旧水泥混凝土路面加铺沥青面层抗反射裂缝的处理措施.pdf

安徽建筑 2 0 1 1 年第 4 期( 总 1 7 9期) 旧水泥混凝士路面加铺沥青面层抗反射裂缝的处理措施 Tr ea t m en t Meas ur es o f Pa vi n g As phalt Sur fa ce on Ol d Cem e nt Con cr e t e Pav emen t t o Pr e v en t Ref lec t iv e Cr ac ki ng 王冠欣 ， 韩克法， 王红华 晴岛 市 公 路 管 理 局， 山 东 青 岛 2 6 6 0 6 1 ) 摘 要： 通常旧水泥混凝土路面加铺沥青面层在使用过程中因反射裂缝的作用会缩短加铺层的寿命。 文章在简要分析了反射裂缝产生的原因的基 础上， 通过 国内外多年来对旧水泥混凝土路面加铺改造的经验总结， 提出了一些施工工艺可行、 经济效益明显的控制反射裂缝的处理措施。 关键词： 混凝土路面； 加铺改造； 反射裂缝； 沥青面层 中图分类号： U 4 1 8 8 文献标识码： 8 文章编号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 1 2 5 0 2 0 前言 沥青混凝土面层具有施工周期短、行车舒适等优点。目 前， 在水泥混凝土路面上加铺沥青层 ， 已成为修复1 日 水泥混凝 土路面的一种可行有效的技术措施。 但加铺的沥青混凝土常出 现反射裂缝， 易导致面层的开裂和剥落， 使表面水下渗， 造成路 面损坏。因而合理有效地预防、 减少新建路面的反射裂缝尤为 重要 。 1 反射裂缝产生的原因 一 般认为，反射裂缝的产生和发展是由于温度变化和行 车荷载及两者综合作用所致1 1 。旧水泥混凝土路面上的沥青加 铺层( 简称白加黑路面) 是一种特殊的路面结构， 应力应变特性 与一般的弹性层状体系有较大的差别。由于接缝的存在 ， 在外 力荷载作用下 ，沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。 车辆行驶经过不连续的板体时， 沥青混凝土加铺层中由于裂缝 两侧相邻板块产生竖向位移差， 而出现较大的剪切应力 ， 这种 剪切应力是沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝最主要的 原因。另外， 由于路面暴露在大气中， 受气温周期性变化的影 响， 沥青加铺层和旧路面板都会缩胀 ， 并产生温度应力。 由于旧 水泥混凝土路面的应力在接缝处不连续 ， 因此沥青加铺层同时 承受它本身以及旧路面所产生的温度应力 ， 特别是冬季气温较 低时 ， 沥青混凝土加铺层会因为与接缝对应处的应力过大而产 生开裂， 形成所谓的温度型反射裂缝。 2防止反射裂缝的措施 旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层 ，由于水泥混凝土面 板本身强度较高， 将其做为基层 ， 这种路面结构强度更有保障， 关键是防止反射裂缝的产生。目前， 防止反射裂缝还处于探索 阶段， 常用的防治措施大致有以下几方面。 2 1旧水泥混凝土路面修补 对于脱空板 、 有裂缝的板 ， 以及角隅断裂、 错 台等均进行 修补。根据国内外多年来对旧水泥混凝土路面加铺改造的经 验， 对于防治反射裂缝的结构层 ， 无论是加筋的还是应力消散 收稿 日期 ： 2 0 1 卜 O 5 一 O 3 作者简介： 王冠欣( 1 9 6 8 - ) ， 女， 山东文登人， 毕业于西安公路学院( 现 为长安大学) ， 学士， 高级工程师， 国家注册一级建造师。 类的( 例如改性油毡 、 玻璃纤维格栅 、 土工布、 粘结间断层以及 S M A结构等) ， 都是针对或者说更有效于水平向位移 ， 而各种措 施对于竖向位移都显得无能为力。 而竖向位移的弯沉值到底控 制为多大， 才能达到既解决问题又经济可行， 目前尚无指标可 参照。 因此， 在改造过程中， 可根据旧水泥混凝土板块的单点实 测弯沉值控制竖向位移， 对板块进行逐板测量调查 ， 逐板把关 控制进行修补。 