摘要：依托上海市A30高速公路舊水泥混凝土路改造工程實例，通過對防治反射裂縫方案的選擇、材料性能試驗并結合加鋪層施工工藝來對舊
摘要：依托上海市A30高速公路舊水泥混凝土路改造工程實例，通過對防治反射裂縫方案的選擇、材料性能試驗并結合加鋪層施工工藝來對舊水泥混凝土路面瀝青罩面層防治反射裂縫的辦法進行研究。材料性能試驗結果表明：采用玻纖格柵加筋后瀝青混凝土的整體穩定性比原瀝青混凝土有較大提高，具有更好的防裂性能。本文還因地制宜地對施工工藝進行了精心制定。加鋪罩面層建成后，有關單位的檢測數據表明，通車一年多的試驗路及相關路段路面使用狀況良好，均未出現反射裂縫。說明合理的防治反射裂縫方案選擇與嚴格的施工工藝結合起來是防治反射裂縫的有效辦法。
上海市將建立一個便利、快捷，與市域其他道路、外省道路有良好銜接的高速公路網，其服務水平、可達性要實現“153060”目標。上海市A30高速公路即以此為建設大背景。A30工程在中遠期將承擔很高比例的重載集裝箱貨車交通，而現有的水泥混凝土路面的承載能力、路面破損狀況均不能滿足高速公路設計標準。因此對工程進行路面加鋪設計，在充分利用已建工程的基礎上進行路面改建。
1反射裂縫分析
近10年來，各國對“白加黑”路面反射裂縫產生氣理進行了大量的研究，并得到了基本一致的共識：反射裂縫的形成和發展是一個連續的過程，面板接縫或裂縫可以看成原始的缺陷；在車輛通過接縫或裂縫時，加鋪層受到2次剪切1次彎曲，過程是連續的，由于原路面的裂縫和接縫處無抗剪能力，本來應由原裂縫或接縫承擔的應力轉移到加鋪層當中，從而在裂縫上方的加鋪層中產生應力集中，導致加鋪層在此處沿原裂縫開裂反射。國內外針對反射裂縫問題提出了許多處理措施，各種措施具有不同的優缺點，其主要特性對比如表1。
同時大量的研究都指出，反射裂縫不可能消除，只是出現得遲早而已。在水泥混凝土路面上成功鋪筑瀝青混凝土面層，將反射裂縫的出現時間、頻率降至最低值，延長路面使用壽命，是本工程的一個研究重點。根據研究，結合國內外成功的經驗，擬采用在舊水泥混凝土路面與瀝青混凝土加鋪層之間設置高強度和高模量的玻纖格柵的方案，對瀝青混凝土面層進行加強處理。2材料性能試驗
2．1土工格柵材料性能試驗
試驗段擬采用玻璃纖維格柵來防治反射裂縫。與聚酯和聚丙烯纖維格柵、土工布相比，玻纖格柵具有以下優點：抗拉強度大，在20℃時的彈性模量是瀝青混凝土彈性模量的20倍，能將反射裂縫應力由垂直方向轉為水平方向，從而增強瀝青混合料的整體抗拉強度。有研究還表明模量越大，越有利于降低加鋪層的溫度應力；延伸性低，具有很高的抗變形能力，斷裂時的延伸率小于4％；高溫穩定性良好，物理化學性能穩定，玻璃熔點在1000℃左右，保證了其在高溫攤鋪時的穩定性；與瀝青混合料相容性好，保證其與瀝青混合料之間不產生滑動；嵌鎖和限制作用好，瀝青混合料中的集料能穿過玻纖格柵結構，形成一個復合的力學嵌鎖體系，并能提高傳荷能力，減少變形。經試驗檢測，東南玻纖格柵物理力學性能如表2所示。
2．2防水卷材材料性能
防水卷材既能阻止地下水及水泥混凝土路面板縫的水進入新加鋪瀝青混凝土層，又能防止反射裂縫的產生。通過比選，擬采用的防水卷材為YN一自粘型彈性體瀝青路橋用防水卷材。材料具有的特征有：抗老化性能好，具有良好的低溫柔韌性，具有極好的不透水性，抗腐蝕性好，抗穿孔性好，粘結性好，施工方便，輕易修補。通過直剪試驗，可以確定不同溫度下不同層間接觸條件時的粘結性能。試驗結果如
表3。
2．3土工格柵加筋試驗評價
為了對土工格柵加筋設在瀝青底部進行試驗研究，選用不切口試件參照已有試驗方法，對土工格柵加筋瀝青混凝土進行彎曲試驗。為考慮溫度的影響，選擇0℃和－10℃兩種試驗溫度，進行試驗比較。未加土工格柵試件用1號表示，底面鋪設土工格柵試件用2號表示。試驗結果繪于圖1中。
由彎曲試驗可知，在加載初期，2號試件的應變增長較快，消耗的能量較大，其相應的應力值小于1號試件相同時刻的應力值。隨著加荷時間的延長，土工格柵承受拉應變，使混凝土的應變速率減小，此時應力增長較快，且由于土工格柵的存在，2號試件破壞應變較1號試件增大一倍多，說明加筋瀝青混合料所需的能量大。根據彎曲試驗的應力一應變曲線，破壞時應變能U由彈性應變能和塑性應變能兩部分組成，可通過積分求得。從表4中可以看出，在O℃時，2號破壞時應變能比1號大42．1％，－10℃效果更明顯，應變能大180．6％。因此土工格柵加筋瀝青混凝土的整體穩定性比原瀝青混凝土有較大提高，具有更好的防裂性能。
