程思勝

（徐州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，江蘇 徐州221000）

水泥混凝土路面白加黑反射裂縫的原因分析及防治措施

程思勝

（徐州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，江蘇 徐州221000）

結(jié)合水泥混凝土路面白加黑出現(xiàn)的反射裂縫進(jìn)行分析，根據(jù)裂縫產(chǎn)生原因及機(jī)理，針對(duì)性地提出防治措施。結(jié)合徐州市泉新路工程實(shí)例，提出反射裂縫的解決方法和工程施工要點(diǎn)，按此方法施工的道路運(yùn)行良好。

城市道路；水泥混凝土路面；瀝青加鋪層；反射裂縫；原因分析；防治措施；防裂貼；應(yīng)力吸收層

0 引言

在20世紀(jì)七八十年代，水泥混凝土路面作為高等級(jí)路面是常見的路面結(jié)構(gòu)形式，它具有強(qiáng)度高、使用壽命相對(duì)較長，施工成本及前期養(yǎng)護(hù)成本低的優(yōu)點(diǎn)。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市交通量的劇增，交通荷載的累積增多，水泥混凝土路面的缺點(diǎn)日益顯露，如板縫處的顛簸跳車、行車噪聲大、養(yǎng)護(hù)施工周期長等。近年來全國各地城市水泥混凝土路面紛紛采用白加黑模式（在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層），大大改善了路面的使用性能，不僅避免了混凝土板塊整體挖除的成本，而且施工速度快，平整度較好，行車干擾小。但是，隨著時(shí)間的推移，瀝青加鋪層反射裂縫逐漸出現(xiàn)，因此瀝青加鋪層的反射裂縫處理得是否成功，成為舊水泥混凝土路面改造成敗的關(guān)鍵衡量指標(biāo)之一。

反射裂縫不僅導(dǎo)致行車的舒適性大大降低，裂縫迅速擴(kuò)散還會(huì)大大縮短瀝青面層的壽命，影響道路的質(zhì)量。

1 反射裂縫的類型、形成原因

所謂反射裂縫，是指水泥混凝土路面加鋪瀝青面層后，水泥混凝土板塊的脹縮縫會(huì)在加鋪的瀝青面層表面反映出來，通常分為兩種：溫度型反射裂縫和荷載型反射裂縫。

1.1 溫度型反射裂縫

溫度型反射裂縫是由于路面受氣溫溫差變化的影響而產(chǎn)生周期性脹縮，產(chǎn)生溫度應(yīng)力集中，進(jìn)而產(chǎn)生水平位移。由于水泥混凝土板塊在接縫處表面不連接，產(chǎn)生的應(yīng)力在接縫處也不連接，因此瀝青加鋪層同時(shí)承擔(dān)它本身及水泥混凝土板塊所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。瀝青加鋪層會(huì)因?yàn)榱芽p對(duì)應(yīng)處的拉應(yīng)力過大而產(chǎn)生開裂，產(chǎn)生水平位移，形成溫度型反射裂縫，一般瀝青加鋪層過薄更容易出現(xiàn)此類情況。

1.2 荷載型反射裂縫

車輛行駛通過水泥混凝土板塊時(shí)，瀝青加鋪層受到豎向交通荷載的作用，傳遞給下面的水泥混凝土板塊，混凝土板塊預(yù)留縫隙（脹縫、縮縫、施工縫）兩側(cè)板塊因受荷載大小不同產(chǎn)生不等的剪切應(yīng)力或因?yàn)r青下的混凝土板下基礎(chǔ)強(qiáng)度不同導(dǎo)致混凝土板在承受豎向荷載時(shí)受到較大剪切應(yīng)力，從而產(chǎn)生豎向位移差，導(dǎo)致混凝土板預(yù)留縫隙的擴(kuò)大進(jìn)而傳遞到瀝青面層上面，長期反復(fù)的作用后就會(huì)形成反射裂縫。

通常以溫度應(yīng)力引起的反射裂縫形成最初的裂縫，而長期的荷載作用加速了裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展。

2 反射裂縫的危害機(jī)理

瀝青加鋪層出現(xiàn)反射裂縫后，水從裂縫進(jìn)入，滲入瀝青加鋪層與混凝土板塊之間的界面上，在車輛荷載的作用下，產(chǎn)生動(dòng)水壓力作用，使瀝青加鋪層與水泥混凝土板塊間黏結(jié)力降低，瀝青混合料逐漸與水泥混凝土路面剝離，甚至成為滑動(dòng)的界面狀態(tài)。瀝青加鋪層作為一個(gè)單獨(dú)受力的層次，會(huì)出現(xiàn)很大的水平剪應(yīng)力和底部彎拉應(yīng)力，將導(dǎo)致瀝青加鋪層的迅速破壞。水若不能排出，將通過水泥板之間的縫隙逐漸向下滲漏到剛性的水泥板塊底部，不能排走，長期在荷載作用下，形成灰漿，導(dǎo)致混凝土板塊基礎(chǔ)弱化，進(jìn)而削弱混凝土板塊的抗彎拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度，從而加速瀝青面層的破壞。從路面薄弱的地方首先產(chǎn)生唧漿，隨著滲水量的增多，積聚面積擴(kuò)大，在水損害及車輛持續(xù)不斷的疲勞作用下，有的成為網(wǎng)裂，有的成為坑槽，有的形成斷板，將會(huì)造成瀝青加鋪層的嚴(yán)重破壞及行車的嚴(yán)重不適。

