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浅谈道路“白改黑”反射裂缝的控制技术公路工程专业二级注册建造师继续教育培训班结业论文培 训 座 位 号： 11 姓 名： 孟敏 联 系 方 式：工 作 单 位： 湖南天际工程建设有限责任公司 日 期： 2015年07月02日 浅谈道路“白改黑”反射裂缝的控制技术摘要：针对城市道路水泥混凝土路面改造成沥青混凝土路面(俗称“白改黑”)的反射裂缝问题，总结了国内外“白改黑”反射裂缝处理方法，重点介绍了破碎稳固技术的应用，同时对新技术作了一定的阐述。关键词：白改黑 反射裂缝 破碎稳固技术 旧水泥混凝土一、引言水泥混凝土路面稳定性好、刚度大、使用寿命长，但在其长期使用过程中很多水泥混凝土路面出现严重损坏,影响了道路通行能力，也使得路面的养护工作任务越来越重。因此目前很多接近或超过设计年限的“白色路面”都通过改建、扩建成为性能更优越的黑色沥青混凝土路面，即所谓的“白改黑”。其造价较低,施工方便,交通影响小,同时能有效地改善原水泥混凝土路面的行车条件,“白改黑”已成为国内外常采用的重交通水泥路面修复措施1。但是当旧水泥混凝土（PCC）路面加铺沥青混凝土层后,路面会变成刚柔共存的复合结构路面，此时在温度和交通荷载的作用下,沥青加铺层在原有接（裂）缝处极易出现裂缝,即出现反射裂缝。反射裂缝的发生会严重影响到沥青加铺层的使用寿命,从而造成“白改黑”工程的失败2。反射裂缝是“白改黑”工程的常见病害和主要问题,如何控制与防止反射裂缝已成为旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计与研究的关键技术。二、国内外研究现状对于旧水泥混凝土路面沥青加铺层的反射裂缝,国外早在20世纪30年代就对其产生的机理进行了研究,并尝试采取各种防治措施。通常认为,温度应力引起反射裂缝的产生并参与了最初的扩展,而荷载应力加速了裂缝的进一步扩展3。基于反射裂缝机理的研究，国内外研究人员先后尝试了各种方法和材料来防止或延缓反射裂缝。这些方法归纳起来主要有以下五种4。1、旧水泥板块的直接修补旧水泥混凝土路面直接加铺沥青混凝土面层,目的为降低板块在形成荷载作用下的竖向变形和板块间不均匀弯沉差的出现，但改措施的效果有限,首先它对温度型反射裂缝基本无作用,其次由于此处治方法不能完全消除板块间弯沉差异,而且注浆区域原来就是基层病害区,其注浆强度在水等作用下会逐步下降。国内很多“白改黑”工程均采用了对旧板块处治,但是仍然出现了反射裂缝等病害。2、设置应变吸收夹层在旧水泥混凝土路面和加铺层之间设置夹层5，可以使沥青层底面应力或应变因离开应力集中的接缝或裂缝端部而减低,同时改变了加铺层的抗拉和抗剪能力。这种结构一般设置于加铺层底部,其目的是减少裂缝尖端的拉应力,起到应力缓解和加筋作用。如橡胶沥青应力吸收层，这种方案本质上就是消除水泥混凝土板缝处的应力集中，把被加罩的沥青混凝土面层由应力产生的微小形变传递给低模量的隔离层，隔离层隔离了加罩层的形变，从而起到了吸收应力的作用。3、增加沥青层厚度增加沥青层厚度会延长反射裂缝扩散到顶面的距离,同时增加路面结构的弯曲刚度,降低接缝处的弯沉量和弯沉差。根据断裂力学的观点,增加加铺层厚度可以明显减少裂缝尖端应力,因此能够延长加铺层厚度。