闫 广 文

(山西省公路局大同分局，山西 大同 037006)



应力吸收层在白改黑路面工程中的应用

闫 广 文

(山西省公路局大同分局，山西 大同 037006)

通过对某旧水泥路面病害的调查分析，提出了两种路面设计方案，阐述了在旧水泥混凝土与沥青加铺层之间设置应力吸收层的方法，并对橡胶沥青应力吸收层的性能特点进行了介绍，指出其能有效抑制反射裂缝的产生。

应力吸收层，沥青，混凝土，路面

0 引言

由于荷载应力和温度应力的作用，经过多年的使用，且都已达到大修年限，路面出现了沉陷、断板、角隅破碎、唧泥、拱起、磨损、露骨、错台、裂缝、坑洞修补损坏等各种病害，为了恢复路面的使用性能，并合理的利用旧路剩余能力，就需要多方比较选取合理的改造方案，由于旧水泥混凝土路面损坏程度不同，需要根据其损坏程度采用不同的改造方案，目前国内外常采用的改造方法有：直接修补更换损坏的混凝土板块，主要适用于破损较少的旧路状况；对损坏的混凝土板块进行更换及修补后，加铺新水泥混凝土面层或沥青混凝土，主要适用于断板率小的情况；对旧混凝土板块进行碎石化处理后再加铺基层，加铺沥青混凝土面层，主要适用于断板率大的情况。沥青路面由于其良好的使用性能，在旧水泥路面的加铺改造中应用越来越广泛。

山西省道积大线积儿岭至阳高K22+270～K56+000段、阳高至三条涧K56+000～K94+950段是该条线路的重要组成部分，对大同市乃至整个山西省的交通建设、经济发展起着重要的作用。近几年来，由于交通量的增加特别是大吨位车辆的增加，致使该路段内的路面出现不同程度的损坏，路面多处出现角隅断裂、路面板断裂、路面蜂窝麻面等。交通堵塞现象时有发生，严重影响干线公路的整体运行能力，并造成了很大的社会反响。

1 对旧水泥路面调查与分析

1.1 现有路面结构

K22+270～K57+000段旧路为水泥混凝土，修建于1999年。旧路结构为：20 cm砂砾垫层上铺筑20 cm三灰碎石基层(石灰粉煤灰水泥)后浇筑25 cm水泥混凝土板块。

K57+000～K97+065段旧路为水泥混凝土，修建于1999年。旧路结构为：20 cm砂砾垫层上铺筑20 cm三灰碎石基层(石灰粉煤灰水泥)后浇筑27 cm水泥混凝土板块。

1.2 路面病害及病因分析

积儿岭至阳高K22+270～K56+000段、阳高至三条涧K56+

000～K94+950段路面主要病害表现为路面多处出现角隅断裂、路面板断裂、路面坑洞麻面等。路面存在较多纵向裂缝，且重载车道(道路左侧)较轻载车道(道路右侧)病害情况严重。

病因分析：所需改造路段原路面修建时间为1998年和2000年，道路修建时间较长，由于道路超载、交通量增加，且路基沉降引起的道路纵向裂缝、角隅断裂、路面板断裂等病害(见图1，图2)。调查过程中发现破碎板大多产生在相邻板中的各个板角中，首先会有一两块板先出现裂缝，在荷载反复作用下，断裂后的板角很快发展成为严重破碎，并不断扩大直至相邻板块破碎，使破碎板块扩大增多。平行或大致平行路面中心线的纵向裂缝，主要以半填半挖处以及新旧路基结合处产生。相邻板块的纵、横向接缝宽约50 cm范围内，接缝处混凝土的开裂、断裂或成碎屑形成接缝破碎，坑洞的产生大多因为混凝土原材料中的砂石材料混进小泥块或杂质，在车辆反复荷载作用下而引起的。路面磨损甚至露骨现象也很多，主要与砂石材料中的含泥量及砂偏细等有关外，还与水泥有关。

1.3 路面状况调查和评定

该路段为水泥混凝土路面，首先应对旧水泥混凝土路面进行病害调查，划分出病害类型及对相应工程量进行统计，该调查采用人工调查的方法，即人工徒步实地逐板调查，将水泥混凝土路面上的明显病害的类型、数量、特征等一一记录。总结后得出该路面的断板率在11%～15%之间，因此可见，该段断板率不是太大，但坑洞裂缝较多。

1.4 路面钻芯和室内试验

从钻芯可以看出，破碎板、纵横裂缝整体贯通(见图3，图4)，混凝土完好的板块，芯样也是完整的。

2 路面设计方案

采用两种方案进行比较设计。

2.1 方案一

首先更换破碎板为单层钢筋网混凝土板，并对有1道裂缝混凝土板及板与板之间的缝进行灌封处理，裂缝及纵横缝采用橡胶玛脂应力吸收带粘贴，然后加铺1.5 cm橡胶应力吸收层，最后加铺(4+5)cm沥青混凝土，上下面层之间设置粘层。

