旧水泥路面沥青罩面层病害及改进技术综述
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【摘 要】本文介绍了旧水泥混凝土路面沥青罩面层的主要病害为反射裂缝，阐述了沥青罩面层产生反射裂缝的病害机理，分析了国内外防治反射裂缝措施的现状，提出了几种防治和减少沥青罩面层反射裂缝的有效措施。
【关键词】水泥路面；沥青罩面层；反射裂缝
0.引言
随着交通建设的发展，我国许多公路进入到维修、保养期，很多水泥混凝土路面面临大修和改建，在旧路面上直接加铺沥青罩面层是现在旧水泥路面大修和改建主要方式。在旧水泥路面上加铺沥青罩面层后，能够消除原有接缝的不利影响，改善路面的使用功能，不仅提高了路面的承载能力，延长了路面的使用寿命，而且提高了路面服务水平；同时，加铺沥青层还具有施工迅速，对交通影响小等优点，所以在旧水泥混凝土路面上加铺沥青罩面层的这种措施得到了越来越广泛的应用。
但是由于原水泥混凝土路面板接缝与裂缝的影响，加铺沥青层后经常会产生反射裂缝的问题。反射裂缝对沥青罩面层使用性能影响并不大，但开裂后受环境因素影响会进一步发展，并影响基层和面层，缩短沥青面层的使用寿命，因此，延缓与减少反射裂缝的发生和发展是旧水泥路面沥青加铺技术的关键。
1.旧水泥路面沥青罩面层病害机理
旧水泥混凝土路面沥青罩面层在使用一定时间后会产生反射裂缝，反射裂缝是由于旧水泥混凝土路面板接缝或裂缝附近的位移引起接缝或裂缝上方沥青罩面层内出现应力集中造成的。旧水泥混凝土路面板的裂缝和接缝处不能承受拉（弯拉）应力及剪应力（或抗剪能力较低），沥青罩面层承担了该处大部分的拉（弯拉）应力或剪应力，在交通荷载及温度的反复作用下，沥青罩面层就会产生反射裂缝。
沥青罩面层反射裂缝的扩展模式主要有两种：张开型反射裂缝及剪切型反射裂缝。温度及交通荷载作用是引起反射裂缝的两大因素。
1.1张开型反射裂缝
温度变化使得路面结构产生两种变形，第一种是由于年温度变化使得接缝处沥青罩面层及水泥混凝土路面板产生收缩而引起的张开型反射裂缝。在寒冷的冬季，旧水泥混凝土板产生收缩变形，在接缝（或裂缝）处宽度变大，由于旧水泥混凝土面板与沥青罩面层之间的粘结力，而带动加铺层出现收缩变形，在沥青罩面层底部水泥混凝土板接缝或裂缝处产生应力集中，当拉应力超过沥青罩面层本身的强度时，加铺层就会出现裂缝，第二种是由于昼夜温差导致温度在各结构层中的不均匀分布，且不同材料具有不同的热膨胀系数，造成水泥混凝土板及沥青罩面层的收缩及翘曲而导致加铺层产生的张开型反射裂缝。
1.2剪切型反射裂缝
交通荷载主要引起加铺层的剪切型反射裂缝。由于旧水泥混凝土面板中接缝（或裂缝）的存在，当车轮荷载经接缝（或裂缝）时，旧路面的驶进板先向下弯沉，随后驶离板向下弯沉而驶进板回复，因而接缝（或裂缝）两侧的板端出现位移差，使接缝（或裂缝）上方的沥青罩面层经受较大的剪切应力，此剪切应力如超过沥青罩面层的抗剪强度，在接缝（或裂缝）处的沥青罩面层便会出现剪切型反射裂缝。
2.防治沥青罩面层病害措施
2.1国内外防治措施现状
为防止及减少沥青罩面层反射裂缝，美国、英国、法国及日本等国家，对水泥混凝土路面加铺沥青路面技术和方法进行了大量研究，并取得了较为丰富的研究成果。有些成果已在实际工程中得到应用，并取得了较好的效果，如美国联邦公路局（FHWA）于1970年提出了一个减少沥青罩面层反射裂缝的庞大研究计划NEEP-10。1988年美国沥青协会对减少反射裂缝行之有效的三种方法进行了总结：在加铺前对水泥混凝土路面板断裂及稳固、对沥青混凝土加铺层锯缝和填缝及沥青混合料外掺橡胶粉等。
