旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的防治措施

旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的防治措施　

黄云鹏　

（福建厦门　３６１０００）　

摘要：反射裂缝的防治是在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层所要克服的一个重要难题，也是水泥混凝土路面改造中值得研　究的一个重要课题。通过分析在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层反射裂缝的成因，结合具体的工程实例，提出了减少或延缓　反射裂缝产生的对策和措施，对水泥混凝土路面改造具有一定的借鉴意义。　关键词：旧水泥混凝土路面；沥青加铺层；反射裂缝；防治措施　

１概述　

旧水泥混凝土路面加铺沥青面层能有效地改善路面的使　

用性能，同时充分利用旧路面剩余强度，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混凝土路面改造中　

应用较多。　在原有水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土的道路改造中，　

常常会出现由于下部水泥混凝土路面裂缝导致上部沥青混凝　

土面层开裂，形成反射裂缝，严重影响加铺沥青混凝土面层使　

用寿命和效果的情况。因此，如何有效地防止反射裂缝的产生，　

是水泥混凝土路面道路改造中亟待解决的问题。现以厦门同安　环城北路（银湖西路一同南路段）为例，对如何防止反射裂缝的　产生进行分析和探讨　

２反射裂缝及其成因　

在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层后，原先的裂　

缝或接缝会在新铺的沥青混凝土面层的相同位置重新出现。由　

下层裂缝引起裂缝上方面层底面先开裂，并逐渐向上穿透直到　

沥青混凝土面层表面的裂缝称为反射裂缝。对于反射裂缝的产　

生与发展，目前一般认为是由于旧水泥混凝土面层在接缝或裂　

缝附近的位移引起接缝或裂缝上方沥青混凝土加铺层内出现　应力集中所造成的。其扩展模式根据断裂力学可分为两种：张　开模式和剪切模式。温度应力对应着张开模式，荷载应力对应　

着剪切模式。温度应力引起反射裂缝的产生，并参与其最初的　

扩展，而荷载应力加速了裂缝的进一步扩展。　

旧水泥混凝土面层在接缝或裂缝附近的位移，包括由于荷　载作用而引起的接缝或裂缝处的竖向位移和由于环境温度的　

变化而引起的水平向伸缩。当车轮荷载驶过接缝或裂缝时，接　

缝或裂缝两侧相邻板端便会产生弯沉差，使接缝或裂缝上方的　

沥青混凝土材料内产生应力集中使加铺层经受较大的剪应力。　此剪应力超过沥青混合料的抗剪强度时，在接缝或裂缝处便会　出现反射裂缝。旧面层越薄，其传荷能力就越弱，在荷载作用下　

的弯沉差就越大，沥青加铺层就越可能出现反射裂缝。同时，车　轮荷载及作用次数的增大，也会加剧反射裂缝的出现。另外，由　

于沥青加铺层粘附在旧水泥混凝土面层上。当旧面层因温度下　降而收缩时，由于旧面层与沥青加铺层的粘结作用，从而带动　

沥青加铺层出现相应的收缩变形，导致了接缝或裂缝上方的沥　

青加铺层内出现较集中的拉应力。当拉应力超过沥青混合料的　

抗拉强度时，沥青加铺层便开裂。　３反射裂缝的防治措施　

实践表明，反射裂缝是旧水泥混凝土路面上的沥青加铺层　

的主要病害，是沥青混凝土加铺层早期破坏的根源。在沥青加　铺层有了裂缝后要及时加以维修，保证路面的有效使用寿命。　

反射裂缝损坏的形式表现为在裂缝处面层剥落和碎裂。外界的　

水分从裂缝处渗入，从而使沥青加铺层与基层的粘结丧失，并　

发生唧泥现象，使基层的承载能力降低。对于反射裂缝的研究，　国外从１９３２年就已开始，并尝试了许多预防措施，虽然目前还　没有找到能防止沥青混凝土加铺层产生反射裂缝的有效措施。　

但是，在一定环境条件下采取的一些措施可以减少或延缓反射　

裂缝的产生。　在厦门同安环城北路（银湖西路一同南路段）的改造过程　

中，针对水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层普遍存在的反射　裂缝问题，给予了充分的重视，并有针对性的提出了一些防止、　

