道路整治中反射裂縫的處理研究

1、    道路整治中反射裂縫的處理研究    黃勇賑摘要：本文從產(chǎn)生機(jī)理及防治措施等角度對(duì)反射裂縫進(jìn)行了闡述，對(duì)指導(dǎo)反射裂縫處治有積極意義。關(guān)鍵詞：拉應(yīng)力、加鋪層、柵格隨著城市的高速發(fā)展，市政工程建設(shè)也越來(lái)越火。市政工程建設(shè)中，道路“白改黑”或?yàn)r青路面罩面占據(jù)重要席位。這種工程看似簡(jiǎn)單，但往往治理效果并不好，經(jīng)常出現(xiàn)剛治理后的路面沒(méi)過(guò)多久又出現(xiàn)裂縫。造成這種現(xiàn)象的原因有多種，其中很重要的一個(gè)原因是沒(méi)有對(duì)反射裂縫進(jìn)行有效的處理。因此，十分有必要對(duì)反射裂縫進(jìn)行分析研究。一、產(chǎn)生機(jī)理反射裂縫是由于舊面層接縫或裂縫附近的位移引起接縫或裂縫上方瀝青加鋪層內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集

2、中造成的。舊面層在接縫或裂縫附近的位移，包括由于環(huán)境溫度的變化而引起的舊面層板的水平向伸縮和由于荷載作用而引起的舊面層板邊緣的豎向彎沉。瀝青加鋪層粘附在舊面層上，舊面層板因溫度下降而收縮時(shí)，由于舊面層與加鋪層的層間粘附阻力，而帶動(dòng)瀝青加鋪層出現(xiàn)相應(yīng)的收縮變形?；炷涟宓氖湛s圍繞兩條接縫(或裂縫)間的中線向內(nèi)進(jìn)行，因而板降溫石灰導(dǎo)致接縫(或裂縫)上方的瀝青加鋪層內(nèi)出現(xiàn)集中的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料抗拉強(qiáng)度時(shí)，加鋪層便會(huì)出現(xiàn)開裂，拉應(yīng)力大小隨舊面層板的收縮變形量和層間的粘附阻力而變化。車輪荷載駛經(jīng)接縫(或裂縫)時(shí)，舊面層的駛近板先向下彎沉，隨后駛離板向下彎沉而駛近板回復(fù)，因而接縫(或裂縫)兩

3、側(cè)的板端出現(xiàn)彎沉差，使接縫上方的瀝青加鋪層經(jīng)受較大的彎拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力。此彎拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力如超過(guò)瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，在接縫(或裂縫)處的瀝青加鋪層便會(huì)出現(xiàn)反射裂縫。舊面層板越薄，接縫(或裂縫)處的傳荷能力就越弱?；鶎拥膭偠刃?，則輪載作用下的彎沉差便越大，而瀝青加鋪層便越可能出現(xiàn)反射裂縫。同時(shí)，輪載和作用次數(shù)的增加，也會(huì)加劇反射裂縫的出現(xiàn)。由于所處環(huán)境不同，因此反射裂縫的產(chǎn)生原因也不一樣。對(duì)于主要因溫度原因而引起的反射裂縫的情況，可以采用降低加鋪層與舊面層間粘附阻力及增加加鋪層抗拉強(qiáng)度的措施。而對(duì)于主要因荷載作用而產(chǎn)生反射裂縫的情況，則采用降低接縫處板邊彎沉量以及提高加鋪層彎拉強(qiáng)度

4、和剪切強(qiáng)度的措施。二、防治反射裂縫的措施隨著紡織業(yè)以及材料技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外研究人員先后嘗試了各種方法和材料以防止或延緩反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，主要采用措施有如下幾種:2.1、鋸切橫縫在瀝青加鋪層上，對(duì)準(zhǔn)舊混凝土面層的橫縫鋸切出新的橫縫，并在開放交通前，盡早在縫內(nèi)填入封縫料，以保證接縫有效地密封，防止水或異物進(jìn)入。預(yù)先鋸縫，可以為釋放加鋪層內(nèi)因溫度收縮受阻產(chǎn)生的拉應(yīng)力提供預(yù)定的不連續(xù)斷面位置，從而控制隨意裂縫的出現(xiàn)。這種措施可以減少反射裂縫、接縫處的邊緣破裂，但必須做好接縫的養(yǎng)護(hù)(有效密封)工作。同時(shí)，這種措施適用于舊路面結(jié)構(gòu)狀況良好(或者對(duì)損壞板己進(jìn)行處理)，接縫處板邊彎沉量較小的混凝土路面，

5、美國(guó)的實(shí)踐表明，這項(xiàng)措施的效果較好。2.2、加厚加鋪層增加加鋪層厚度，一方面可以減少舊面層的溫度變化，并降低加鋪層的拉應(yīng)力，另一方面可以增加路面結(jié)構(gòu)的彎曲剛度。降低接縫處的彎沉差，減少加鋪層的剪切應(yīng)力。同時(shí)，對(duì)于較厚的加鋪層來(lái)說(shuō)，裂縫有加鋪層底部擴(kuò)展到頂面需要經(jīng)歷較長(zhǎng)的距離，即可以延長(zhǎng)其使用壽命。但單純依靠增加加鋪層厚度的方法有其弊端，一方面增加加鋪層厚度可能受到路面標(biāo)高的限制，另一方面增加加鋪層厚度，必將大幅度增加路面造價(jià);而且在夏季高溫時(shí)瀝青混合料高溫蠕變易產(chǎn)生車轍，同時(shí)會(huì)消弱由于舊水泥混凝土板作基層而產(chǎn)生的強(qiáng)基薄面的優(yōu)勢(shì)，故而這一方法有很大的局限性。2.3、裂縫緩解層瀝青加鋪層所需的厚度

