公路“白改黑”改造中反射裂缝产生原因和防止措施

谢晓军

中交第一公路勘察设计研究院有限公司广东深圳518049

摘要：我国在道路改建过程中，最常使用的方案为水泥路面的“白改黑”。但是在使用该方案的过程中，反射裂缝是其中最常见的问题，因此为了确保道路改建的质量，一定要了解清楚反射裂缝产生的主要原因和防止措施。本文对反射裂缝产生的原因进行了简要分析，并提出针对性的防止措施，希望可以为城市道路的改建做出一些贡献。

关键词：反射裂缝；裂缝产生

1概述

随着人们经济水平的提高及各行各业的发展，我国道路交通量不断增加，车辆载重也越来越大，给一些早期建设的水泥混凝土路面的使用带来了极大的压力，使得道路整体性能出现了不同程度的变化，常见的有：行车舒适性差、行车速度慢、路面结构承载能力弱等。而这些现象的存在严重影响了我国交通行业的发展，为了提高旧水泥混凝土路面的使用性能，提出了“白改黑”方案。然而对于该方案而言，旧混凝土路面反射裂缝的存在大大降低其改建的质量，因此“白改黑”工程的关键在于防止反射裂缝的产生。

2反射裂缝产生原因和防止措施

旧混凝土层面中接缝或者裂缝附近发生的位移，引起沥青加铺层内产生应力集中现象，进而导致“白改黑”改建工程出现反射裂缝。位移的情况主要分为两种：一种是由于交通荷载过大而引发的竖向剪切位移；另一种则是温度变化引起的水泥混凝土膨胀或者收缩引发的水平位移，这些情况会降低水泥板块接缝处的传荷能力，引起沥青加铺层接缝处中的竖向剪切应力增加，使得接缝上方的加铺层应力开始集中，进而引起反射裂缝的产生、路面面层开始出现开裂、剥落及表面水下渗的情况，大大影响了路面使用的质量。

相比一般的弹性层状体系，在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层，其结构较为特殊，表现在其应力、应变特性的特殊性，根据国内外的研究，从应力消散以及沥青路面加筋两个方面入手，提出了防止出现反射裂缝的措施。

2.1增加沥青层厚度

增加沥青层的厚度可以有效的减少荷载引发的应力，这是因为沥青层厚度的增加导致弯曲刚度加大，同时也会引起旧面板中的温度发生变化。随着沥青层厚度的越大，在罩面层中其温度诱发的拉应力会随着减小，但是沥青层的厚度仍需控制在合理的范围内，防止因厚度过大而影响防止反射裂缝的效果，并造成工程费用的增加。

2.2设置隔离层

设置隔离层也是防止反射裂缝产生的重要手段，即在旧水泥板块及沥青加铺层间加铺有变形能力的隔离层，常见的隔离层有开级配的沥青碎石。该方法在改建工程中较为常用，但其具有一定的局限性，因为沥青碎石的变形能力有限，无法从根本上根治“白改黑”改建工程中反射裂缝的出现。

除了增设沥青碎石隔离层外，在旧水泥混凝土路面及沥青层间铺设橡胶沥青应力吸收层也较为常用。实际项目中，考虑在橡胶沥青层面上铺满单一粒径的石料，并采用胶轮压路机对橡胶沥青进行碾压，当沥青的厚度为石料厚度的3/4时，石料会镶嵌在沥青中，从而形成路面上的结构性支撑。此时形成的碎石封层进而转变成路面的应力吸收层，应力吸收层可以有效的缓解混凝土板块与沥青罩面层之间形成通缝，从而防止反射裂缝的出现。

2.3加筋沥青层

除了上述方法外，还可以采用加筋沥青层来延缓反射裂缝的产生。加筋沥青层的制作主要是在沥青加铺层的底部加入纤维或者土工织物。然而随着交通行业的发展，加筋沥青路面的材料逐渐由纤维或者土工织物转换为玻纤格栅。玻纤格栅与纤维、土工织物相比，其拉伸强度、延伸率及耐高温性能都较为优异，与沥青混凝土融为一体，大大提高了沥青混凝土的抗弯拉强度，能够有效的延缓反射裂缝的发生。玻纤格栅的应用也存在一定的缺点：在洒粘层油铺筑时，栅格容易粘黏在运料车、摊铺机上。

