前 言 沥青混凝土面层具有施工周期短、行车舒适等优点。目 前 ,在水泥混凝 土路 面上加铺 沥青层 ,已成 为修复 1日水 泥混凝 土路面的一种可行有效的技术措施。但加铺的沥青混凝土常出 现反射裂缝,易导致面层的开裂和剥落,使表面水下渗,造成路 面损坏。因而合理有效地预防、减少新建路面的反射裂缝尤为 重要 。 1 反射裂缝产生 的原 因 一 般认为,反射裂缝的产生和发展是由于温度变化和行 车荷载及两者综合作用所致 [11。旧水泥混 凝土路面上的沥青加 铺层(简称白加黑路面)是一种特殊的路面结构,应力应变特性 与一般的弹性层状体系有较大的差别。由于接缝的存在 ,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。 车辆行驶经过不连续的板体时,沥青混凝土加铺层中由于裂缝 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最主要的 原因。另外,由于路面暴露在大气中,受气温周期性变化的影 响,沥青加铺层和旧路面板都会缩胀 ,并产生温度应力。由于旧 水泥混凝土路面的应力在接缝处不连续 ,因此沥青加铺层同时 承受它本身以及旧路面所产生的温度应力 ,特别是冬季气温较 低时 ,沥青混凝土加铺层会因为与接缝对应处的应力过大而产 生开裂,形成所谓的温度型反射裂缝。 2 防止反射裂缝 的措 施 旧水泥 混凝 土路面上加铺沥青 面层 ,由于水泥混凝土 面 板本身强度较高,将其做为基层 ,这种路面结构强度更有保障, 关键是防止反射裂缝的产生。目前,防止反射裂缝还处于探索 阶段,常用的防治措施大致有以下几方面。 2.1旧水泥混凝土路面修补 对于脱空板 、有裂缝的板 ,以及角隅断裂、错 台等均进行 修补。根据国内外多年来对旧水泥混凝土路面加铺改造的经 验,对于防治反射裂缝的结构层 ,无论是加筋的还是应力消散 收稿 日期 :201卜 O5一O3 作者简 介 :王冠欣 (1968-),女 ,山东文登人 ,毕 业于西安 公路 学院(现 为长安大 学),学士 ,高级工程师 ,国家注册一级建造师。 类的(例如改性油毡 、玻璃纤维格栅 、土工布、粘结间断层以及 SMA结构等),都是针对或者说更有效于水平向位移 ,而各种措 施对于竖向位移都显得无能为力。而竖向位移的弯沉值到底控 制为多大,才能达到既解决问题又经济可行,目前尚无指标可 参照。因此,在改造过程中,可根据旧水泥混凝土板块的单点实 测弯沉值控制竖向位移,对板块进行逐板测量调查 ,逐板把关 控制进行修补。 2.2应 用改性沥青油毡和玻璃 纤维 土工格栅作为中间层 改性沥青油毛毡具有耐高温的特性,在沥青混凝土摊铺 时不会熔化于沥青混凝土 中或老化变质 ,能够承受高温时压路 机碾压。选用改性沥青油毛毡能有效地减少地表水通过旧水泥 混凝土板接缝下渗入土基,同时又能减少地下水通过旧水泥混 凝土板间接缝进入加铺层而浸湿加铺结构层材料,降低无机结 合料处治的粒料层强度,延缓沥青面层出现剥落和松散 ,延长 加铺层结构使用寿命。利用改性沥青油毡的变形能力对消散水 平向应变和传递竖向荷载能起到一定的作用,延缓反射裂缝的 产生。玻璃纤维格栅是一种能增强公路路面性能的新型优 良土 工基材,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,近年来被并广泛应用于沥青路面。作为刚度 大的硬夹层应用在沥青罩面层中,其作用是抑制应力,释放应 变 ,同时作为沥青混凝土加筋材料 ,提高加铺层结构的抗拉和 抗剪能力 ,从而达到减少裂缝的目的。玻纤格栅对于降低加铺 层内因温度下降引起的应力和应变作用不如橡胶沥青应力吸 收夹层 、土工织物等软夹层,但对于降低荷载产生的应力和应 变的作用则远大于软夹层。使用玻纤格栅,可有效地改善路面 结构应力分布 ,抵抗 和延缓 由路 面基层裂缝 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。沥青罩面层 中使用玻纤格栅后,其在沥青面层中可起到骨架作用。沥青混 凝土中集料贯穿于格栅间,形成复合力学嵌锁体系,限制集料 运动 ,增加了沥青罩面层中的横向约束力,沥青面层中各部分 彼此牵制,防止了沥青面层的推移,从而起到抵抗车辙的作用, 同时由于玻纤格栅的应用 ,使得沥青混凝土的拉伸强度大大提 高,可以抵抗住较大的拉应力而不致发生破坏。另外,即使因为 局部区域产生裂纹,使裂纹发生处的应力过于集中,但经玻纤 格栅的传递而逐渐消失,裂纹不再会发展成裂缝。它还具有很 高的耐热性和优异的耐寒性、强度大、模量高 、化学稳定性好、 耐腐蚀、膨胀系数低等优点。
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