1、“白改黑”工程反射裂縫防治技術Haiwii2015Special Issues for Highway Cement Concrete Pavement白改黑工程的難點是什么?怎樣進行舊路面檢測與評價？如何進行舊路面處治？防治反射裂縫的措施有哪些?一、背景二、舊路面檢測與評價三、舊路面處治技術四、加鋪層厚度設計五、防治反射裂縫措施提綱一、背景 1 現狀新建和已建水泥混凝土路面：水泥路較好，但噪聲較大、行駛舒適性較差；鋪面損壞嚴重（開裂、沉陷、錯臺、啃邊），使用性能不滿足要求；道路等級較低，有待提高；通行能力不足，需改擴建。橫向開裂交叉開裂塊裂、破碎錯臺啃邊2 問題“白改黑”工程完成不長時間內反

2、射裂縫出現；進一步發展，瀝青面層開裂、破碎，使用性能劣化。反射裂縫反射裂縫進一步發展3 解決方案舊水泥混凝土路面處治（置換、打碎、打裂、碎石化）設置碎石緩解層設置夾層（軟夾層、金屬網、土工格柵）瀝青面層加筋，增加厚度各種措施單獨或聯合使用，防治/延緩反射裂縫。二、舊路面檢測與評價 舊路面彎沉檢測（板角、板邊、板中、接縫兩側）舊路面評價 接縫傳荷能力評價 板下脫空評定舊路面狀況 斷板率 接縫錯臺量1 檢測項目彎沉檢測舊路面板彎沉脫空測點位置示意圖 貝克曼梁法FWD（落錘儀）法2 舊路面評價表 舊水泥混凝土路面接縫傳荷能力分級標準等級優良中次差接縫傳荷系數 / %806080406020平均錯臺量

3、 /mm33771212舊水泥混凝土路面狀況評價包括斷板率、平均錯臺量三、舊路面處治技術 1 處治方法直接加鋪破碎板置換清縫、補封板底注漿錯臺磨平表面清理舊路面碎石化破碎板置換清縫壓泡沫條調料清縫補封嵌縫清潔養護板底脫空注漿修復工藝注漿材料及技術要求注漿機械設備注漿工藝注漿效果評價注漿材料及技術要求注漿材料：水泥基材料（水泥、粉煤灰、外加劑、水）乳化瀝青水泥基復合材料（乳化瀝青、水泥、外加劑、水）技術要求：抗壓強度（3d，5MPa，28d，10MPa）流動度注漿工藝鉆孔注漿養生注漿步驟(1) 注漿板的調查、標識、記錄(2) 注漿孔的布設與鉆孔(3) 注漿材料漿體的制備(4) 監控儀器的架設(5

4、) 施工人員配備(6) 注漿設備(7) 注漿及注漿壓力控制(8) 注漿順序和二次注漿(9) 養生(10) 彎沉檢測注漿流程注漿效果評價接縫錯臺修復工藝錯臺打磨錯臺切補錯臺打磨錯臺切補2 直接加鋪通過破碎板置換、清縫、補封、板底注漿、錯臺磨平和表面清理等措施處治舊水泥混凝土路面板，然后在其上加鋪瀝青面層的改建方法。 優點：舊混凝土路面充分利用 缺點：反射裂縫3 舊路面碎石化打碎壓穩打裂壓穩碎石化當舊水泥混凝土面層損壞狀況嚴重時，宜選用打裂壓穩方案或碎石化方案處治舊混凝土路面，根據公路等級和交通狀況，將處治后的舊路面用做改建路面的基層或底基層。打裂壓穩改建方案，打裂后應使75%以上的舊混凝土板產生

5、不規則開裂，相鄰裂縫形成的塊狀面積為0.40.6m2；碎石化改建方案，破碎后應使75%以上的舊混凝土板破碎成最大尺寸小于400mm的顆粒。 打碎壓穩多錘頭破碎機（Multiple Head Breaker，以下簡稱MHB機）屬“打碎壓穩”類機械，是輪胎自行式設備，其后部有2排重錘，錘重454545kg，前后每對重錘有一套單獨的液壓提升系統為動力，在破碎舊水泥混凝土路面時，重錘按一定規律下落，每重錘下落時可產生1.3811.1 kJ的沖擊能量。 MHB機共振式破碎機屬“打碎壓穩”類機械，其工作原理是由凸輪轉動產生的偏心力在機械與水泥混凝土路面接觸處產生高頻低幅的振動，這種高頻低幅振動能量大部分由

6、水泥混凝土板吸收，從而造成水泥混凝土的解體碎裂。美國Resonant Machins, Inc.公司生產的共振式破碎機PB4，見下圖。 打裂壓穩目前水泥混凝土路面重建中，“打裂壓穩”是采用最多的舊水泥混凝土路面處理方式，其代表性機械為沖擊壓路機。沖擊壓路機碎石化路面銑刨機為礦山機械，用于露天礦的挖掘，近幾年才用于舊路面的重建之中。我國擬引進的美國Trencor公司的RoadMiner系列的路面銑刨機，一次最大銑刨寬度為4.1m，最大銑刨深度為1.5m，可用大面積的水泥混凝土、瀝青混凝土路面結構層的重建，銑刨速度視用戶的集料粒徑要求決定 路面銑刨機表 不同碎石化方式的適用性排序表 機械碎石化類型