延缓反射裂缝产生的措施和对策。　

３．１项目概况　

厦门同安环城北路（银湖西路一同南路段）是同安区主要的　东西向交通干道，道路全长约１４４０ｍ，设计速度４０ｋｍ／ｈ，为城市　

Ⅱ级主干道。该道路于１９９６年竣工，受交通、自然环境等综合　因素的影响，路面出现了不同程度的断板、错台、裂缝等路面病　

害，使用性能大为降低。　

３．２防治措施　

由于该路水泥混凝土路面本身强度较高，可作为基层，其　

上再加铺沥青混凝土。这种路面结构，关键是要防止反射裂缝　的产生，可从旧水泥混凝土路面处理、设置应变消减夹层及提　

高沥青加铺层的抗裂性三个方面着手。　

３．２．１旧水泥混凝土路面处理　

众多的工程经验和教训表明旧水泥混凝土路面的处理是　

影响工程成败的关键。因此在旧水泥混凝土路面处理前，必须　对旧水泥混凝土路面板块进行逐板测量调查，以旧水泥混凝土　板块的单点实测弯沉值和板间实测弯沉差为控制因素，逐板把　

关控制进行修补，采取多种措施进行处理，以延缓和减轻反射　

裂缝的产生。　

（１）处理：当水泥混凝土面板出现１条或１条以上贯穿全　

板的裂缝时视为断板。首先将旧板破碎、运走，处理基层；待基　

层强度达到要求后，采用Ｃ３０混凝土重新浇筑路面板。　（２）处理：脱空板块的判断，根据以下４种方法判断脱空板　

块：下雨之后唧泥的板块一律视为脱空板块；测定全线板块的　弯沉值，按９７．７％的保证率计算该段的代表弯沉，实测弯沉值大　

于该段的代表弯沉值的板块很有可能板下脱空；人站在板边接　

缝处，当重型车辆驶过时，能感觉到两板之间相对垂直位移；当　重车行过，人站在板边能听到空洞声。脱空板处理方法：单点实　测弯沉值Ｌｒ￣＞４５０．Ｏｌｍｍ时，将水泥板整板破碎后浇筑新板。　