但是增加到一定厚度,防治反射裂缝的效果不明显,也不经济。4、设置裂缝松弛、延缓层在沥青加铺层和旧水泥混凝土路面之间设置一层由开级配沥青碎石混合料或水泥稳定碎石组成的裂缝缓解层。5、破碎稳固技术国内外的研究表明,采用以上措施只能推迟早期裂缝产生的时间，不可能彻底消除反射裂缝。为了彻底消除沥青加铺的反射裂缝,获得性能良好、长寿命的沥青路面,旧水泥混凝土路面板块最好采用更彻底的破碎稳固技术。破碎稳固技术采用专用的路面破碎设备将水泥面板破碎成小块,并经过重型压路机碾压稳定,消除了水泥板块的竖向位移6，能有效地防止反射裂缝的发生,特别适合严重破碎的水泥路面加铺沥青罩面层。破碎稳固技术7主要包括冲击压实、打裂压稳以及碎石化三种技术。碎石化改造技术是利用特殊的施工机械(如多锤头水泥混凝土破碎机),将旧水泥混凝土路面彻底打碎,完全消除原路面的病害,释放板下空洞的隐患,将打碎的水泥混凝土面板压实后作为基层或底基层,再加铺新的面层。5.1破碎稳固技术控制反射裂缝的原理温度应力和荷载应力是反射裂缝产生的主要因素。欲控制反射裂缝，须从温度荷载和行车荷载两个方面考虑。破碎稳固技术将水泥板块充分破碎,使原来45m的水泥板破碎成30100cm的碎块,然后用重型压路机碾压,使水泥碎块压实稳固。水泥板块尺寸的减小大大降低了温度变化时的收缩位移,从而降低了沥青层底拉应力，防止或抑制温度型反射裂缝底产生，而经过重型压路机碾压后，水泥板块与基层紧密接触，避免了脱空出现，故最大程度地消除了板块间的弯沉差，从而降低了沥青层垂直剪应力，降低了荷载型反射裂缝产生的可能性。特别是经过碎石化处理后的水泥板块，其力学行为类似于级配碎石。破碎后的水泥板经过压实稳定后，具有很高的剪切强度和抗车辙能力，其荷载传递性能是一般级配碎石的1.53倍。因此，在其上直接加铺沥青混凝土面层，类似于国外经常采用的柔性基层沥青路面，这样可以从根本上解决旧水泥混凝土路面沥青加铺层的反射裂缝问题。5.2破碎稳固技术的考虑因素对于各种破碎技术需要考虑的主要因素有：旧水泥混凝土路面的破损状况、地基条件和经济性8。采用破碎稳固技术时，须对原有路面进行调查与评价来确定破碎稳固技术是否适用，否则将造成加铺工程的失败或影响经济性。但是各个地区的路面结构、地基条件、旧路面破损状况存在很大的差异，因此确定各种破碎技术是否适用非常困难。水泥板破碎尺寸过大，不利于控制反射裂缝；破碎尺寸太小又会造成结构强度的过度丧失。因此确定旧水泥板破碎尺寸需根据结构性和功能性两方面综合考虑。旧水泥板破碎后会破坏其整体性，造成该结构层次的结构强度大幅度降低。同时这个结构层次的模量受破碎程度、压实状况、原水泥板厚度和破损情况等影响，变化较大。而这个层次的承载能力直接决定了以后路面的使用性能。因此如何合理、准确地评价水泥板破碎后地承载能力是非常必要的。三、防反射裂缝新工艺1、开槽：对已存在于水泥路面上的裂缝进行开槽处理形成凹槽，所述凹槽的截面优选呈类似U形。开设的凹槽槽宽优选控制在5cm，槽深优选控制在4cm5cm。本发明的处理方法通过开设较宽的凹槽，在以后水泥板干缩、温差变形应力下，作用面积相应增大，充分分散应力，减小了单位面积的应力破坏强度。