7、碎塊尺寸均勻性影響深度環境影響價格簡易碎石化設備集料化56563沖擊壓路機打裂壓穩65151鍘式破碎機打裂壓穩44242多錘頭破碎機打碎壓穩33334共振式破碎機打碎壓穩22415路面銑刨機集料化11-26不同碎石化方式適用性不同碎石化方式適用性排序四、加鋪層厚度設計 1 設計方法補足厚度缺額的設計經驗-力學法設計2 補足厚度缺額的設計美國陸軍工程師部隊（COE）方法依據強化試驗路的觀測和分析結果，于20世紀50年代中期提出了舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層的經驗厚度hov的設計公式，COE在試驗期間觀測到，瀝青加鋪層下的混凝土板在荷載作用下逐漸開裂，并繼續發展到碎裂成0.460.65m2的小塊，隨

8、后路表彎沉隨荷載作用而急劇增長，并在地基內出現剪切破壞。美國AASHTO 方法A為混凝土路面和瀝青面層的當量轉換系數，是混凝土路面板厚度缺額的函數。 A2.2233+0.00153(hdhef)20.0604(hdhef)。 3 經驗-力學法設計AASHTO 2002De Bondt 方法Robert L. Lytton方法Molenaar方法我們的方法經驗-力學法設計I2002年的AASHTO鋪面設計指南（2002 AASHTO Pavement Design Guide）中的加鋪層設計修改為基于力學經驗法的設計方法。 經驗-力學法設計IIDe Bondt的加筋瀝青加鋪層設計是在野外測量、室

9、內測試、理論發展和數學模擬的基礎上形成的。其設計思路為：應用有限元方法，采用斷裂力學理論處理加筋瀝青加鋪層問題，設計模型考慮裂縫/接縫間斷的存在，能預測交通荷載、溫度下降和不均勻的土壤運動的影響；裂縫在加鋪層中的擴展；道路結構的層間滑動；加鋪層底加筋的作用。De Bondt等人用截面單元模型模擬舊路面結構的裂縫/接縫行為，裂縫/接縫的界面剪切勁度Dtt必須來自野外記錄的裂縫的相對運動，其值代表特定環境（速率和溫度）的接裂縫的性能。通過大量研究發現，FWD是目前測量裂縫相對（豎向）運動最合適的工具。De Bondt等人的設計方法，能夠評估各類加鋪層的壽命，所需數據可以通過實地評估和以材料為主的試

10、驗得到。 經驗-力學法設計IIIRobert L. Lytton于1989年基于對彈性地基梁模型的斷裂分析，提出了瀝青加鋪層在交通荷載作用下I型和II型裂縫應力強度因子的計算式，以及溫度荷載作用下I型應力強度因子的計算式，建立了加筋材料受力模型，引入加筋對瀝青加鋪層開裂的影響。在此基礎上，結合Paris疲勞斷裂公式，提出瀝青加鋪層（含加筋）的厚度設計方法。在設計用土工織物加筋瀝青加鋪層時，必須選擇加鋪層厚度d0，織物或格柵承受的最大拉力，條形織物寬度和所用粘層油的數量。由于這些參數選擇相互影響，可以通過迭代過程進行加鋪層優化設計 。經驗-力學法設計IVMolenaar等人于1996年提出一種等

11、效層模型，即將開裂層以下部分結構層（含路基）、開裂層所含結構層及其加鋪層分別等效為一種材料，確定其當量模量，然后按雙層體系（地基、開裂層）進行結構分析，根據Paris公式提出加鋪層設計方法。等效層的模型可分為兩種情況，如下圖所示。 等效層模型經驗-力學法設計V我們的方法，極限狀態方程：五、防治反射裂縫措施 1 工程措施設置夾層 軟夾層 土工織物 土工格柵 金屬網格設置碎石緩解層增加瀝青加鋪層厚度提高瀝青混凝土的抗裂性能2 設置夾層設置夾層應力消散（吸收）夾層（橡膠瀝青、防裂貼和SAMI等）；土工織物（聚丙烯或聚酯織物和聚乙烯、聚丙烯或聚酯無紡織物）；格柵（聚丙烯或聚酯土工格柵、玻璃格柵和金屬格

12、柵）。軟夾層土工格柵層應力吸收軟夾層。可降低混凝土板與瀝青加鋪層之間的粘附阻力，使二者易于蠕動滑移，從而減少溫度下降引起的反射裂縫；同時，由于隔開了接縫（裂縫）端部，它也可以降低瀝青加鋪層底面的荷載應力。無紡織物夾層。主要作用與應力吸收軟夾層相似，而織物由于模量稍高，可對瀝青加鋪層起少量加筋作用。格柵。土工格柵的臨界應力和應變與織物相近。金屬格柵的剛度很大，而剛度大的夾層對于降低瀝青加鋪層內因溫度下降而引起的應力和應變的作用不如軟夾層，對于降低荷載產生的應力和應變的作用則遠大于軟夾層。采用復合式夾層（下層為應力吸收層，上層為金屬格柵），雖可以像軟夾層那樣減少溫度引起的反射裂縫，但仍保留了軟夾層

13、不能降低加鋪層荷載應力的缺點。3 碎石緩解層碎石緩解層碎石緩解層特性（散粒體）如下：容許板伸縮變形容許板翹曲變形接縫不向上擴展因此，設置碎石緩解層可有效防治反射裂縫。4 增加瀝青加鋪層厚度增加瀝青加鋪層厚度減少舊水泥混凝土路面的溫度變化，降低瀝青加鋪層的拉應力；增加路面結構的彎曲剛度，降低接縫處的彎沉差，減少瀝青加鋪層的剪切應力。延長使用壽命，對于較厚的瀝青加鋪層來說，裂縫由加鋪層底部擴展到頂面需要經歷較長的距離，也即可以延長其使用壽命。美國瀝青協會（AI）的研究認為增加瀝青加鋪層的厚度可以降低彎沉量，每增厚1cm密級配瀝青混凝土約降低2%的彎沉量，最高可降低彎沉量達4%5%；當需降低的彎沉量過大時，采用增厚瀝青加鋪層的方式是不經