对破碎混凝土面板必须进行更换的方式处理，因其已经丧失整体性，不具备抗弯拉能力。为提高水泥面板的整体协同受力性能，新浇筑水泥板中应配设单层钢筋网片。通过板角弯沉检测方法对行车道两侧(左前、左后、右前、右后共4个点)进行脱空检测后进行评定，采用注浆方式加以处理。全线也有几处高填方处出现沉陷段，路基沉降段采用注水泥粉煤灰浆稳定方式进行处理。注浆施工中应合理控制注浆压力，避免压力过大导致相邻路面出现拱起。

由于混凝土面板，在车辆、温度等荷载作用下，产生破损变形，且基本全部在破损、裂缝处释放，旧混凝土路面的纵横向裂缝以及板块的纵缝、横缝等裂缝和接缝较多，而裂缝顶面的沥青层不足以抵抗变形在裂缝处集中释放所产生的拉应力和剪应力，沥青混凝土结构层加铺后,下面为水泥混凝土，刚柔结合，两种材料性能相差比较大，在温度及荷载的作用下，产生水平以及竖向位移，旧水泥板上的接缝和裂缝就会传递到沥青混凝土加铺层上，当传递上的拉应力超过了沥青混凝土结构层的抗拉强度时，沥青混凝土结构层也会在与旧水泥混凝土面板所对应的裂缝、接缝处产生裂缝，裂缝并向接缝处两侧一定距离延伸，最终导致同一位置处出现裂缝。

旧水泥混凝土路面加铺沥青层主要解决的问题是反射裂缝的产生，为了有效防止裂缝的产生，国内一般采用以下几种方法：增加沥青层厚度、设置橡胶沥青应力吸收层、土工织物类应力应变吸收薄膜夹层、加纤维织物、土工网沥青层，设置石屑、砂隔离层以及碎石化处理等，但由于不同方法适用条件不同，并且与旧路状况有关，根据病害不同，采用不同的方案，可以有效的抑制和减缓反射裂缝的产生，通过分析比较以及参考以往的资料分析研究，本项目最终确定采用设置橡胶沥青应力吸收层。

2.2 方案二

对旧混凝土板进行碎石化处理后，加铺(4.0+5.0)cm沥青混凝土+20.0 cm厚水泥稳定碎石基层。

2.3 方案比较

1)碎石化是一般适用于旧混凝土路面破碎面积较大，并丧失了整体承载能力，已不能达到结构强度的要求时所采用的一种最终处理方法，整体挖除不利于环保且费用也较大，压浆等处治方式已不能恢复其使用功能并且造价较高效果也不是很好。根据检测结果目前原路面强度较好，应用碎石化较为浪费。

2)碎石化原路面板时，由于设备的冲击力影响，会产生反射裂缝，导致道路沿线的其他构造物产生破坏，施工不易控制，且工期长。

3)碎石化原路面会产生严重的环境污染。方案二加铺后使旧路抬高29 cm，对一些限制高度如下穿铁路桥以及大的平交等处，需要另外设计，且为减少占地，修小矮墙，小矮墙的修建不利于行车安全，方案一抬高高度为10.5 cm，可以将原路边石抬高利用。

3 材料要求

橡胶沥青应力吸收层性能特点：

1)抗反射裂缝。

通过对旧混凝土少量的破碎板进行换板处理，并对裂缝灌缝处理，裂缝及纵横缝采用应力吸收带粘贴后的旧路面上铺装橡胶沥青应力吸收层(SAMI)是国际公认的抗反射裂缝最有效的解决方案(见图5)，因为橡胶沥青具有较强的粘性，有效解决加铺层与半刚性路面的粘结问题，并且橡胶沥青与单一粒径的碎石强力粘结，形成约1.5 cm厚弹性良好的防裂层，致使原路面的各种裂缝将很难穿透该橡胶沥青应力吸收层向上传播。

2)抗水损坏。

橡胶沥青应力吸收层，可以作为一个良好的防水层，用量较大的橡胶沥青在旧水泥混凝土形成防水保护层，可以有效的防止雨水的下渗。

4 结语

在旧水泥路面沥青加铺结构中，应力吸收层介于旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间，对于反射裂缝的抑制，其效果显著，因此，无论是从应力吸收层材料特性还是从其结构特性来看，都能有效减少沥青加铺层的应力集中现象，抑制反射裂缝的产生，延长新加铺面层的使用寿命，取得良好的经济效益和社会效益。

[1]JTG D50—2006,公路沥青路面设计规范.

[2]JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范.

The application of stress absorbing layer in white to black pavement engineering

Yan Guangwen

(DatongBranch,ShanxiHighwayBureau,Datong037006,China)

Through the investigation and analysis on an old cement pavement disease, this paper proposed two kinds of design schemes, described stress absorption layer setting method between old cement concrete and asphalt overlay layer, and introduced the performance characteristics of rubber asphalt stress absorbing layer, pointed out that it could effectively inhibit the production of reflection cracks.

stress absorbing layer, asphalt, concrete, pavement

1009-6825(2015)21-0129-02

2015-05-19

闫广文(1971- )，男，工程师

U416.2

A