旧水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝的防治
摘要：由于经济迅速发展，交通需要逐年迅速增长。而现有道路，很多是九十年代修建的水泥混凝土路面，噪音大，灰尘多，路面结构承载力难以满足现在的要求，有相当一部分路面出现损坏，行车舒适性差，车速难以提高的状况。为了满足地区经济发展的要求，全市兴起对旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的改造热潮。本文在工程实践的基础上对沥青混合料加铺层反射裂缝的各种防治措施进行初浅的探讨。
关键词：旧水泥混凝土路面改造；加铺层；反射裂缝；防治措施
1、前言
采用沥青面层作为旧路面的加铺层，是一种典型的补强方法。这种路面结构“刚柔相济”。旧水泥砼提供了稳定、坚实的基层，沥青路面提供了一个摩阻系数较高、平整度好的面层，大大改善了路面的使用性能，且施工方便快速，对原有交通、环境影响小，因此在道路改造工程得到广泛的应用。但沥青混合料加铺层反射裂缝的防治问题是旧路改造成败的关键问题之一，其对道路的破坏不是简单的裂缝问题，更严重的是反射裂缝产生后，交通荷载和环境因素的负效应(雨水、氧化)使裂缝迅速扩散，从而缩短沥青罩面层的寿命。
2、反射裂缝的类型、原因
所谓反射裂缝，就是旧水泥混凝土路面上加铺沥青层后，下板的接、裂缝会在加铺层表面反映出来，是种与下板接裂缝相对应的裂缝。通常分为两种：荷载型反射裂缝和温度型反射裂缝。
荷载型反射裂缝，车辆行过不连续的板体时，沥青砼加铺层中由于接裂缝两侧相邻板块产生竖向位移差，而出现较大的剪应力，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。当车轮位于裂缝正上方时，以张开模式引起反射裂缝，一般产生于罩面层底部，向上扩展；当车轮位于接缝的一侧时，主要以剪切模式影响反射裂缝，裂缝在罩面中沿一定角度向上发展。在重载交通影响下，荷载型反射裂缝会加速发展。
温度型反射裂缝，路面受气温周期性变化的影响而缩胀，产生温度应力。由于旧水泥混凝土路面的应力在接裂缝处不连续，应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。沥青砼加铺层会因为与接裂缝对应处的拉应力过大而产生开裂，形成温度型反射裂缝。
沥青路面出现反射性裂缝，水从裂缝进入，渗入粘层与水泥混凝土板的界面上，由于荷载的作用下产生的动水压力作用，以及渗水在高温时化成水汽，使沥青面层与水泥混凝土板的粘结力降低，沥青混合料逐渐从水泥混凝土路面剥离，甚至成为滑动的界面状态，沥青路面层成为一个单独受力的层次，就会出现很大的水平剪应力和底部的弯拉应力，必将导致沥青面层的迅速破坏。进一步，水逐渐积聚在刚性路面基层与水泥混凝土板的界面上，不能排走，在荷载作用下形成灰浆，从路面薄弱的地方首先开始产生唧浆，随着渗水量的增加，积聚面积扩大，伴随水损坏与疲劳的共同作用，有的成为坑槽，有的扩展为网裂，如果不及时修补，发展将十分迅速。
3、沥青路面反射裂缝的防治措施
第一步是旧水泥砼路面破碎板、断板、脱空板的处理。
对于破损严重、丧失承载能力的破碎板、断板、角隅断裂板，采用破碎下挖，基底用素水泥混凝土找平，四周与相邻砼板置入拉杆、传力杆，重新浇注同标号水泥混凝土板。
对于脱空板采用压浆技术，根据砼面板脱落面积大小布设孔位，一般为3-5孔。压浆顺序从沉降量大的地方开始，由远到近，由大到小。钻孔深度应穿透基层达到底基层中。压浆压力的控制应视砼板的损坏及脱空情况具体确定。当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出，就可认为完成该孔注浆，即停止注浆，迅速移至另一注浆孔继续作业。每灌完一孔应用木楔堵孔,待砂浆抗压强度达到3MPa时，用水泥砂浆堵孔。压浆压力一般控制在1Mpa～3Mpa之间，并停留3min～5min，效果较好。重新浇注板只能改善板本身状态，而板下灌浆通过灌浆压力可以把浆液渗透到相邻砼板下，起到压浆一块板加固几块板的作用。