2 2应用改性沥青油毡和玻璃纤维土工格栅作为中间层 改性沥青油毛毡具有耐高温的特性，在沥青混凝土摊铺 时不会熔化于沥青混凝土中或老化变质 ， 能够承受高温时压路 机碾压。 选用改性沥青油毛毡能有效地减少地表水通过旧水泥 混凝土板接缝下渗入土基， 同时又能减少地下水通过旧水泥混 凝土板间接缝进入加铺层而浸湿加铺结构层材料， 降低无机结 合料处治的粒料层强度， 延缓沥青面层出现剥落和松散 ， 延长 加铺层结构使用寿命。 利用改性沥青油毡的变形能力对消散水 平向应变和传递竖向荷载能起到一定的作用， 延缓反射裂缝的 产生。 玻璃纤维格栅是一种能增强公路路面性能的新型优 良土 工基材， 具有高抗拉强度 、 低延伸率 、 无蠕变 ， 与沥青混合料的 相容性好 、 物理化学性能稳定 、 耐高温、 嵌锁与限制作用强等特 点。其主要作用为均匀传递轴载， 并将反射裂缝应力由垂直方 向转为水平方向， 近年来被并广泛应用于沥青路面。作为刚度 大的硬夹层应用在沥青罩面层中， 其作用是抑制应力， 释放应 变 ， 同时作为沥青混凝土加筋材料 ， 提高加铺层结构的抗拉和 抗剪能力 ， 从而达到减少裂缝的目的。玻纤格栅对于降低加铺 层内因温度下降引起的应力和应变作用不如橡胶沥青应力吸 收夹层 、 土工织物等软夹层， 但对于降低荷载产生的应力和应 变的作用则远大于软夹层。使用玻纤格栅， 可有效地改善路面 结构应力分布， 抵抗和延缓由路面基层裂缝引起的沥青混凝土 路面反射裂缝的发生， 从而提高路面的使用寿命。沥青罩面层 中使用玻纤格栅后， 其在沥青面层中可起到骨架作用。沥青混 凝土中集料贯穿于格栅间， 形成复合力学嵌锁体系， 限制集料 运动 ， 增加了沥青罩面层中的横向约束力， 沥青面层中各部分 彼此牵制， 防止了沥青面层的推移， 从而起到抵抗车辙的作用， 同时由于玻纤格栅的应用 ， 使得沥青混凝土的拉伸强度大大提 高， 可以抵抗住较大的拉应力而不致发生破坏。 另外， 即使因为 局部区域产生裂纹， 使裂纹发生处的应力过于集中， 但经玻纤 格栅的传递而逐渐消失， 裂纹不再会发展成裂缝。它还具有很 高的耐热性和优异的耐寒性、 强度大、 模量高 、 化学稳定性好、 耐腐蚀、 膨胀系数低等优点。 交 通 工 程 研 究 与 应 用 匡 至 2 0 1 1 年第4期( 总 1 7 9 期 ) 安徽建筑 交 通 工 程 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 因此， 在旧混凝土加铺层改造中， 可采用纵横缝粘贴改性 沥青油毡 ，同时铺设玻璃纤维土： 格栅来达到提高沥青加铺 层 、 延缓反射裂缝的能力。 玻璃纤维土工格栅耐高温性能好， 摊 铺热沥青混凝土不会产生变形。 为保证玻璃纤维土工格栅与下 一 层的贴合和便于施工， 采用 2 c m一 3 c m厚的沥青砂找平层。 此外， 使用大粒径、 开级配沥青碎石作为裂缝缓解层。利 用t 昆 合料的多空隙结构， 能有效隔断裂缝的扩展路径， 削弱拉应 力 、 拉应变的传递能力， 并且能消散 、 吸收由交通荷载及温度变 化所产生的荷载应力和温度应力。 2 3改性沥青的应用 为了抑制或延缓加铺层反射裂缝的出现，根据面层沥青 的使用的特殊要求。 既要有较好的高温稳定性， 又要有较好的 低温抗裂性 ， 同时考虑到工程经济性， 使用 S B S改性沥青。 改性 沥青由于改性剂的存在， 结构组成发生变化， 形成相互贯穿的 空间网络结构， 使得改性沥青的力学性能、 粘度 、 粘附性、 感温 性都有了明显改善 ， 能有效地抑制反射裂缝的发展。 2 4采用 S MA配合比设计 由于旧水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层的主要破坏 形式是反射裂缝，即冬季低温时由于接缝处水泥混凝土板收 缩 ， 在沥青混凝土内产生的拉应力过大， 造成沥青混凝土层剪 切破坏。为了减少和延缓反射裂缝的产生 ， 这就要求加铺层的 沥青混凝土本身具有较高的低温抗变形性能和抗拉抗剪性能， 同时又不能过分地降低沥青混合料高温稳定性， 改性沥青码蹄 脂碎石混合料( S M A ) IJ 是最佳选择。 