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１９５　专版ｌｌ路桥、航运与交通　

单点弯沉实测值１４０．Ｏ１ｍｍ≤Ｌｒ≤４５０．Ｏｌｍｍ对水泥板进行钻孔　

压浆处理。经第１次压浆养生３ｄ后，采用贝克曼梁弯沉仪测试　单点弯沉值，对于弯沉值大于１４０．Ｏｌｍｍ进行第２次压浆，如果　

第２次压浆后弯沉仍不能达到要求，则需要进行深层压浆处治　

地基。钻孔压浆的布孔方式：每块板４～１１孔，孔边距板边的距　

离为０．５ｍ。　３．２．２设置应力消减夹层　

设置应力消减夹层的目的是将恢复路面表面性能所需的　

加铺层厚度减到最小，同时延缓或防止路面产生反射裂缝。　（１）设置橡胶沥青夹层。在沥青加铺层铺筑之前，在已开裂　

的旧路面上或整平层上，将模量为１０～ＩＯＯＭＰａ的橡胶沥青做成　

一层厚１３ｃｍ膜，这层膜称作应力消减膜夹层。它可以使旧路面　

的位移不传递到沥青加铺层，减少加铺层中由旧路面裂缝造成　的应力，从而减少反射裂缝。并能有效地阻止表面水渗入基层，　

从而减少沥青路面的水损坏。　（２）设置土工织物夹层。大量的工程实践表明，使用土工织　

物可以改善路面结构的应力分布，明显地减少和延缓反射裂　

缝。在旧水泥路面的纵、横缝上粘贴无纺土工布，还能有效的减　少路表水通过接缝渗入基层。与橡胶沥青相比，土工织物具有　

弹性模量高，极限应变大的性能，其抗裂性优于橡胶沥青。　

３．２．３提高沥青加铺层的抗裂性　

影响沥青混凝土加铺层抗裂性的因素如下：　

（１）沥青的稠度和氧化速度。沥青的稠度是延缓反射裂缝　

的一个重要因素，沥青的温度敏感性、周围的气候条件、沥青用　

量及其抵抗硬化的能力也都影响裂缝的发展速度；另外，反射　裂缝的发展速度还取决于沥青氧化的速度。沥青混合料采用低　

稠度（针入度２００　３００）的优质沥青，并保证沥青混合料在拌和　过程中不过多氧化（温度不过高和加温时间不过长）可以增加　沥青面层材料抗拉开裂性能。　

（２）沥青混合料的孔隙率。孔隙率明显影响沥青混合料的　

疲劳寿命。压实效果好的沥青混合料不仅可以延缓裂缝的展　

开，还可以减轻路面使用过程中沥青的硬化。　４结语　

厦门同安环城北路（银湖西路一同南路段）２０１０年初实施完　

工，至今已经接近２年，目前使用状况依然良好。环城北路的实　践表明，从旧水泥混凝土路面处理、设置应力消减夹层及提高　

沥青加铺层的抗裂性三个方面来减少和延缓反射裂缝的产生　

是行之有效的。回顾本项目的设计及实施，在旧水泥混凝土路　

面上加铺沥青混凝土面层须重点注意以下几个方面的问题：　

（１）考虑防止反射裂缝的对策时，要对旧水泥路面的损坏　

原因进行正确的分析，对其使用状况和承载能力要有准确的评　估。从而根据工程的实际情况和条件，分析出现反射裂缝的可　能原因，有针对性地提出相应的预防或延缓措施。　

（２）水泥混凝土结构强度和防止反射裂缝是水泥混凝土路　面沥青加铺层厚度的设计的两个控制因素，由于水泥混凝土路　

面强度较高，作为基层其上再加铺沥青混凝土这种路面结构，　

关键是要防止反射裂缝的产生。　

（３）混凝土路面上的沥青加铺层是一种特殊的路面结构，　

由于接缝或裂缝的存在，在荷载的作用下，沥青混凝土加铺层　由于接、裂缝两侧相邻板块产生竖向位移差而出现了较大的剪　

切应力，从而形成荷载型反射裂缝，因此，要重视对旧水泥混凝　

土面板的加固处理。　（４）气温变化的影响，沥青混凝土加铺层和旧路面板都会　产生缩胀，产生温度应力，从而形成温度型反射裂缝，故在材料　选用、配比等方面要考虑当地气温的影响。　

（上接第１９４页）　

３．４其他注意事项　

应力吸收层施工后，应避免层面遭到污染，除运送沥青混合料　

外，任何车辆均不得在完成的应力吸收层上通行。施工时，气温　和路面温度宜高于１８℃，路面应保持洁净、干燥，雨天和即将下　

雨的天气不能进行橡胶沥青应力吸收层的施工。　

４沥青混凝土路面铺筑平整度的控制　

由于大多数水泥混凝土路面通车运营后，因基层质量不　

均、垫层质量差等原因，造成水泥混凝土路面高低起伏，平整度　非常差，因此控制旧水泥混凝土路面加铺面层的平整度至关重　

要。一般旧水泥混凝土路面加铺层分２　３层进行铺筑，一方面　

是考虑沥青混合料的压实性能和行车荷载在沥青路面中的传　

递情况；再者也是为调整旧水泥混凝土路面平整度误差以满足　

规范的要求。直接与旧水泥混凝土路面接触的那层一般称作　

“调平层”。事实上，在沥青路面施工中调平层的平整度误差是　

不可避免的。所以，充分认识沥青路面这一误差，并在以后各层　次铺筑中逐层消除，是沥青路面铺筑平整度控制的关键。沥青　路面铺筑中，“调平层”必须采用“顶面标高控制法”进行控制。　

铺筑中用作摊铺机电子找平装置的基准线（梁），不能再因挠度　

的产生而人为造成新的平整度误差；“调平层”以上各层次采用　

“等厚度控制法”和“顶面标高控制法”相结合进行控制。　为确保沥青混凝土路面各层次的平整度，铺筑设备和工艺　

１９６广东科技２０１１　１２第２４期　也非常重要。①必须采用先进的摊铺机械进行铺筑，避免因机　

械使用不当而导致平整度误差的累积；②沥青混合料的拌和能　

力和配套的运输能力应与铺筑速度相匹配，避免摊铺机械在铺　筑过程中停顿而造成人为平整度误差的增加；③压实机具的能　

力应按摊铺速度进行匹配，避免因压实度不足造成开放交通后　

平整度衰减。　

由于旧水泥路面改造工程不可能进行完全封闭交通施工，　必须一边施工、一边通车，而且是在上面层没有铺筑前就要通　车，此时通车（特别是重车、大车）对沥青混凝土路面的质量有　

较大影响，并容易造成污染，所以需特别注意，沥青混凝土面层　

铺筑压实完成后，而提早通车时，一定要及时洒水冷却，降低沥　青混合料的温度。　

５原材料质量控制　

原材料的质量是影响沥青混凝土路面质量的根本因素。在　

沥青混凝土路面工程施工准备阶段，应当对选定的石料、矿粉、　

沥青按规范进行质量检查，对于不合格的原材料坚决不允许使