沥青罩面层技术

旧水泥路面沥青罩面层技术

摘要：近年来，随着国民经济的迅速发展，水泥混凝土路面由于其强度高、刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好、抗磨耗能力强等优点，在我国道路网构成中占有较大比重。然而，其缺点也是明显的：路面有较多的纵、横缝，行车舒适性差；因为纵横缝较多，灌缝难度大，效果差，水分易于渗入，从而损坏基层，及至损坏面层；路面损坏后修复难度大。一些早期修建的水泥混凝土路面大都到了或接近其使用年限，以至于出现结构性破坏或功能性缺陷，严重影响了公路使用质量，使得养护工作越来越重，养护费用逐年增加。另外，现阶段随着公路交通量日益增加，轴载日益重载化，使得近期修建的水泥混凝土路面在通车后不到几年或更短时间出现了不同程度的磨光老化、板块破损断裂、局部沉降、接缝破坏或因局部开挖后回填修补强度不足造成破损等各种病害，导致旧混凝土路面行车舒适性差，车速难以提高。因此，大量早期和近期修建的水泥混凝土路面都将面临艰巨的翻修改建的任务。

主要的研究内容包括旧水泥混凝土路面沥青罩面改造中沥青罩面层的设计、反射裂缝的防治与控制、施工工艺。

关键词：反射裂缝、沥青罩面层、设计方法、旧水泥路面

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1.国内外旧路改造研究概况以及存在问题

与沥青路面相比，水泥混凝土路面的修复比较困难，通常可采用的大修措施有三种

①清除重铺法：清除原有水泥混凝土面板，重新铺筑基层和路面，又称翻修；

②加铺新水泥混凝土面层(白加白工艺)；

③加铺沥青混凝土面层。(白加黑工艺)。

破除原有水泥混凝土面板，重新铺筑新面层，是最有效、最彻底的解决方法，问题是约6000立方米／公里水泥混凝土废料的处理难度较大，且施工时间长，施工过程中产生大量的尘土和噪音，施工和养护过程中必须长时间封闭交通，对交通和环境的影响非常大，在道路中几乎无法实现，而且总成本很高。一般只用于旧水泥混凝土路面面板严重破碎、脱空、错台以及判定基层存在大量病害，无法加罩沥青混凝土面层或新水泥混凝土面层的情况下。

加铺新水泥混凝土面层的养生期长达28天，极大地妨碍了正常的交通通行能力，难以应用于交通繁忙的路段。新水泥混凝土面层的厚度一般不能低于20cm，其造价远远高于沥青罩面层。一旦产生病害，养护维修较沥青路面难。在水泥混凝土路面上采用白加黑工艺已经很普遍，而且是路面改建的首选方案，这种措施与加铺新面层相比，工期短，施工简单方便，能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能，而且造价低廉，对交通和环境的影响较小。按照现行水泥混凝土路面评价方法，路况等级为差级时，用沥青罩面是较好的方法之一。

因此，采用白加黑工艺进行老路面改造具有以下几方面突出的特性：

①由于下层是强度高的水泥混凝土板，提高了沥青路面结构的刚度，可以承受重交通的作用而减少车辙。

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②显著改善水泥混凝土特别是碾压混凝土路面的平整度，尤其是接缝处的平整度，有利于提高行车速度、行车的舒适性和安全性。

③在表面破损较严重但仍具有足够强度的旧水泥混凝土路面上铺筑一层高质量面

层的复合式路面不仅可恢复其使用功能并可显著地延长路面使用寿命：

④可以大大降低水泥混凝土路面的噪声和扬尘，改善道路的环境状况。

所以采用白加黑工艺进行老路面改造能有效地改善水泥路面的使用性能，同时充分利用旧水泥路面，造价低，施工方便，且对交通、环境影响小,因此在国内外旧水泥路面改造工程中应用最多。但它比水泥混凝土罩面维修要早，关键是处理反射裂缝的影响。

2. 反射裂缝问题

1、有关旧水泥混凝土路面状况评定的研究工作，国外开展的较早，如美国、加拿大、日本等国，对水泥混凝土路面状况评定的标准和方法进行了大量的研究工作，并己建立了一些实用方法和标准。但所有这些方法都是基于他们本国的路面状况和有关工程师及使用者的意见，因而都有相当大的局限性。

2、对于旧板存在一定的脱空，以及板之间有微小台阶情况下的沥青面层损坏问题，在现有的设计理论模型上无法反映出来。反射裂缝是由于旧混凝土面层在接缝或裂缝附近过大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，接缝或裂缝处的位移与旧水泥混凝土路面的使用状况有关。对于临近接缝一定范围内的沥青砼破坏问题，仅以其拉应力或剪应力是否超标来分析也难以说明问题。

3、国内道路工程界对于沥青路面的开裂机理、破坏模式、沥青混合料的抗裂性能与参数、沥青路面的温度收缩效应以及抗裂措施等方面进行了大量的研究，对于改善沥青路面的开裂问题起到了积极作用，但对温度型和荷载型反射裂缝的力学分析还缺乏系

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统性，对各种防反措施的对比也缺乏试验路研究，这些问题都有待于进一步探讨。

4、评价防治措施的试验方法问题。虽然国内外的研究人员都进行了大量的试验研究，但几乎所有的试验都模拟正荷载、温度以及两者的综合效应对反射裂缝的影响。没有涉及到偏荷载对产生反射裂缝的影响，更没有试验模拟温度应力和偏荷载对产生反射裂缝的综合效应。同时，多数室内试验的规模较小，未能很好的模拟板体的横向传递荷载的效应，进行模拟板体效应的足尺试验是非常必要的。

5、基于反射裂缝的旧混凝土路面评价方法问题。尽管此问题十分重要，但直到最近几年才为人们所重视，至今仍未见国外这方面的报道。国内同济大学孙立军对此问题进行了研究，并给出了评价标准，但其标准至今未得到试验路的观测结果验证。然而此问题直接关系到罩面前对1日路的处理、防反措施的选择、罩面层的使用性能等问题，因此，进行基于反射裂缝的旧路面损坏状况的评价方法的研究是非常必要的。

6、反射裂缝的产生机理、产生时机问题。反射裂缝产生机理难于确定，温度应力和荷载应力是造成反射裂缝的主要原因，但其相对重要性是随气候条件、材料状况、交通状况以及旧路面的损坏状况等的不同而不同的。对于反射裂缝最容易产生的季节问题，仍没有做详细地研究。

2.1 反射裂缝概述

在旧路改建“白加黑”改造过程中由于加罩沥青层后的复合结构涉及刚性、柔性两种路面结构形式，不仅材料性能差异大，旧水泥板受温度变化影响大，而且旧路面板上存在接缝和裂缝，并常常伴有错台、脱空等损坏现象，这些都促使罩面层在对应于旧路面板接、裂缝的位置上极易出现反射裂缝。反射裂缝本身对沥青罩面层性能影响不大，但裂缝一经出现，水分便乘机而入，水分的侵入不仅会冲刷基层，造成沥青罩面层唧浆，

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