胡波

摘?要：本文結(jié)合坦桑尼亞尼雷爾大橋引道工程，首先詳細(xì)闡述歸納反射裂縫形成與原因，然后針對(duì)防治措施，從原材料控制、混合料設(shè)計(jì)和級(jí)配設(shè)計(jì)等方面出發(fā)，提出一種新型應(yīng)力吸收層夾層，并對(duì)其混凝土材料抗彎拉強(qiáng)度和抗壓性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：半剛性基層;反射裂縫;防治

在東非國(guó)家的國(guó)家主干道路中，瀝青路面因連續(xù)施工、表面平整且易于養(yǎng)護(hù)維修等特點(diǎn)得到較廣泛的應(yīng)用，同時(shí)瀝青混凝土道路基層99%以上都是采用級(jí)配機(jī)砸碎石、水泥穩(wěn)定粒料土等半剛性材料，但半剛性基層最大特點(diǎn)為易產(chǎn)生裂縫，并在荷載、環(huán)境溫度等因素共同作用下，基層裂縫會(huì)逐漸擴(kuò)展延伸到瀝青混凝土面層，進(jìn)而形成反射裂縫，影響道路使用性能和使用壽命。現(xiàn)如今，相關(guān)學(xué)者針對(duì)反射裂縫的防治措施進(jìn)行了大量研究與實(shí)踐，其中包括基層預(yù)切縫、增設(shè)土工布加層等方法，本文結(jié)合坦桑尼亞尼雷爾大橋引道工程項(xiàng)目，在應(yīng)力吸收層研究的基礎(chǔ)上，提出一種新型應(yīng)力吸收層夾層，對(duì)應(yīng)力吸收層混凝土材料抗彎拉性能和抗壓性能進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。

一、反射裂縫形成與成因

（一）反射裂縫形成

該項(xiàng)目臨近坦桑尼亞經(jīng)濟(jì)首都達(dá)累斯薩拉姆港口，引道及匝道橋區(qū)域具有車流量大、集裝箱拖車載重大、車速快等特點(diǎn)，路面表面在一定期限內(nèi)出現(xiàn)橫向、縱向裂縫和龜裂等病害，其中較大部分裂縫是屬于反射裂縫，目前反射裂縫主要存在溫度型反射裂縫和荷載型反射裂縫兩種。

（二）反射裂縫成因分析

1、干縮開裂。該項(xiàng)目半剛性基層是由水泥和G15粒料高強(qiáng)度土等材料按照設(shè)計(jì)配合比由路拌機(jī)均勻拌和、碾壓而成，其強(qiáng)度的形成過(guò)程主要依靠大量的水泥物理化學(xué)反應(yīng)。而當(dāng)基層含水率或養(yǎng)護(hù)不足時(shí)，基層材料會(huì)因缺乏水分而使水泥化學(xué)反應(yīng)不充分，其強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而容易因體積收縮而產(chǎn)生開裂。

2、原材料不合格。半剛性基層施工過(guò)程中，原材料不合格或施工不規(guī)范均會(huì)引起路面運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生裂縫。第一是基層粒料土強(qiáng)度低于G15，或者是塑限值（PI）偏高等原材料不合格造成的裂縫。第二是施工過(guò)程中基層材料拌和不均勻、配合比不準(zhǔn)確、拌和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成含水率不足或壓實(shí)不足等因素會(huì)引起基層強(qiáng)度不夠，在車輛反復(fù)作用下，路面極易產(chǎn)生開裂，逐漸延伸擴(kuò)展形成反射裂縫，進(jìn)而影響路表使用性能。

3、瀝青面層過(guò)薄。面層過(guò)薄的路面結(jié)構(gòu)同樣會(huì)導(dǎo)致反射裂縫的產(chǎn)生，相關(guān)研究證明，當(dāng)瀝青面層大于150mm時(shí)，可有效抵制反射裂縫的發(fā)生率，當(dāng)面層較薄時(shí)，在荷載、溫度和濕度等綜合作用下，瀝青層內(nèi)拉應(yīng)力比較集中，易使局部拉應(yīng)力超過(guò)路面結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度，從而產(chǎn)生裂縫。該項(xiàng)目瀝青混凝土面層只有50mm厚。

二、尼雷爾大橋引道工程

（一）工程概況

引道工程包括新建引道和與既有港區(qū)城市道路交叉匝道和改道兩部分組成，設(shè)計(jì)為雙向四車道，共計(jì)5560m。在匝道地勢(shì)較低的區(qū)域設(shè)計(jì)半剛性路基基層。為防治半剛性基層瀝青路面反射裂縫，采用增設(shè)應(yīng)力吸收層抵制反射裂縫的擴(kuò)展延伸，該段路采用一種新型帶有防裂設(shè)計(jì)的夾層結(jié)構(gòu)用于應(yīng)力吸收層。