3 結(jié)合工程實(shí)例探討瀝青路面反射裂縫的防治措施

3.1 工程概況

徐州市泉新路原為水泥混凝土道路，建于2000年，全長3 297 m，紅線寬50 m。道路斷面為：22.5 m（機(jī)動(dòng)車道）+2×3.0 m（機(jī)非分隔帶）+2×3.5 m（非機(jī)動(dòng)車道）+2×3.0 m（人行道）+2×4.25 m（綠化帶）=50 m。原道路結(jié)構(gòu)層為：24 cm水泥混凝土路面+18 cm二灰碎石+18 cm二灰土。道路整體狀況良好，局部有掉角、角隅斷裂、斷板、錯(cuò)臺(tái)、唧泥等病害，降低了使用性能，車輛行駛在上面會(huì)有跳車、噪聲大等不適感。新路道路斷面不變，結(jié)構(gòu)層（由上到下）為：4 cm細(xì)粒式改性瀝青混凝土AC13-C（玄武巖）+黏層瀝青+6 cm中粒式瀝青混凝土AC-20C+2 cm砂粒式改性瀝青混凝土AC-5（應(yīng)力吸收層）+黏層瀝青+改性防裂貼。

3.2 利用彎沉值分析道路病害種類

對(duì)于表面無破損或角隅處破損很微小的板塊可采用貝克曼梁法對(duì)每一塊混凝土板塊進(jìn)行彎沉檢測。首先對(duì)所有板塊在圖紙上進(jìn)行編號(hào)，將彎沉值標(biāo)在圖紙上，再針對(duì)破損情況在圖紙上描述。通過檢測能反映水泥混凝土板塊三個(gè)方面的性能狀況：（1）整體承載能力，主要通過板中彎沉測試和剛度組成分析計(jì)算下承層的彈性模量來反映。（2）板角脫空情況，通過板角彎沉測試，根據(jù)彎沉值來判斷。（3）接縫傳荷能力評(píng)價(jià)，通過跨過橫縫的兩個(gè)彎沉傳感器計(jì)算彎沉差的傳荷系數(shù)。

3.3 水泥混凝土路面板塊碎裂、斷板、掉角板的處理

對(duì)于明顯破損嚴(yán)重，喪失承載力的斷板、角隅斷裂板采用整板破碎下挖，根據(jù)基底承載力情況，回填18 cm級(jí)配碎石墊層，澆筑18 cm貧混凝土底層，再澆筑24 cm面層混凝土（抗彎拉強(qiáng)度不小于4.5 MPa）。新澆筑的水泥混凝土與老混凝土同標(biāo)號(hào)或高一標(biāo)號(hào)。新澆筑的面層混凝土與四周老的混凝土相連時(shí)，要在老混凝土板植入拉桿、傳力桿，保證新老混凝土結(jié)合良好。

3.4 板底脫空的處理

根據(jù)水泥混凝土路面板板角單點(diǎn)彎沉值的大小進(jìn)行判斷板底的脫空情況，并進(jìn)行相應(yīng)的處理（見表 1）。

表1 水泥混凝土路面彎沉值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]

（1）單點(diǎn)實(shí)測彎沉值Lr≥40時(shí)，將水泥板破碎后重新澆筑，可按照本文第3.3節(jié)進(jìn)行處理。

（2）單點(diǎn)實(shí)測彎沉值20≤Lr＜40時(shí)，對(duì)水泥板進(jìn)行鉆孔壓漿處理，注漿完成養(yǎng)護(hù)三天后，進(jìn)行單點(diǎn)彎沉檢測。如果20≤Lr＜40時(shí)要重新壓漿，注漿完成還要進(jìn)行彎沉檢測，達(dá)不到要求則要進(jìn)行破板處理或地基深層壓漿處理。

（3）單點(diǎn)實(shí)測彎沉Lr﹤20時(shí)，水泥板可不進(jìn)行處理。但是相鄰板塊彎沉值差超過6（0.01 mm），要進(jìn)行注漿處理。

3.5 對(duì)于脫空板采用壓漿處理

每塊板5孔，孔邊距板邊距離為0.5 m，呈梅花狀布置（見圖 1）。

圖1 鉆孔壓漿示意圖（單位：mm）

壓漿順序從沉降量大的地方開始，由大到小，由遠(yuǎn)及近。鉆孔深度應(yīng)穿透基層達(dá)到底基層中，注漿壓力控制在1～3 MPa，并停留3～5 min。壓漿時(shí)當(dāng)漿液從接縫處或另一注漿孔冒出，就可認(rèn)為完成該孔注漿，即停止注漿，用木塞堵孔，壓完后養(yǎng)護(hù)三天，然后采用貝克曼梁法測定板角彎沉，必須小于20（0.01 mm）方可視為合格，若彎沉大于20（0.01 mm）時(shí)，做好標(biāo)記，進(jìn)行補(bǔ)孔，重新注漿，直至單點(diǎn)彎沉小于20（0.01 mm），待所注砂漿強(qiáng)度達(dá)到3 MPa時(shí)，方可用水泥砂漿堵孔。

