旧水泥混凝土路面沥青层加铺工程中反射裂缝防治措施.pdf

第2期（总第172期） 2014 年 4 月 CHINA MUNICIPAL ENGINEERING No.2 (Serial No.172) Apr. 2014 98 旧水泥混凝土路面沥青层加铺工程中 反射裂缝防治措施 席 晓 波 （武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430023） 水泥混凝土路面具有材料广泛、强度高、稳定 性好、耐久性强、养护费用低等优点，在城市发展 初期备受青睐。随着城市化进程的加快，初期修建 的水泥路面面临维修问题。目前，在旧水泥混凝土 路面上加铺沥青是最直接、最普遍的改造方式，即 “白加黑”1-2。然而，由于沥青加铺层与旧水泥混 凝土路面材料差异性较大，且旧水泥混凝土面板存 在裂缝和接缝，伴有脱空和错台等病害，都使沥青 加铺层出现反射裂缝，所以如何延缓和防止反射裂 缝是加铺改造成功的关键。 1 防治措施 防止和控制反射裂缝是沥青加铺层重点，主要 有以下几个方案。 1）土工织物夹层及防水卷材，包括聚酯织物、 聚酯无纺织物、防水卷材等。其作用原理与黏胶沥 青应力吸收夹层相同。 2）聚酯玻纤布，系玻璃纤维和聚酯纤维组成 的复合防裂材料。对温度和荷载反射裂缝均有一定 抑制作用。 3）应力吸收层，包含 SAMI、STRATA 等，厚 度为 1 3 cm。其作用为降低旧混凝土面层与沥 青加铺层之间的粘附阻力，减少温度下降引起的反 射裂缝。 收稿日期：2013-11-26 作者简介：席晓波（1975），男，高级工程师，硕士，主 要从事道路交通设计。 摘要：针对旧水泥混凝土路面沥青层加铺工程中容易产生反射裂缝的问题，介绍 3 种常用的防治措施。对不同处 理措施的结构设计参数及施工控制关键技术作全面分析，结合经济性提出 3 种处理措施在城市道路中的适用性。 关键词：旧水泥混凝土路面；沥青层加铺；反射裂缝；防治措施 中图分类号：U418.6 文献标志码：A 文章编号：1004-4655(2014)02-0098-03 DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2014.02.034 4）裂缝缓解层，包括 8 12 cm 厚大粒径开 级配沥青碎石、10 15 cm 厚级配碎石。其作用 为削弱拉应力、拉应变的传递能力，并且能消散、 吸收由交通荷载及温度变化产生的荷载应力和温度 应力。 5）打碎旧水泥路面板，以减少应力集中，碾 压固定，再铺筑半刚性基层以防止反射裂缝。 单从防裂效果来看，方案 4、方案 5 最好，具 备一定补强作用，但是提高现状路面高程，投资较 大 ； 特别是方案 5 对现状管线影响很大。基于城市 道路两侧高程限制因素，以及地下管线复杂，所以 城市道路对方案 4、方案 5 很少采用。 相关研究表明 3-5， 方案 2、 方案 3 防裂效果好， 对现状路面高程及现状管线影响较小，且在国内多 处地方有成功的实施经验，本文着重介绍方案 2、 方案 3 的关键技术，为城市道路旧路改造提供实践 指导。 2 施工关键技术 2.1 聚酯玻纤布 2.1.1 技术指标 聚酯玻纤布是继土工布、土工格栅、聚合物卷 材之后发展起来的一种新型复合土工合成材料。它 具有如下特点 : 延伸率低、没有长期蠕变性 ； 与沥 青相容性和高温稳定性好 ； 化学稳定性好 ； 与热沥 青黏层油形成防水层 ； 可以粉碎和再生使用等。 聚酯玻纤布的技术指标见表 1。 99 2014 年第 2 期 表 1 聚酯玻纤布材料技术要求 性 质数 值测试方法 抗拉强度 /kNm-1 纵向 8JTG E502006 横向 8JTG E502006 断裂延伸率 /% 纵向 5JTG E502006 横向 5JTG E502006 梯形撕裂强力 /N 纵向 35JTG E502006 横向 35JTG E502006 CBR 顶破强力 /N 550JTG E502006 熔点 / 230ASTM D276 沥青吸收量 /kgm-2 1.0ASTM D6140 单位面积质量 /gm-2 125JTG E502006 厚度（2 kPa）/mm 1.2JTG E502006 2.1.2 施工工艺及方法 施工工序 ：底层表面清扫测量拉线喷 洒黏结料（SBS 改性热沥青）铺设聚酯玻纤布 整平推压保养维护铺筑沥青加铺层。