水泥稳定碎石基层沥青混凝土路面反射率裂缝的防治

摘要：分析水泥稳定碎石基层沥青混凝土路面中反射裂缝的机理，比较国内外工程实践中常用的处理措施，提出了反射裂缝的措施，观察了其初期效果，得出了一些结论。

关键词：水泥稳定碎石基层；沥青混凝土路面；反射裂缝

中图分类号： U416 文献标识码： A 文章编号：

1.前言

水泥稳定碎石是由粗、细级配集配与一定水泥和水拌和而成的一种砼，其水泥用量较普通砼低。水泥稳定碎石是一种优良的基层类型，它具有抗冲刷性好，强度高、承载力大的整体性好的优点，适用于重载交通和的大交通量公路（比如“京沪高速公路”等），在水泥稳定碎石基层沥青混凝土路面结构（LC-AC）中，基层能提供稳定的支撑作用，面层则提供良好的使用性能。

水泥稳定碎石的刚性相对较大，在温度和荷载的综合作用下，易产生裂缝，且会逐渐向路面表面发展。完全杜绝这种裂缝的产生是不现实的，只能采取措施来延迟裂缝的发生时间和减小开裂程度。因此，反射裂缝处理得如何直接影响着水泥稳定碎石基层沥青混凝土路面的使用品质。为推广水泥稳定碎石基层的应用，研究良好的减缓和减轻反射裂缝的措施具有重要的意义。

2.早期破坏的特征

例如：某道干线公路结合科研项目修筑了水泥稳定碎石、贫水泥混凝土和微剂量级配碎石3种基层(共计10.2km)类型的沥青混凝土路面，2009年12月1日建成通车。目前，水泥稳定碎石和贫混凝土基层沥青混凝土路面结构( 共计8.13km)效果良好；而微剂量水泥级配碎石路段，经过低温和降雨后，部分路段出现了网裂、唧泥和沉陷等破坏。公路的破坏特征为：（1）降雨后破坏面积增多,重车、超载车多，破坏明显；（2）网裂处伴随有沉陷，一般先出现唧浆；（3）通过对现场开挖发现，唧浆处细料多，水泥未形成水泥石，料较湿，孔隙较大，网裂处表面细料较少，表面基本不透水。

3破坏原因分析

3.1反射裂缝产生机理，在水泥稳定碎石基层沥青混凝土路面结构中，水泥稳定碎石基层受到来自底基层（或垫层）、自重和相邻板的约束。由于水泥稳定碎石是水硬性材料，在失水干燥的过程中会产生收缩，进而产生收缩应力。在干缩应力和温度应力的共同作用下，水泥稳定碎石基层即产生裂缝。再加上水泥稳定碎石基层中本身具有的接缝，就形成了产生反射裂缝的隐患。

3.2由于温度和湿度的变化，水泥稳定碎石基层中的裂缝会随之扩大或缩小。而由于交通荷载的作用，会使裂缝竖向错动。在温度与交通荷载的综合作用下，裂缝会逐渐延伸，最终贯穿整个沥青混凝土面层。有关研究表明：温度应力引起反射裂缝的产生与最初的发展；荷载应力则主要加速裂缝的发展。

3.3温度较低，采用乳化沥青浸渍土工布时，由于乳化沥青没有完全脱水就进行沥青混凝土上面层施工，导致防水土工布与沥青混凝土上、下层黏结差，在行车荷载的水平力的作用下导致沥青混凝土面层产生网裂。

3.4综上所述，可以看出影响反射裂缝产生与发展的因素主要有：水泥稳定碎石基层与沥青混凝土面层之间的层间粘结状况；水泥稳定碎石基层的性能参数，包括厚度、长度、接缝宽度、胀缝特性等；沥青混凝土面层结构参数与材料参数等。其中，由于温度应力引起的反射裂缝的产生主要取决于层间的结合条件、沥青混凝土层的抗变形能力和厚度、水泥稳定碎石基层的长度、已有裂缝和接缝的宽度及水泥稳定碎石的线形收缩系数。

4.防止反射裂缝产生的措施

4.1锯横缝

在沥青混凝土面层上，对准水泥稳定碎石基层上的接缝位置锯切横缝，在横缝内填入封缝料，保持有效地密封，防止水或异物进入，从而减缓反射裂缝的向上延伸速度。在20世纪90年代，美国东北部12个州的锯缝和灌缝的工程实践表明，这种方法效果较好。但要求对横缝有效地密封，否则还会引起其他病害，可结合铺设土工布织物来处理，效果更佳。