3.6 彎沉值小于20（0.01 mm）的板塊處理

如果橫縫或縱縫處出現(xiàn)啃邊、角隅處掉角等現(xiàn)象，要將角隅啃邊處切割成不小于30 cm的矩形，用風(fēng)鎬破除破損部分，鑿成垂直面，并在鑿好的混凝土槽內(nèi)植筋（30～50 cm）進(jìn)行澆筑混凝土（見圖 2）。

圖2 板角斷裂處理示意圖（單位：mm）

3.7 板縫的處理[2]

在水泥混凝土路面彎沉都達(dá)到要求后，方可對(duì)板縫進(jìn)行處理。正常的橫縫、縱縫（縮縫、施工縫）寬度應(yīng)保證3～8 mm，深度保證30～40 mm，脹縫寬度應(yīng)保證20～25 mm，深度保證30～40 mm。在保證干燥干凈的情況下，用鼓風(fēng)機(jī)將原縫內(nèi)垃圾清除并灌注聚氨酯或硅酮類嵌縫料。

（1）對(duì)于不規(guī)則的裂縫，如溫度收縮縫或沉降縫，在測試彎沉滿足要求的情況下，要對(duì)各種裂縫進(jìn)行修復(fù)。寬度小于5 mm輕微裂縫可采取擴(kuò)縫灌漿，即用切割機(jī)將縫口擴(kuò)寬成8～10 mm縫寬，縫深不超過2/3板厚，清理干凈用路面灌封機(jī)灌注聚氨酯或硅酮類嵌縫料進(jìn)行嵌縫[3]。

（2）對(duì)于大于5 mm的裂縫，一般是因?yàn)槌两挡痪斐?，?yīng)破除板塊。在處理好路基的情況下，澆筑好混凝土路面，并設(shè)置相應(yīng)的拉桿或傳力桿，在新澆筑的混凝土與原混凝土接觸處應(yīng)切槽灌注嵌縫材料。

3.8 防裂貼的鋪設(shè)

縫隙嵌縫材料處理好后，沿著橫縫、縱縫及處理好的裂縫處鋪設(shè)防裂貼（抗裂貼）。防裂貼一般寬50 cm，騎縫鋪設(shè)，它具有以下作用：（1）加筋作用。它具有較大抗拉強(qiáng)度及耐高溫作用，能有效抵消層間裂縫處拉應(yīng)力，限制裂縫寬度發(fā)展，起到加筋作用。（2）消能緩沖作用。它具有良好的低溫柔韌性，裂縫處的拉應(yīng)力通過良好的黏彈性復(fù)合層的擴(kuò)展并逐漸衰減到更寬范圍，能起到吸收拉伸能量的作用，減少溫縮應(yīng)力。（3）隔水防滲作用。防裂貼由瀝青復(fù)合物構(gòu)成，鋪設(shè)在層間裂縫表面，形成一個(gè)完整的隔水防滲層，防止水從縫隙滲透到水泥板底。（4）它具有自黏性能，能與水泥混凝土路面黏結(jié)良好、牢固、無推移（見圖3）。

圖3 防裂貼鋪設(shè)圖

3.9 應(yīng)力吸收層[4]鋪設(shè)

鋪設(shè)完成防裂貼后，在水泥混凝土路面上撒布黏層瀝青，加鋪應(yīng)力吸收層，以消解應(yīng)力，減少反射裂縫的發(fā)生。應(yīng)力吸收夾層采用2 cm厚的SBS改性瀝青AC-5型瀝青砂，其作用主要為降低舊混凝土面層與瀝青加鋪層之間的黏結(jié)阻力，從而減少溫度下降引起的反射裂縫。

經(jīng)過以上每道工序的細(xì)致處理后，最后進(jìn)行瀝青面層的鋪設(shè)。經(jīng)過兩年多的通車運(yùn)行后，泉新路整體效果良好，沒有發(fā)現(xiàn)反射裂縫現(xiàn)象。

4 結(jié)語

舊混凝土路面加鋪瀝青面層形成的反射裂縫的原因是多方面的，本文以具體工程為例，進(jìn)行分析和總結(jié)：施工過程中只要嚴(yán)格按照行業(yè)規(guī)范，嚴(yán)格控制各工序操作水平，就能使反射裂縫延緩發(fā)生并控制在最小范圍內(nèi)。

[1]FTG H20-2007，公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]FTG F30-2003，公路水泥砼路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]FTG/TF30-2014，公路水泥砼路面施工技術(shù)細(xì)則[S].

[4]JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

U418.6

B

1009-7716（2017）10-0048-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.014

2017-04-17

程思勝（1977-），男，江蘇徐州人，高級(jí)工程師，從事道路、橋梁施工技術(shù)管理工作。