6、超過(guò)200mm225mm時(shí)，其下面層90mm可以采用由開級(jí)配瀝青碎石混合料組成的裂縫緩解層?；旌狭虾?5%35%的連通空隙，使舊面層板接縫(或裂縫)處的彎沉差難以影響到瀝青加鋪層的上層，從而減少反射裂縫產(chǎn)生的可能性。由于開級(jí)配瀝青碎石混合料含有大量空隙，需妥善處理表面滲入水的排除?？梢圆捎迷O(shè)置路面邊緣縱向排水系統(tǒng)的方案，匯集和排除滲入此層內(nèi)的表面水，或者將裂縫緩解層做成全寬式，使表面滲入水橫向流出路堤邊坡外。2.4、破碎和固定在舊混凝土面層的結(jié)構(gòu)損壞較嚴(yán)重，斷板率較高，對(duì)損壞板進(jìn)行修復(fù)后再采取其他措施已不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可以對(duì)舊面層板進(jìn)行破碎和固定。由于面層板破碎后的板塊尺寸減小，溫度下降時(shí)的收縮位

7、移大大降低，從而也降低了加鋪層的拉應(yīng)力。同時(shí)，接縫和裂縫兩側(cè)板塊彎沉量和彎沉差也隨板塊尺寸的減小而降低。然而，破碎大大降低了舊面層的結(jié)構(gòu)剛度，使破碎混凝土層的性狀處于柔性與半剛性之間。舊面層破碎和固定后，須清除接縫和裂縫內(nèi)的松散混凝土和雜物，然后攤鋪瀝青混合料整平層，填補(bǔ)所有裂縫、接縫和不平處，再在其上鋪筑加鋪層(粘結(jié)層和上面層)。但實(shí)踐證明在最初幾年可有效的減少反射裂縫，但45年后反射裂縫仍會(huì)大量出現(xiàn)。2.5、設(shè)置夾層在舊混凝土面層和加鋪層之間設(shè)置夾層，可以使瀝青加鋪層底面的應(yīng)力或應(yīng)變因離開應(yīng)力集中的接縫(或裂縫)端部而降低，同時(shí)也可改變加鋪層結(jié)構(gòu)(包括夾層在內(nèi))的抗拉和抗剪能力。迄今所采用

8、的夾層種類很多，它們可以分為三大類。(1)橡膠瀝青應(yīng)力吸收夾層這是一種高彈性低勁度的軟夾層。其作用為降低舊面層與加鋪層之間的粘附阻力，使二者易于蠕動(dòng)、滑移，從而減少溫度下降引起的反射裂縫。同時(shí)，由于隔開了接縫(或裂縫)端部，它可以降低加鋪層底面的載荷能力。(2)土工織物夾層包括聚丙烯或聚酷織物和聚乙烯、聚丙烯或聚醋無(wú)紡織物。無(wú)紡織物夾層的主要作用與橡膠瀝青應(yīng)力吸收夾層相似。而織物由于模量稍高，可對(duì)加鋪層起少量的加筋作用。(3)格柵包括聚丙烯或聚酷土工格柵、玻璃格柵和金屬格柵。剛度大的夾層對(duì)于降低加鋪層內(nèi)因溫度下降而引起的應(yīng)力和應(yīng)變的作用不如軟夾層，但對(duì)于降低荷載產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變的作用則遠(yuǎn)大于軟夾

9、層，采用復(fù)合式夾層(下層為應(yīng)力吸收層，上層為金屬格柵)，雖然可以象軟夾層那樣減少溫度引起的反射裂縫，但仍保留了軟夾層不能降低加鋪層荷載應(yīng)力的缺點(diǎn)。因此，各種夾層具有不同的剛度，在減少反射裂縫方面所起的作用也不同。軟夾層在減少溫度引起的反射裂縫中可起到重要作用，但在降低荷載應(yīng)力方面作用不大，甚至可能有不良影響，而剛(勁)度與瀝青加鋪層材料相近的硬夾層，則對(duì)降低荷載產(chǎn)生的反射裂縫最為有效，但在減少溫度引起的反射裂縫方面不如軟夾層有效。因而，在選擇夾層類型時(shí)，應(yīng)對(duì)誘發(fā)反射裂縫的主要原因以及不同夾層減緩反射裂縫的效果進(jìn)行具體分析。三、結(jié)束語(yǔ)以上措施在減緩舊水泥混凝土路面瀝青混凝土加鋪層反射裂縫方面都起到一定的作用。但是都存在一定的局限性。采用單純依靠增加瀝青加鋪層厚度的方法延緩反射裂縫，一是不經(jīng)濟(jì);二是在夏季高溫情況下，瀝青加鋪層容易產(chǎn)生車轍;三是沒(méi)有充分利用舊水泥混凝土板作為基層的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。設(shè)置夾層僅能防止因溫度收縮引起的水平位移所產(chǎn)生的開裂，而對(duì)荷載作用下產(chǎn)生的豎向相對(duì)位移就顯得不足。另外，使用該措施時(shí)對(duì)水泥混凝土板的要求較高，需要在鋪設(shè)前對(duì)接縫處進(jìn)行填縫處理，且填縫料填塞要適度，如果填塞不足，將使粘結(jié)土工織物的瀝青乳液進(jìn)入板縫，導(dǎo)致土工織物與混凝土板粘結(jié)不充分，也影響防裂、防水性能等等。因此，關(guān)于舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層諸多