第二步旧水泥混凝土路面裂缝维修。
水泥混凝土路面纵向裂缝，是水泥混凝土面板在荷载作用下纵向出现的断板裂缝。原因之一，路面拓宽时，新旧路基沉降不均匀；之二，汽车横向分布不均匀，重车道工后沉降大。
水泥混凝土路面横向裂缝，是在无切缝处产生的横向裂缝。原因之一，切缝不及时或切缝过浅，板面干缩开裂；之二，水泥混凝土路面是刚性路面，对超载特别敏感。
旧水泥砼路面裂缝是活动的裂缝，是尚在发展的裂缝。水泥砼路面裂缝受车辆荷载变形，及环境温度、湿度的变化而时张时闭。由于其成因无法消除，水泥砼路面裂缝的长度、宽度将不断发展。因此，必须对各种裂缝进行修复。
1）对宽度小于5mm的轻微裂缝，可采取扩缝灌浆。
①裂缝扩宽，裂缝深宽比太小，无法给灌缝料和缝壁提供足够的接触面积，易造成灌缝料与缝壁脱开，且易被挤出。采用裂缝跟踪锯顺着裂缝将缝口扩宽成1.5～2.0cm的沟槽，槽深可根据裂缝深度确定，最大深度不得超过2/3板厚。
②采用压缩空气法和钢丝刷法清理裂缝清除混凝土碎屑，彻底清理裂缝中的灰尘和杂物，有利于保证封缝材料与缝壁间的牢固粘结。
③选用的灌缝材料，须具备良好的耐久性、良好的延伸性和疲劳性能、良好的粘结力、良好的施工性能。用路面灌缝机从扩宽裂缝的一端灌注至另一端，边灌注边填入粒径为0.3～0.6cm的清洁的小石屑(含泥量<1％)。
④灌缝材料固化后，达到通车强度，即可开放交通。
2）对贯穿全厚的大于5mm小于15mm的中等裂缝，可采取条带罩面进行补缝。
①首先顺裂缝两侧各约15cm，且平行于裂缝切7～10cm深两条横缝。
②在两横缝内侧用风镐或液压镐凿除7～10cm深混凝土。
③沿裂缝两侧10cm，每隔50cm钻一对钯钉孔，钯钉孔的直径略大于钯钉的直径2～4mm。并在两个钯钉孔之间打一个与钯钉直径相一致的钯钉槽。
④钯钉宜采用φ16螺纹钢筋，使用前应予以除锈。钯钉长20cm、弯钩长7cm。
⑤将孔槽内填满快硬砂浆，安装钯钉。
⑥切割的缝内壁应凿毛，并清除松动的混凝土碎块及表面尘土、裸石，以增强新老混凝土的粘结力。
⑦在修补面上先刷一层同混凝土配比的修补砂浆，然后浇筑快硬混凝土。浇筑混凝土应及时振捣密实、抹平，并喷洒养护剂。
⑧修补块面板两侧，应加深缩缝，并灌注填缝料。
第三步旧水泥混凝土路面接缝维修。现在一些施工单位对接缝修复不够重视，对接缝处理草草了事，认为旧水泥混凝土路面加铺土工格栅或铺设应力吸收膜粘结层（SAMI），接缝处就没有反射裂缝，其实不然，没有处理好的接缝，也是沥青路面反射裂缝的根源。
1）接缝填缝料损坏维修。
①接缝中的旧填缝料和杂物，用路面清缝机予清除，并将缝内灰尘吹净。
②在胀缝修理时，应先将热沥青涂刷缝壁，再将接缝板压入缝内。对接缝板接头及接缝板与传力杆之间的间隙，必须用改性沥青或其他填缝料填实抹平。
③用加热式填缝料修补时，必须将填缝料加热至灌入温度。宜用灌缝机填灌，填缝料应与缝壁粘结良好并填灌饱满。在气温较低季节施工时，应先用喷灯将接缝预热。
2）纵横向接缝张开维修。
①当相邻车道面板横向位移，纵向接缝张开宽度在15mm以下，采用压缩空气法和钢丝刷法彻底清理纵向接缝中的灰尘和杂物，保证封缝材料与缝壁间的牢固粘结。选用改性沥青等具备良好的耐久性、良好的延伸性和疲劳性能、良好的粘结力、良好的防水抗渗性、良好的施工性能的灌缝材料,用路面灌缝机从纵向接缝的一端灌注至另一端，边灌注边填入粒径为0.3～0.6cm的清洁的小石屑(含泥量<1％)。
②当相邻车道板横向位移，纵向接缝张口宽度在l5mm以上时，缝内清理完毕,采用沥青砂填缝。
