浅析沥青混凝土加铺层反射裂缝的处理

摘要：随着公路交通量和汽车载重量的增大，对路面结构的破坏日渐加重，越来越多的旧混凝土路面面临着修复工作，尤其是水泥混凝土路面的修复比较困难。在旧混凝土路面上加铺沥青罩面层是一种改善其使用性能的有效措施，但在沥青加铺层中出现反射裂缝仍是需要解决的主要问题。

关键词：沥青混凝土路面 加铺层 反射裂缝 处理

一、沥青加铺层的开裂分析及设计方法：

旧水泥混凝土路面上加铺沥青层是一种特殊的路面结构，其应力应变特性与一般弹性层状体系有较大的差别。由于接裂缝的存在，旧水泥混凝土路面作为基层的整体强度降低，而且在外力荷载作用下，沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车辆通过不连续的板体时，沥青混凝土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的最主要原因。

二、防止沥青加铺层反射裂缝的处理方法

沥青混凝土加筋能提高路面结构层对裂缝的抑制能力、对横向剪切破坏的抵抗能力。在路面结构中加铺玻纤格栅防止反射裂缝。玻纤格栅具有两种功能：一是提高沥青结构层的强度，具有长期抵抗拉应力的能力；二是能使应力均匀分布在较大的面积范围内，大大减轻沥青结构层的徐变作用，达到防止沥青路面开裂的目的。在沥青混合料中加入纤维形成纤维沥青混合料防止反射裂缝。在沥青混合料中添加纤维可以改善沥青混合料的路用性能，如路面低温抗裂、高温车辙和疲劳等，从而减少路面改造后产生的破坏，延长道路的使用寿命。

下面分别分析两种防止沥青加铺层反射裂缝的处理方法：

1、在路面结构中加铺玻纤格栅防止反射裂缝：

在旧水泥混凝土路面上布置玻纤格栅加筋层，其上再铺筑沥青混凝土面层。这样铺筑的路面对防止基层裂缝反射、减少路面车辙、延长路面寿命具有显著效果。玻纤格栅具有高抗拉强度、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。使用玻纤格栅，可增强沥青混合料的整体抗拉强度，有效地改善路面结构应力分布，抵抗和延缓由于路面的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。

施工技术：

玻纤格栅的使用效果与铺设路面的处理情况密切相关，在铺设前必须将路面上可能影响格栅与底层结合强度的物质如油脂、油漆、封层料、水渍、污物等彻底清除干净，使铺设表面清洁干燥。铺设格栅之前需洒粘层油，粘层油如使用乳化沥青，需在完全破乳干燥后铺设格栅。

格栅铺设可由拖拉机或汽车改装的专用设备进行铺设，也可人工铺设。玻纤格栅每卷产品的纸筒两端各标有橙色和蓝色标记，在开始铺设之前，应选择胶面向下，确定上述标记颜色各在某一端，以方便施工而不致将胶面铺错。格栅铺设时，应保持其平整、拉紧，不得起皱，使格栅具备有效的张力，铺完之后再用干净的钢轮压路机碾压一遍。

目前常用的玻纤格栅有带自粘胶和不带自粘胶两种。带自粘胶的可直接在基层上铺设，不带自粘胶的通常采用钢钉固定法。采用固定钢钉法铺设玻纤格栅时，先将一端固定铁皮和钢钉固定在已洒布粘层沥青的下层结构上，钢钉可用锤击或射钉射入。再将格栅纵向拉紧并分段固定，每段长度为2～5m。也可按缩缝间距分段，钢钉位置设于接缝处。要求格栅拉紧时玻纤纵横向均处于挺直张紧状态。

格栅纵向搭接宽度不小于20cm，横向搭接宽度不小于15cm，纵向搭接应根据沥青摊铺方向将前一幅置于后一幅之上。固定时不能将钢钉钉于玻纤上，不能用锤子直接敲击玻纤，固定后如发现钢钉断裂或铁皮松动，则需重新固定。在实际施工中采用洒布粘层油后直接摊铺玻纤格栅，压路机紧随后碾压，其效果较好，玻纤格栅也不易起波浪。

2、纤维沥青混合料防止反射裂缝：

纤维沥青混合料路面的最大优点是可以防治一些特殊的路面病害，如反射裂缝、早期损害等，同时还可以改善路面的各项路用性能，而且与其他路面技术相比（如SMA、改性沥青、纤维格栅）又有其独特的经济优势。

纤维对沥青的吸持试验研究表明，纤维对沥青的吸持能力比矿粉强，木质素纤维的吸持能力最强；经纤维和沥青的粘附性试验研究，表明纤维沥青具有良好的水稳定性和抗水损害能力。

纤维沥青矿粉胶浆的DSR试验表明，纤维提高胶浆高温稳定性的能力比矿粉强；纤维含量与粉油比对纤维沥青矿粉胶浆的高温性能有交互作用；增加纤维含量或加大粉油比都能改善胶浆的高温稳定性。BBR试验表明增加粉油比对胶浆低温性能的不利影响远大于增加纤维用量。

通过对纤维沥青的软化点试验可知，随着纤维用量的增加，纤维沥青软化点上升，掺加得兰尼特和博尼维两种纤维上升较明显；同时发现在高温下（50℃、60℃）纤维沥青剪切强度大幅提高，表明纤维对沥青高温性能有明显改善效果，特别是得兰尼特和博尼维这两种纤维。传统的延度试验已不适于评价纤维沥青的低温性能，应综合考虑应力应变关系。

纤维沥青混合料的最佳沥青用量增加、密度下降、稳定度提高；纤维长径比越大，混合料的马歇尔稳定度越高，纤维的加强效果越好，得兰尼特和博尼维提高的幅度较大。

通过对掺纤维的传统悬浮密实类AC型沥青混合料及骨架密实类沥青混合料试验分析，发现骨架密实类混合料在本身稳定度较高的基础上仍有较大幅度的提高，表明对按不同级配理论设计的混合料纤维仍能起到改善作用。

纤维沥青混合料低温弯曲实验中抗弯拉强度和最大弯拉应变较不掺纤维的沥青混合料有明显的提高；低温压缩试验表明，混合料掺加纤维后压缩应变能有较大幅度提高。

掺纤维后沥青混合料的疲劳寿命均有明显增加，长径比大、抗拉强度高的纤维对混合料疲劳寿命改善效果更好。

纤维格栅目前的市场价格约为35元/O～50元/O，比纤维沥青混合料路面高出许多。而且纤维沥青混合料路面尤其是含有较强加筋作用的纤维完全可以起到纤维格栅的功能，且施工比纤维格栅方便。

纤维加入沥青混合料中可以提高其高温稳定性，增强低温抗裂能力，提高沥青混凝土路面的疲劳寿命，使沥青路面的使用寿命得以延长。但是有些纤维价格较贵，使工程初期建设投资增加较多，许多建设单位因此对使用纤维加强沥青混凝土的技术心存顾虑。公路的建设成本除了初期的投资外，还应包含养护费用、改建费用以及道路使用者费用（或称用户费用，包含车辆运营费用、延误费用、行程时间费用、事故费用等），尤其是当本来就用于路面改造工程，更应该注意讨论路面寿命周期（或称分析期）内全过程的成本经济效益。采用纤维沥青混凝土修筑路面或进行路面改造工程，初期投资费用的增加可以通过防止早期破坏、减少养护维修或大修费用、延长使用寿命、减少用户费用等得以回报。从总的投资费用来看，纤维沥青混合料的投资与普通沥青混凝土相比还是要经济的。