4.2加厚沥青混凝土面层

采用较厚的沥青混凝土面层，一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，减少层内的弯曲应力和剪应力；另一方面，裂缝从底面反射到顶面需要经历的距离较长，这样可以延长路面的使用寿命。国内外的一些代表工程实践表明采用较厚的沥青混凝土面层对年延缓裂缝的反射有较好的作用。比如，京津唐高速公路采用厚度为15～20cm；日本东名高速公路采用厚度为25～30cm；奥地利Brennner高速公路采用厚度为40cm.但很突出的是采用这种方案的经济代价高。在我国因考虑经济代价，一般不采用。

4.3设应力吸收层

通常采用有橡胶沥青混合料组成的高弹性低劲度夹层，厚度为10～50mm，模量为10～100 Mpa。其作用是改善沥青混凝土面层和水泥稳定碎石基层的层间结合状况。主要减少由于温度引起的反射裂缝，同时也减少应力集中现象，减少来自荷载作用产生的应力。

4.4土工织物

采用聚丙稀或聚酯织物和聚乙稀、聚丙稀或聚酯无织物及玻璃纤维等，置于沥青混凝土层底，既对沥青混凝土起加强作用，而且也是一种防水层。所用粘层沥青必须能填充织物的孔隙。如果基层接缝较宽，又没有填封，便不会有足够的沥青渗入织物，织物也就起不到防水的作用。土工织物的物理力学性能如抗腐蚀、耐热、抗拉强度、顶破与撕裂及变形特性等也满足路用性能的要求。从我国公路建设实践来看，采用玻璃纤维织物的效果比较好。

4.5沥青碎石结构层

这是为了减少水泥稳定碎石基层上沥青混凝土面层的反射裂缝而设计的粗开级配沥青碎石混合料结构层。该层可以作为沥青混凝土面层的下面层。在美国，沥青碎石层约为90mm厚，100%为碎石材料，且混合料中含有25%～35%的连通孔隙。正是由于孔隙率大，使得发生在水泥稳定碎石基层的接缝或裂缝处的竖向相对位移通过该层时不能很快传递到最上面的沥青混凝土面层，从而减少反射裂缝产生的可能性或减缓反射裂缝的发展速度。

比如沪宜公路延伸段胜辛路。反射裂缝的处理采用沥青碎石层和应力吸收层，并用土工织物粘贴于基层切缝上。切缝的间距采取多种方案比较选择，最后采取10m锯缝四道的方案。该方案中沥青碎石的沥青为4.5%，空隙率为12.6%，1～2cm的碎石为45%，0.5～1cm的碎石为35%。在切缝的处理过程中，引用玻璃纤维织物处理，织物宽度约为100cm，骑缝铺贴，两侧各50cm左右，长度不够时，重叠搭接15cm。粘层乳化沥青的用量与土工织物单位面积重量有关，其用量折算为沥青一般为0.6～0.8 KG/M3 。

根据现场实测的情况来看，在沥青砼面层，对应水泥稳定碎石基层接缝上都有程度不同的裂缝反射上来。但在水泥稳定碎石基层上，温缩和干缩都比较小，除接缝处外，路面其他部分尚未发现明显的裂缝。

5.结束语：

结合裂缝的产生机理和反射过程的分析，以及经济性的原则，得出两点结论。第一点：水泥稳定碎石基层的温缩和干缩性能直接影响裂缝的产生。根据裂缝产生机理，温缩和干缩系数越小，裂缝产生的几率也越少，因此沥青混凝土路面的水泥稳定碎石基层，强度不宜过高，模量不宜过大。第二点：沥青混凝土面层的厚度对裂缝反射有明显的影响。沥青混凝土面层越厚，反射到路面表面的时间也就越长，路面的抗反射裂缝的能力就越强。由此可见，对于重载交通道路水泥稳定碎石基层取适宜的强度，及足够的沥青混凝土面层厚度，即可提高承载能力，又可防止或基本防止反射裂缝,或采用锯横缝结合土工织物的做法比较经济适用。

参考文献

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