导致水泥路面沥青加罩层形成反
射裂缝的主要原因。温度变化引发水泥和沥青加铺层收缩或扩张、
翘曲变形,车辆荷载导致裂缝剪切变形和挠曲,都会使得接近水泥
路面裂缝的沥青出现应力集中,导致裂缝的出现。
1、温度因素
温度下降导致原有水泥路面收缩,由于水泥路面与沥青加罩面之
间存在粘连关系,水泥路面收缩导致裂缝周围的沥青加罩面产生温
度收缩应力,当应力大于沥青加罩面的强度时,就会导致裂缝的出
现,一般将温度下降所导致的裂缝称之为反射裂缝。温度在旧水泥
路面上的分布不均,会导致路面翘曲,在裂缝处形成较大的温度翘
曲应力,当应力大于沥青加罩面的强度时,就会导致反射裂缝的形
成,并称之为翘曲型反射裂缝[1]。
2、车辆荷载因素
车辆荷载经过裂缝时,对裂缝周围的沥青加罩面产生拉伸和竖向
剪切作用,拉伸力和剪切力超过沥青加罩面的抗拉和抗剪切作用
时,就会导致张开型或者剪切型裂缝的出现,并随着车辆荷载逐渐
扩大,一般将此类反射裂缝称之为荷载型反射裂缝。
二、反射裂缝的防治措施
1、增加加铺层的厚度
通过增加加铺层的厚度,一方面可以直接减少温度变化所引起的
旧水泥路面应力变化,另一方面可以增加沥青路面的抗拉和抗剪强
度,抵抗一定的的温度应力和车辆荷载应力,预防反射裂缝的出现。
有限元计算方法计算可知,当加铺层厚度从6cm增加至22cm时,
车辆荷载最大应力为σ1,等效应力σe和最大剪应力tmax分别会
降低79%、58.7%和58.8%,加铺层每增加1cm厚度,三项指标分别
降低0.005mpa、0.064mpa和0.036mpa,效果显著。
2、设置夹层
在旧水泥路面与沥青路面之间设置夹层,化解水泥路面应力在裂
缝处集中的现象,同时提高沥青加罩面的抗拉和抗剪能力,是目前
使用较多的方法。常见的夹层主要为应力吸收夹层、土工织物夹层
和格栅夹层。
2.1应力吸收夹层
是指通过设置如橡胶沥青等高弹力的软夹层来预防反射裂缝的
方法,一般厚度设置为10-50mm,起到降低水泥面和沥青面之间的
粘附阻力,实现两者之间的滑移和蠕动,对温度变化和车辆荷载产
生的应力进行消除的作用。高弹力夹层将水泥路面裂缝与沥青加罩
面进行了隔离,降低了加罩面底层的应力,其理论模量越大,其应
力吸收效果越好,但有研究表明此种方法只适用于垂直方向位移小
于0.06mm的路面。strata系统是当前最为先进的反射裂缝防治应
力吸收夹层系统,使用高弹性的聚合物材料作为吸收层,应力吸收
效果良好,在实际应用中的放裂缝效果明显,在我国也有着一定范
围的应用[2]。
2.2土工织物夹层
土工织物夹层是指将聚乙烯、聚丙烯或者聚酯织物等作为夹层进
行反射裂缝防治的技术。实际应用经验显示,土工织物防治反射裂
缝的效果时好时坏,对于垂直或者水平方向温度收缩较为严重的情
况改善效果并不明显,且防治效果较为短暂,因此应用并不广泛。
2.3土木格栅
土木格栅主要包括聚酯土工格栅、聚丙烯土工格栅、玻璃土工格
栅和金属格栅等。其厚度一般为0.8-1.0mm,模量为
900mpa-2500mpa,金属格栅的厚度和模量更大,达到2-4mm和
8000mpa-10000mpa。由图1观察可知,在0℃和-10℃两组温度检验
下,加土工格栅组较未加土工格栅组的应变能均显著提高达1倍以
上,由此可知土工格栅能够有效增加沥青加罩面的强度和整体稳定
性。
2.4破碎、稳固法
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