在 实施过程中需要注意以下问题。 1）黏结料采用 SBS 改性热沥青，技术指标应 满足 JTG F402004 公路沥青路面施工技术规范 表 4.6.2 要求，用量为 0.8 1.2 kg/m2。 2）为了保证喷洒均匀，一定要保证施工温度 在 170 以上。对于洒布过量处， 可在沥青混合料 摊铺前在其上均匀地撒上石屑， 以免沥青混合料摊 铺压实后表面泛油 ； 对于洒布量太少或局部未喷洒 到位处可刷乳化沥青，边角处可裁剪掉，以免粘结 不牢而导致各种不良现象出现。 3）热沥青喷洒完成后应立即进行聚酯玻纤布 的铺设。聚酯玻纤布铺设队伍要紧跟热沥青喷洒队 伍，以确保在热沥青具有尽可能高的温度下进行贴 布， 使聚酯玻纤布与沥青良好地粘结， 并压实到位， 不得漏压。 4）聚酯玻纤布分为 2 种，一种为全断面铺设； 一种仅铺设裂缝处。横缝铺设宽度为 2.0 m，纵缝 铺设宽度为 1.5 m6。铺设聚酯玻纤布时，搭接方 向应为摊铺沥青混合料方向， 将后一端压在前一端 之下， 这样可以有效地避免打折、 起卷现象的发生。 2.2 SAMI 应力吸收层 2.2.1 技术指标 SAMI 应力吸收层作为一种高弹性低劲度的夹 层，通过单一粒径的石料嵌入橡胶沥青形成一种结 构性支撑，降低基层与加铺层之间的黏附阻力，使 两者易于蠕动、滑移，从而减少温度下降引起的反 射裂缝，降低加铺层底面的荷载，提高路面对疲劳 裂缝、反射裂缝等的抵抗能力 7。 SAMI 应力吸收层集料为单一粒径，推荐使用 的级配范围见表 2，橡胶沥青技术要求见表 3。 表 2 SAMI 应力吸收层级配要求 筛孔尺寸 / mm 13.29.52.360.075 通过率 /%1000 150 50 0.5 表 3 橡胶沥青技术要求 检测项目 180 旋转 黏度 /Pas 软化点（环 球法）/ 针入度 （25,100 g, 5 s）/0.1 mm 弹性恢复 (25 )/% 技术指标1.5 4.052 7425 70 60 2.2.2 施工工艺及方法 施工工序为 ：底层表面清扫喷洒橡胶沥青 撒铺碎石碾压清扫铺筑沥青加铺层。 在实施过程中需要注意以下问题。 1）橡胶沥青洒布量为 2 3 kg/m2， 洒布均匀， 喷洒最大偏差量不应超过规定的 0.2 kg/m2。碎 石采用 9 12 mm 粒径，撒铺量为 15 22 kg/m2， 根据试铺情况确定，以满铺、不散失为宜 ； 针对局 部碎石撒铺量不足的地方，应人工补足。碎石最好 采用油石比 0.3% 0.6% 的普通沥青预裹， 无粉尘。 2）起步和终止位置应铺工程纸，以准确进行 横向衔接 ； 洒布车经过后应及时取走工程纸。纵向 衔接应与已洒布部分重叠 10 cm 左右。撒铺碎石前 应禁止任何车辆、行人通过橡胶沥青层。 3）应采用胶轮压路机进行压实。碎石撒铺后 应立即进行碾压工作，采用 2 台胶轮压路机紧跟同 步碎石车后面，同时碾压 3 遍，从撒铺沥青到碾压 完成应在 10 20 min 内完成。 4）在封层完成后，应对橡胶沥青应力吸收层 进行清扫，以清除多余的和没有粘结的松散碎石， 减少飞石的可能性，防止行车时碎石飞起对行人和 行车造成危害。 2.3 STRATA 应力吸收层 2.3.1 技术指标 STRATA 系统是美国科氏公司专为减少水泥混 凝土路面加铺沥青罩面的反射裂缝而设计开发。其 核心是一种高弹性、不渗透的聚合物改性沥青混合 料层。 STRATA 应力吸收层， 对混合料弹性恢复能力、 防渗及抗疲劳等性能要求高。结合料采用 STRA- TA 专用聚合物改性沥青，其主要技术指标见表 4。 STRATA 沥青混合料的细集料多，生产配合比的变 动小，矿料级配范围见表 5。