3、防裂措施的施工工藝
試驗路原為一級公路，寬32m，四車道，擬改建為六車道。加鋪后的路面結構如圖2所示。由于道路拓寬，存在新老路基結合問題，在制定防治反射裂縫措施時不僅要考慮舊水泥混凝土板上瀝青混凝土加鋪層的反射裂縫問題，同時需考慮新老路基處由于沉降差異引起的裂縫問題。
3．1加鋪層厚度確定
有限元分析表明：適當增加加鋪層厚度對防治反射裂縫是十分有效的，但當罩面層厚度大于12cm時再增加厚度對防治反射裂縫效果并不顯著，也不經濟。根據有關研究和工程實例，10cm左右的加鋪層厚度能有效防治或延緩荷載型和溫度型反射裂縫，并且經濟合理。
3．2試驗路施工工藝
施工前預備工作。
第一階段試驗路整個施工工序包括：板底注漿、填縫料換填、防水卷材鋪設、找平層鋪筑、土工格柵貼鋪、SMA瀝青加鋪層鋪筑。由于施工期間溫度較低，且陰雨天氣較多，在施工之前把握好未來天氣變化情況，制定相應的施工進度。注漿。
根據路況調查，在綜合考慮對漿液要求的基礎上，再加上經濟分析，本試驗段采用配比為：水泥：粉煤灰：水＝1：O．7：O．8，添加0．5％的SN一Ⅱ早強減水劑。注漿前后都進行了彎沉測量，并通過鉆芯取樣，以保證舊水泥混凝土板的地基強度達到設計要求。清縫、更換填縫料。
根據路況調查，接縫處的損壞較嚴重，填縫料損失較多。因此在進行加鋪之前，需對填縫料進行換填。清縫后，需重新在縫內壓入背襯帶。最后進行聚氨酯填縫料的配料、攪拌和灌縫。鋪設防水卷材。
鋪設防水卷材時應非凡注重其與舊板的粘結程度，這主要受舊板干凈程度及潮濕程度影響。首先清掃接縫兩側，然后采用專用的清潔劑在接縫兩側50cm范圍內涂刷，以提高粘結強度。清潔劑表面干燥后，即可鋪貼防水卷材。使卷材平坦地鋪貼在舊水泥混凝土板上，同時，用橡皮壓碾按卷材縱向鋪貼方向壓實。防水卷材鋪貼后，嚴禁車輛在其上轉彎、掉頭。試驗段南側的縱向和橫向接縫全部鋪貼寬度為33cm的防水卷材，而北側除縱縫鋪貼防水卷材外，在主點彎沉大于0．2mm和差異彎沉大于O．06mm的接縫處鋪貼防水卷材。灑布粘層瀝青。
為保證瀝青混凝土加鋪層與舊水泥混凝土板的良好聯結，在找平層鋪筑之前，應灑布一定的粘層瀝青。粘層瀝青采用乳化瀝青，用量控制在0．3～O．5kg／m。之間。鋪筑瀝青找平層。
在乳化瀝青完全破乳之后施工瀝青找平層，可采用瀝青砂或稀漿封層材料。在施工前，對路面標高重新測量一次。攤鋪時，控制不同的松鋪厚度，對本層頂面高程進行嚴格控制。基質瀝青采用國產70號石油瀝青。養護成型后厚度為5～7mm，因此其最大公稱粒徑為4．75mm，集料石質為湖州輝綠巖，屬中封層。它的干礦料攤鋪量為5～8kg／m2。乳化瀝青用量為干礦料質量百分比的10％～12％。瀝青稀漿封層施工后應立即施工玻纖格柵和瀝青混凝土面層，間隔時間過長會影響粘接質量。鋪設土工格柵。
鋪設土工格柵關鍵在于與上下層的緊密粘結，不能滑動。試驗段采用的土工格柵帶自粘膠，可直接在已平整的找平層上鋪設。格柵鋪設采用汽車改裝的專用設備進行鋪設，壓路機碾壓一遍。格柵搭接距離為縱向接頭時搭接距離不小于20cm，橫向搭接距離不小于15cm。攤鋪瀝青混凝土時，運料車不能在格柵上調頭或轉彎，以免損壞玻纖格柵或引起局部起拱現象。鋪設的土工格柵為單層，即鋪設在舊水泥混凝土板上瀝青砂找平層與AC-20瀝青混凝土加鋪層之間。最后分兩層攤鋪瀝青混凝土加鋪層。應該注重的是，上述各道工序應盡量選擇在較好的天氣進行，否則輕易造成防水卷材與舊水泥混凝土板、土工格柵與整平層和加鋪層之間的不完全聯結，影響材料的粘結強度和路面結構的整體強度。防水卷材和土工格柵的鋪設都建議由該公司的熟練工人來進行，以保證施工質量。而保持施工現場的清潔也是不容忽視的問題。
4、小結
舊水泥混凝土板塊之間接縫或裂縫引起的加鋪層反射裂縫問題仍是目前路面工程中的一個難題，本文重點從防裂材料的選擇、材料性能試驗、施工工藝的角度出發，對防治反射裂縫的技術進行研究。本文研究成果運用于上海A30東南郊高速公路中的水泥混凝土路面加罩瀝青混凝土面層工程。該路通車一年多后，2005年12月有關單位采用先進的車載全自動檢測設備，對試驗段與相鄰路段進行全面和系統地測量和檢驗。調查結果表明，路面總體使用狀況良好，沒有出現反射裂縫，進一步的檢測還將繼續進行。 |