2.4改善沥青混合料性能

为了提升沥青混凝土的使用性能，考虑在添加一些特殊的改性剂，以此来提高沥青混凝土的抗剪强度及变形能力等。在旧水泥混凝土面板及磨耗层之间铺设改性沥青混合料，可以有效的消减路面的应力集中现象，此时沥青混凝土可以更好的适汽车荷载及温度产生的变形，进而消除反射裂缝的产生。

例如，2005上海普通路桥在建设的过程中就应用了“GOSG”混凝土，该混凝土加入了高粘度沥青改性剂RST。RST试剂一般在170℃的条件下熔化，通常能够直接与沥青进行试用，该试剂能够在较短的时间内均匀的分布在沥青中，提高沥青的性能。“GOSG”混凝土属于半开级配的混凝土，其变形能力较好，再加上RST试剂，混凝土的强韧弹性与可塑性均大大提高，形成了高性能的改性沥青混合料。该沥青混合料其抗低温裂缝的能力、抗高温变形能力大幅提升，有利于增加加铺沥青面层的持久度。经过试验研究表明，“GOSG”混凝土相较于一般的混凝土，其抗剪切能力及抗疲劳能力都有了极大的提高，将该材料应用与加铺结构层中，大大提高了路面防反射裂缝的能力，同时其造价成本适中，施工单位可以更好的节约其施工成本。

目前该技术在改扩建工程中得到了大量的应用，如华东路“白改黑”项目、上海浦东的杨高路改建工程均应用了该项技术，且取得了较好的效果。

2.5原有板块打裂或碎石化

目前改扩建项目中采用碎石化的工程越来越多，即考虑对现状水泥混凝土路面破碎化后再加铺新的路面结构层。旧水泥混凝土路面破碎后可以有效的减少水泥混凝土板块对加铺层的反射裂缝，将水泥混凝土板块破碎成为较小的板块或颗粒的过程称之为破碎工艺。

破碎的路面层对于车辆荷载而言是更为均匀的结构层，同时也是有效防止反射裂缝出现的手段。按照破碎机械设备的不同，通常可以将破碎工艺分为三种：碎石化、震裂压稳及碎裂压稳。其中碎裂压稳及震裂压稳是使用特殊的设备对旧水泥混凝土板块进行破碎，之后在使用胶轮压路机反复进行碾压的破碎工艺，最后进行加铺。当然这两种破碎工艺也存在一定的区别，即震裂压稳破碎的裂缝不太明显，而造成这一结果的因素有许多，如破碎时机械冲击作用的不同。研究表明，对旧水泥混凝土路面使用震裂压稳或破裂压稳的技术处理后加铺沥青混凝土面层，其也会出现反射裂缝的情况，但是相比与不使用这些技术进行处理的结构，其反射裂缝出现的时间和数目都得到了极大的改善。例如，不进行破碎的混凝土出现反射裂缝的时间会提前2-3年，反射裂缝的数量也增加20%左右。从根本上看，震裂压稳及碎裂压稳技术主要是将板块解小，解决脱空板及传荷能力不足的板块，从而使得板块上的水平位移和竖向位移差值减少。与此同时，震裂压稳及碎裂压稳技术相比于碎石化工艺，还是存在许多的不足之处，例如对水泥混凝土路面结构性破坏不彻底，既有混凝凝土路面中的拉杆传立杆等钢筋无法与破坏的混凝土有效分离等。

然而碎石化工艺特别是共振破碎能够弥补这一缺憾，其能彻地消除板块位移，防止反射裂缝的产生。旧水泥板块在碎石化后，采用压路机碾压成形，整体作为路面结构的基层，同时考虑适当增加沥青层面的厚度，进而可以更好的消除反射裂缝的产生。由于利用原面板作基层，减少了对基层材料的使用，节省了砂石等资源的利用，同时减少了传统混凝土旧路面修补法所产生的大量白色建筑垃圾，实现了道路废料的循环利用。

3结语

防反射裂缝的措施作为“白改黑”的关键工艺，其不仅决定了“白改黑”工程施工的质量，同时其防止效果的好坏也影响着工程的使用期限。目前我国对旧水泥混凝土路面改建以及反射裂缝产生的原因和防止措施进行了深入的研究，但是这些研究目前都处于初期阶段，仍需进行更深入的研究。

参考文献:

[1]刘晓忠.路面基层裂缝原因分析及处理[J].黑龙江科学，2015（05）:42-43

[2]高俭.旧水泥路面加铺沥青面层后产生的反射裂缝的防治措施与方法[J].建筑知识.2016,(06):220

[3]屈波.抗反射裂缝技术在水泥混凝土路面改建工程中的应用[J].养护施工与机械2016.（26）:64-66