横向接缝张开,也采用同样的处理方法。
宽接缝处理
3）接缝碎裂的修复。水泥混凝土路面胀缝、施工缝处缩缝、锯缝处缩缝(假缝)剥落及碎裂的现象，作为路面通病经常被发现。其主要表现为水泥混凝土路面纵横缝两侧50cm宽度内板边碎裂剥落，裂缝与板面成一定角度并且大部分未贯通板厚。该病害在路面改造中容易被忽视，改造路面下面层料通常使用AC-20F或AC-25F沥青混凝土，集料粒径偏大，难以填充碎裂接缝，通车后不久，反射裂缝便出现了。
接缝碎裂的主要原因：锯缝时间过迟或锯缝深度宽度不足，导致混凝土收缩应力拉裂混凝土路面；板边在重交通车轮荷载反复作用下被挤压碎裂；填缝材料不合格或未填满，导致泥砂、碎石等杂物堵塞胀缝，阻碍了板块热膨胀，从而引起应力集中使板端胀裂。
接缝碎裂的修复：①对缩缝剥落、破损严重处，应切割成规则图形，进行不小于5cm宽度的一定深度的清凿，并清理干净(清凿深度视裂缝深度而定，一般为板厚的1／3至全板厚度)。②清除混凝土碎块，吹净灰尘杂物，并保持干燥状态。③涂抹环氧树脂基液，然后用高模量补强材料进行填充维修。较常用的是采用水溶性改性环氧树脂掺人混合料中，其掺加量一般为水泥用量的1％~2％，它能有效地降低水灰比，提高抗冻性和耐久性，对粘结性能、抗冲击、抗疲劳性能都有明显的改善效果。
第四步，在拉毛的水泥路面上加设中间夹层，消解应力，减少减缓反射裂缝的发生。
方法一，在拉毛的水泥路面铺设应力吸收膜粘结层（SAMI）等低模量夹层。SAMI结构特点：沥青是连续项，碎石紧密排列，嵌挤在沥青中。加铺SAMI的技术优点：①有效的填充缝隙，封水效果好；②随从变形能力强；③有效的吸收或缓冲裂缝尖端的应力集中，抑制反射裂缝的发生及扩散；④提高沥青面层与旧水泥混凝土路面的粘结力，提升面层的整体性；⑤卓越的抗滑性能；⑥施工速度快。
方法二，铺设玻纤土工格栅等高模量夹层，利用高模量夹层本身高刚度、高模量，起到加筋稳定，抵抗荷载、温度产生的应力和应变。
下面简单介绍应力吸收膜粘结层（SAMI）的施工作业。
1）、材料要求
①.应力吸收膜粘结层（SAMI）采用性能优越的橡胶沥青。
橡胶沥青应满足以下技术要求，其抽检项目、抽检频率符合表1的要求。
橡胶沥青技术要求表1
②.集料
应力吸收层应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石，应选用反击式破碎机轧制的碎石。
橡胶沥青应力吸收层集料级配范围如表2，一般情况应选用A级配，应力吸收层上铺筑粗粒式沥青混凝土时可选用B级配。
应力吸收层集料规格表2
2）、施工作业
应力吸收膜粘结层（SAMI）采用沥青洒布车及集料撒布机联合作业。沥青洒布车喷洒沥青时应保持稳定速度和喷洒量，并保持整个洒布宽度喷洒均匀。洒油管的高度应使同一地点接受2～3个喷油嘴喷洒的沥青,不得出现花白条。集料撒布机紧跟沥青洒布车，保持稳定的速度和撒布量撒布碎石，并保持整个撒布宽度碎石撒布均匀，达到全面覆盖、厚度一致（一般为10mm）。局部有缺料时适当找补，积料过多的将多余集料扫出。撒布集料后，立即用8～12t胶轮压路机从路边向路中心碾压3～4遍，每次轮迹重叠300mm。碾压速度开始不宜超过2km/h，以后可适当增加。
4、结语
旧水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝形成的原因是多方面的，但只要不断提高施工工艺水平，施工过程严格控制各道工序，精心施工，按照行业规范标准，严格各工序操作规程，可把旧路改造沥青面层反射裂缝病害控制在最小范围。
参考文献：
[1]公路沥青路面施工技术规范实施手册李福晋沈金安人民交通出版社2004北京
[2]公路沥青路面施工技术规范JTGF40-2004人民交通出版社2004北京