STRATA 沥青混合料 席晓波：旧水泥混凝土路面沥青层加铺工程中反射裂缝防治措施 100 2014 年第 2 期 的性能指标见表 6 。 表 4 STRATA 应力吸收层结合料的技术指标 检测项目 黏度 ( 135 )/ Pas 针入度 （25 ,100 g, 5 s）/0.1 mm 软化点 / 弹性恢复 （25 ） /% 延度 (5 )/ cm 技术指标 3.085 100 65 80 50 表 5 STRATA 矿料级配范围 筛孔尺 寸 /mm 9.54.752.361.180.600.300.150.075 通过率 /% 100 80 100 60 85 40 70 25 55 15 35 820 6 14 表 6 STRATA 混合料指标范围 试验项目 沥青含量 /% 空隙率 /% 矿料间隙率 /% HVEEM 稳定度 ( T246，60 ) 指标 7. 00. 5 2. 5 16 18. 0 2.3.2 施工工艺及方法 施工工序 ：底层表面清扫喷洒黏层油 摊铺 STRATA 应力吸收层碾压铺筑沥青加 铺层。在实施过程中需要注意以下问题。 1）施工前必须洒布 SBS 改性乳化沥青黏层， 改性乳化沥青不得稀释，采用洒布车机械洒布，洒 布量为 0. 2 0. 3 kg/m2。当气温 10 时，不得 洒布黏层油。 2）STRATA 应力吸收层混合料细集料较多， 故拌和时间较一般沥青混合料长 10 15 s。 3）STRATA 结构层厚度仅 2.5 cm，热量散失 很快，因此施工速度要快，摊铺速度宜为 4 m/min。 4）STRATA 结构层施工温度高，压实后密实， 空隙率小。STRATA 应力吸收层混合料碾压后，路 基上水分蒸发形成水汽后不易释放 , 可能会形成气 泡，因此碾压过程中要检查是否出现气泡，发现气 泡立即刺破， 放出水蒸气， 也可用压路机碾压去除。 5）STRATA 含油量较高，铺层又薄，只有 10 16 t 钢轮压路机用于压实混合料。在碾压时 宜采用静压法紧跟摊铺机碾压，不宜用胶轮压路 机，以免路面泛油或振坏。 3 经济效益分析 拟定道路长度为 1 km，双向 4 车道，车行道 宽 15 m。在道路上分别采用以上 3 种反射裂缝防 治措施，通过成本核算来评价不同处理措施的经济 效益，其经济效益见表 7。 表 7 3 种反射裂缝防治措施经济效益分析 处理措施 聚酯玻纤布 SAMI 应力吸收层 STRATA 应力吸 收层 贴缝满铺 材料参数 热沥青撒铺量按 1.0 kg/m2计 橡胶沥青撒铺量按 2.6 kg/m2计， 碎石撒铺量按 18 kg/m2计 2.5 cm 厚，沥青 用量为 9% 材料单价 / 元m-2 12.528.430.257.5 从表 7 可以看出，每平方米的造价 STRATA 应力吸收层 SAMI 应力吸收层聚酯玻纤布（满 铺）聚酯玻纤布（贴缝） 。 4 结语 针对旧水泥混凝土路面沥青层加铺工程中容易 产生反射裂缝的问题，介绍市场上效果较好的 3 种 防治措施， 从施工工艺及经济性 2 个方面进行对比， 可以得出以下几点。 1）STRATA 应力吸收层为一种沥青混合料， 需进行配合比设计，施工较难，造价较高，较少在 城市道路中应用，可考虑在快速路或交通量大的道 路中使用。 2）SAMI 应力吸收层与聚酯玻纤布（满铺）防 裂效果较好，且单价相差不大，适用在道路等级主 干路及以上的城市道路，根据施工水平、交通量、 工程投入等因素合理选用防治措施。 3) 聚酯玻纤布（贴缝）施工难度小， 且造价低， 适合用在次干路及以下道路等级的城市道路。 参考文献 ： 1 廖卫东，刘洪海，张昌波，等 . STRATA 应力吸收层的级配特征 与施工控制技术 J. 公路，2005（5） ： 13-17. 2 战琦琦，唐伯明，朱洪州，等 . 成渝高速公路白改黑工程反射 裂缝防治效果的调研与分析 J. 公路，2009（12） ： 172-175 3 刘洪，颜赫，景宏伟，等 . SAMI 应力吸收层材料合理组成研究 J. 公路，2013（2） ： 183-188. 4 廖卫东 . 基