本工序细分为切缝、炮缝开口、废渣清除和外运，以每个工作日完成2000米的工程量所需要的人机料消耗如下表：步骤细部工序完成工程量人员设备材料开槽切割2000米5组10人6台切割机切割机油料：30L/台班炮除2组6人小货车一台、风炮机一台风炮机油料：60L/台班废渣清除、外运1组3人拖拉机一台2、粘结：在步骤（1）开设的凹槽的内壁涂覆粘结剂，以每个工作日完成2000米的工程量所需要的人机料消耗如下表：步骤细部工序完成工程量人员设备材料缝的处理清缝2000米1组2人吹风机一台油料：20L/台班灌底、涂边1组5人液化气灶一套、气3瓶每米1.5公斤改性沥青3、填料：在经步骤（2）处理后的凹槽内填充高弹性沥青混合料并压实；此项技术通过开槽较深并且填充了后续的高弹性沥青混合料后，相当于增加了沥青层厚度，因此反射裂缝产生并延伸至路表的时间将大大延长。以每个工作日完成2000米的工程量所需要的人机料消耗如下表：步骤完成工程量人员设备材料高弹性混合料填充2000米/工作日2 组8人料车一台、夯机4台12吨混合料、夯机：50L/台班 上述的水泥路面加铺沥青层时裂缝的处理方法，关于高弹性沥青混合料优选主要由以下质量份数的组分配制而成：70#A级基质沥青 100份；改性剂 510份；软化剂 15份；增塑剂DOP 510份；稳定剂 13份。上述的水泥路面加铺沥青层时裂缝的处理方法，所述改性剂优选为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（简称SBS）。上述的水泥路面加铺沥青层时裂缝的处理方法，所述增塑剂优选为邻苯二甲酸二辛酯（简称DOP）。上述的水泥路面加铺沥青层时裂缝的处理方法，所述软化剂优选为芳香烃含量在80%以上的芳香烃油。上述的水泥路面加铺沥青层时裂缝的处理方法，所述稳定剂优选是由质量比为1（815）的硫磺和碳黑混合而成。上述的高弹性沥青混合料其中SBS、DOP和硫磺为主要活性成分，而芳香烃油和碳黑为辅助原料，芳香烃油主要用于促进SBS发育和提高沥青延度，而稳定剂主要起稳定储存的作用。本发明优选填充的高弹性沥青混合料适应变形能力很强，能够适应裂缝两边水泥板的伸缩位移，使用的沥青温度敏感性适宜，沥青软化点65，低温5延度40cm、弹性恢复性能85%，冬季低温下仍然具有弹性，同时强度方面也能承载上面加铺沥青层的荷载压力；同时采用油石比8%的AC-5/SUP-5级配，使得整个混合料具有很高的抗拉应力效果同时强度方面也能满足道路要求，实测60动稳定度1500次/mm，其能承载水泥板荷载及温差变形，能抵抗或大大缓解反射裂缝产生。在加铺橡胶板、铁丝网后能进一步缓解反射裂缝的产生。四、结束语反射裂缝是“白改黑”工程的常见问题。为了能够更好地控制反射裂缝,对于严重破损的水泥路面,应考虑采用破碎稳固技术。而应当引起注意的是旧水泥板破碎后其整体性将遭到破坏,结构层次结构强度将大幅下降，同时该结构层次的模量变化较大。这些问题在沥青加铺层结构设计时应给予充分重视。总之,“白改黑”是一个系统工程,必须根据实际情况综合考虑各种防反射裂纹措施适用性和经济性,同时努力提高沥青加铺层材料的抗裂性能,重视对基层和土基的加固处理,才能取得较好的效果。参考文献：1谢利华.浅谈城市道路“白改黑”反射裂缝控制技术J.山西建筑,2009,35(1).2杨德生.水泥路面沥青加铺层反射裂缝成因及分析J.西部交通科技,2009,(2).3焦新海,周行春.半刚性路面反射裂缝防治措施研究综述J.重庆交通学院学报,1998,(1).4赵晓雷,孟祥海.控制加铺层反射裂缝旧水泥混凝土路面处置