S MA即沥青玛蹄脂碎石混合料，是在浇铸式沥青混凝土 的基础上发展而来的。这种以沥青、 矿粉和纤维稳定剂做结合 料的间断级配沥青混合料，既具备开级配混合料的嵌挤能力， 提高抗车辙能力和抗滑阻力，又具备密级配混合料的优点， 空 隙率小、 沥青用量多， 提高疲劳寿命和抗水损害能力。S M A的 高温性能好 ， 抗车辙能力强 ， 具有较好的低温抗裂性能和耐久 性， 能减小路面噪声 ， 提高行车安全性 ， 延长路面使用寿命， 减 少养护费用 ， 经济效益和社会效益十分明显。通过我国近年来 修筑的一些试验路证明， S M A对高温、多雨、潮湿地区尤其适 用 。 S MA的特点是“ 三多一少” ， 即粗骨料多， 矿粉用量多， 沥 青用量多， 而细集料少。S MA混合料的设计要保证粗骨料间形 成充分的相互嵌挤的骨架， 同时使混合料的空隙率在一个适当 的范围内。关于 S M A的设计， 没有特定的方法 ， 马歇尔法在一 定范围仍然使用。 2 5增加沥青加铺层厚度 可以减少旧面层的温度变化，降低加铺层底面拉应力 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。 3 结束语 对旧水泥混凝土路面加铺改造 目前国内外仍处于研究、 试验阶段， 尚未有成熟的理论和方法， 但普遍认为其能有效地 改造旧水泥混凝土路面、 改善面层使用品质， 应从提高面层、 夹 层性能、 处治好旧板块 、 基层等方面进行改造。 参考文献 1 曹艳春， 田锋 路面反射裂缝的处理技术J 】 今 日 科苑，2 0 1 0 ( 4 ) 2 骆飞， 王建华 玻纤格栅在防治沥青路面反射裂缝中的应用H 1 中 国市政工程， 2 0 0 9 ( 2 ) 444444444(4 ( 上接 第 9 9页) 若钻进时突遇不明大溶洞， 因补水 、 粘土和片石准备不充 分，极易出现失水和泥浆浓度低而导致坍孔和护筒脚失陷、 护 简倾斜。应先补水保持水头， 提升钻头、 移开钻机重新放样， 将 护筒调正插打至密实土层， 加长护筒并用钢丝绳固定在地表离 孔口较远处， 再按上述方法钻进。 2 4桩基偏位的处理 2 4 1 加强承台( 系梁) 配筋法 虽然发生偏位， 但桩基还在原设计承台( 系梁) 断面尺寸 范围， 在应力允许的情况下适当加大承台( 系梁 ) 的配筋。 2 4 2扩大承台( 系梁) 法 桩基偏位过大， 原设计的承台( 系梁) 断面尺寸满足不了 规范要求， 应扩大承台( 系梁) 进行处理， 同时适当加大承台( 系 梁) 的配筋。 2 4 3 放弃原桩重新成桩法 桩基偏位太大 ， 事故桩不能利用且不侵占原设计桩位 ， 应 废弃事故桩在设计桩位重新成桩。 2 5桩基偏斜的处理 在表土和风化岩层中钻进一旦发现偏斜，确定了偏斜方 向和深度后， 应立即扫孔纠偏。 纠偏时， 应于偏斜位置开始的上 方 O 5 m 1 5 m处， 用慢给进小钻压， 低速扫孔。 2 6孔底落物的处理 对于孔底落物应根据具体情况，选用专门打捞器具及时 打捞、 清除。 3 结束语 综上所述， 钻孑 L 灌注桩施工过程中施工质量事故较多。为 了避免或减少施 E质量问题的出现， 应充分认识到桩基作业的 重要性， 认真制订出切实可行的作业指导书， 搞好技术交底和 ： 前教育， 加强过程控制与管理。 另一方面， 发现问题要认真分 析原因， 并针对具体原因及时采取科学合理的处理方法， 防止 扩大事故破坏范围， 确保事故处理安全可靠， 减少经济损失 ， 避 免工期增加过多。 参考文献 1 史佩栋 实用桩基工程手册 Ml B 京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 9 2 刘平钻孔灌注桩桩基施工过程中常见问题与处理措施的探讨【 J 城市建设， 2 0 1 0 ( 7 ) 3 宋非非钻孔灌注桩断桩的原因分析及处理方法f J J 吉林建筑工程 学 院学报。 2 0 0 8 ( 2 ) 4 周雷春， 张万涛 钻孔灌注桩漏浆原因分析及处理措施探讨 J 】 西 部探矿工程， 2 0 0 6 ( 2 ) 虽