（二）原材料

1、膠結(jié)材料：為使新型應(yīng)力吸收層具有較高強(qiáng)度和穩(wěn)定性，本項(xiàng)目膠結(jié)材料采用具有較高模量的氯丁橡膠改性乳化瀝青。

2、級(jí)配集料：考慮到新型夾層的應(yīng)力吸收效果，機(jī)砸和天然粒料集料顆粒級(jí)配的組成至關(guān)重要，混合料要形成致密穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，不僅需要具有足夠數(shù)量的粗集料骨架作用，還要有充足的細(xì)集料進(jìn)行填充。集料最大粒徑為13mm，填料為4%的水泥。

3、混合料設(shè)計(jì)：應(yīng)力吸收層的含水量對(duì)其強(qiáng)度和使用性能具有很大影響作用，含水量較小時(shí)，施工和易性很難達(dá)到要求，不利于混合料的攤鋪，且在拌和時(shí)混合料不宜拌和均勻，影響混合料性能;而當(dāng)含水量較大時(shí)，容易造成混合料攤鋪過(guò)程中的稀漿現(xiàn)象，施工完成后路面易出現(xiàn)松散病害，從而影響道路使用壽命。該應(yīng)力吸收層混合料水分主要分為乳液中的水和外加水，根據(jù)室內(nèi)稠度試驗(yàn)，確定應(yīng)力吸收層混合料外加水量控制在4%～6%范圍內(nèi)。

膠結(jié)料的用量同樣是混合料設(shè)計(jì)中的重要因素，最佳瀝青用量的混合料既能最大限度發(fā)揮材料強(qiáng)度，又能節(jié)約資源滿足經(jīng)濟(jì)型要求。根據(jù)達(dá)市大學(xué)實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)濕輪磨耗試驗(yàn)和碾壓試驗(yàn)確定膠結(jié)料最佳用量范圍為13.2%～16.8%。

三、路用性能檢測(cè)

通常認(rèn)為，材料的勁度越小，混合料的抗裂性能越強(qiáng);抗拉強(qiáng)度越大，混合料的破壞應(yīng)變?cè)酱?，即抗裂性越好。合同中AASHTO規(guī)范和 cmL實(shí)驗(yàn)室要求，對(duì)應(yīng)力吸收層材料路用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（一）抗彎拉試驗(yàn)

根據(jù)AASHTO和 cmL要求，采用小梁彎曲試驗(yàn)確定應(yīng)力吸收層瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度和彈性性能。在常溫條件下，應(yīng)力吸收層混凝土材料的抗彎拉強(qiáng)度平均值為1.06254MPa，彎拉應(yīng)變?yōu)?0.38%;實(shí)驗(yàn)室5℃低溫條件下應(yīng)力吸收層混凝土材料抗彎拉強(qiáng)度為1.1693MPa，彎拉應(yīng)變?yōu)?.59%。其強(qiáng)度與普通混凝土相差不大，但應(yīng)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通瀝青混凝土，說(shuō)明該新型應(yīng)力吸收層具有良好得變形能力。

（二）抗壓強(qiáng)度與回彈模量試驗(yàn)

根據(jù)AASHTO和 cmL要求，采用單軸壓縮試驗(yàn)確定新型應(yīng)力吸收層混凝土材料抗壓強(qiáng)度和回彈模量。在常溫條件下，新型應(yīng)力吸收層混凝土材料抗壓強(qiáng)度平均值為2.88MPa，抗壓回彈模量為313.10MPa;實(shí)驗(yàn)室5℃低溫時(shí)新型應(yīng)力吸收層抗壓強(qiáng)度為3.24MPa，抗壓回彈模量為345.63MPa。說(shuō)明該應(yīng)力吸收層較普通瀝青混凝土具有較高的抗壓模量，可推斷出具有良好的抗反射裂縫能力。

四、結(jié)語(yǔ)

半剛性基層反射裂縫的防治，是大幅度提高道路使用性能的重要手段，做好防治措施，可有效延長(zhǎng)道路使用壽命。本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目應(yīng)力吸收層設(shè)計(jì)、施工基礎(chǔ)，從原材料控制、配合比設(shè)計(jì)、混合料設(shè)計(jì)等方面出發(fā)，提出一種新型應(yīng)力吸收層。結(jié)果表明：該新型應(yīng)力吸收層抗彎拉性能與抗拉強(qiáng)度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通瀝青混凝土，可推斷出具有良好的抗反射裂縫能力。

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