与国外相比较，我国在沥青罩面层设计的理论和方法方面的研究以及相应的维修技术都较为落后，但我国的公路研究者们很早就在减少反射裂缝方面做过很多的分析研究，国内的同济大学、长安大学、东南大学等高校及一些科研单位从20世纪80年代开始就相继开展了这方面的研究，并结合实体工程铺筑了大量的加铺层试验路，主要方法有：增加沥青罩面层的厚度，选用优质沥青及掺入纤维等阻裂材料，设置土工合成材料、钢丝网或橡胶沥青夹层，对半刚性层进行预切缝并加铺土工织物处理，以及对旧水泥混凝土路面板进行断裂稳固处理等。这些理论方法对解决我国的水泥混凝土路面加铺沥青路面过程中的反射裂缝问题都具有指导性意义。
2.2防治技术措施
2.2.1玻璃纤维土工格栅
玻璃纤维土工格栅又称玻纤网，是一种新型的增强路面结构的土工基材，具有抗拉强度高、延伸率小、无蠕变、抗老化、耐腐蚀、高温稳定性好、与沥青混合料的相容性好等特点。在沥青罩面层中使用玻纤格栅，可发挥其高强度、高模量的特点，能够降低接缝处局部粘结层抗剪阻力及粘结力并起到加筋作用，使粘结层形成应力吸收膜，在加铺层与水泥混凝土板之间构成缓冲层，隔离水泥路面板接缝处因温度及轮载变形的突变，将反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向，有效地避免应力集中，改善路面结构应力分布，减少了应力突变对沥青面层的破坏。所以在旧路接缝（或裂缝）处合理地使用玻纤格栅，有助于抵抗和延缓由于旧水泥混凝土路面接缝（或裂缝）引起的沥青混凝土路面反射裂缝的发生。
2.2.2 Strata应力吸收系统
Strata反射裂缝应力吸收系统是由美国科氏材料公司为了延缓水泥混凝土路面沥青罩面层反射裂缝而开发的。该系统的核心是Strata反射裂缝应力吸收层，它是一种高弹性、不渗透的聚合物改性沥青混合料层。由于Strata应力吸收层的低温粘弹特性及高温稳定性能十分优良，所以当旧混凝土路面因温度变化而发生膨胀时，应力吸收层不会产生高温推移拥包和低温裂缝，这样就防止底部开裂而引起沥青表面出现的裂缝，延缓了沥青路面出现裂缝的时间，延长了沥青路面的使用寿命。
2.2.3大粒径沥青混合料裂缝缓解层
通常所说的大粒径沥青混合料（LSAM）是指含有矿料的最大粒径为25-53mm的热拌沥青混合料，通常混合料含有25%-35%的连通空隙。
大粒径沥青混合料中大粒径矿料多、沥青含量少、空隙率大，这种多空隙结构可有效地阻断裂缝尖端的扩展路径，削弱拉应力、拉应变的传递能力，并且能消散、吸收由交通荷载及温度变化所产生的荷载应力和温度应力。大粒径沥青碎石混合料收缩系数较小，其大粒径、多空隙结构具有较大的塑性变形能力，可充分吸收接缝释放的应变能，减小接缝处加铺层的应力集中，从而延缓反射裂缝向上扩展的速度。
2.2.4混凝土破碎技术
当旧水泥混凝土路面的结构损坏较严重，断板率较高，对损坏板进行修复后再采取其它措施已不经济时，可以对旧水泥路面板进行破碎之后再加铺沥青结构层。根据路面状况及工程实际，应用专用的水泥混凝土破碎机，将面层板破碎成碎块，随后使用压路机在碎块上碾压数遍，使混凝土板坐落在基层上，与基层顶面之间无空隙。由于板块尺寸减少，温度下降时的收缩位移大大降低，因此降低了加铺层的拉应力。同时，接缝和裂缝两侧板块弯沉量和弯沉差也随板块尺寸的减小而降低，这样就减少和延缓了加铺层中反射裂缝的发生与发展，本文对混凝土破碎技术的研究主要是指水泥混凝土路面的碎石化技术，即将混凝土路面破碎成细小的颗粒。