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摘要：自上世纪80年代以来，水泥混凝土路面在我国 得到了迅猛发展。近年来，我国现有的水泥混凝土路 面，有相当一部分已接近或超过设计年限，有的虽未 达到设计年限，但由于交通量据增，重载、超载或设 计、施工等方面的原因，而使路面损坏、使用性能下 降。旧水泥混凝土路面行车舒适性差，行车速度缓慢 的现状急待解决，然而至今仍没有成熟而有效的改造 设计理论与实践经验。 本文结合安徽省合宁(合肥一南京)高速公路 改建工程，对旧水泥混凝土路面的沥青加铺层结构设 计，以及经过破碎和固定的旧水泥混凝土路面的工作 机理进行初步探索，以期起到抛砖引玉的作用。
关键词：加铺层、预防、减缓、反射裂缝、路面结构
Abstract: since the 1980 s, cement concrete pavement in our country has developed rapidly development. In recent years, our country's existing cement concrete road surface, a significant number of close to or more than design fixed number of year, though some did not reach the design fixed number of year, but due to traffic according to increase, an overloaded, overload or establish plan, construction and other reasons, and make the pavement, use performance down under. Old cement concrete pavement driving comfort is poor, the present situation of the slow speed presses for solution, but still not mature and effective transformation design theory and practice experience. Combining with the anhui province and better (hefei a nanjing) highway reconstruction projects, and the old cement concrete pavement of asphalt overlay structures set plan, and after a broken and fixed old of cement concrete pavement in the working mechanisms of preliminary exploration to a view to play a valuable role.
Keywords: overlay, prevention, slow, and reflection crack, pavement structure
中图分类号： U416.2文献标识码：A 文章编号：
目前，各国加铺层的设计方法差异较大，原水泥混凝土路面上加铺沥青层的设计方法主要包括有力法，理论法、经验法和半理论半经验法设计法。国外对旧水泥混凝十路面沥青加铺层结构的研究较早，并在大量试验路的基础上提出相应的设计方法，通常应用实验法或半经验法确定厚度。这些设计方法大多以现场试验及室内试验结果为依据．以试验路及对加铺层实际使用状况的调查检测为基础，结合本地区的具体条件确定参数，提出经验公式或没计曲线。
水泥混凝土路面在使用过程中，由于行车荷载和环境因素的不断作用，其使用性能会逐渐衰变。当路面的结构状况或表面功能不能满足使用要求时，需采取措施以恢复或提高其使用性能。
在旧混凝土路面上铺设加铺层，是一项充分利用旧路面剩余强度，可以较长时间内恢复或提高路面使用性能的有效技术措施。混凝土路面加铺常用的有三种方式，分离式混凝土加铺层、结合式混凝土加铺层及沥青加铺层。由于沥青路面具有平整度高，行车舒适、噪音小、施工方便、对交通影响小等优点，在城市混凝土路面加铺改建中应用最广。
1、反射裂缝产生的机理及其防治措施
众所周知，反射裂缝是旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的主要病害,目前尚没有办法杜绝反射裂缝的产生，所有的办法都只能预防及减缓反射裂缝的产生。因此预防及减缓反射裂缝的产生是混凝土加铺层设计的重点。
1.1反射裂缝产生机理
国内外研究一致认为反射裂缝的产生是由于旧混凝土板块的移动造成的，而混凝土板块的移动又主要来源于温度变化和行车荷载的综合作用。由于环境温度变化，混凝土板出现缩胀变形，导致接缝、裂缝处的沥青罩面层产生应力集中，当温度应力超过沥青面层的强度时，沥青面层便产生反射裂缝，这种反裂缝叫做温度型反射裂缝，又叫张开型反射裂缝；当行车荷载作用在接裂缝附近时，除了应力集中外，接缝两侧板块产生较大的竖向位移差，在罩面层中产生较大的剪应力，从而引发反射裂缝和加速裂缝的扩展，这种由行车荷载作用产生的反射裂缝叫做荷载型反射裂缝，又叫剪切型反射裂缝。
1.2、反射裂缝防治措施
从反射裂缝产生的机理可以知道要想预防和减缓反射裂缝的产生，就要从有效控制水泥混凝土面板水平向和竖向位移对沥青加铺层产生的应力，另外也可以通过提高面层材料的强度来预防和延缓反射裂缝的产生。
防治温度型反射裂缝常用的方法有在旧混凝土面层与沥青加铺层之间设置夹层，常用的夹层材料主要有①第一橡胶沥青应力吸收夹层，这是一種高弹性低劲度的软夹层，厚度为10~50mm，其作用为降低旧混凝土面层与沥青加铺层之间的粘附阻力，从而减少温度下降引起的反射裂缝。②土工织物夹层，包括聚丙烯或聚脂物以及聚乙烯、聚脂无纺织物，其作用同橡胶沥青夹层。
防治荷载型反射裂缝常用的方法有，①改善沥青表面层材料性能，使其具有足够的抗变形能力，能够抵抗行车荷载产生的剪切应力。比如SBS改性沥青,沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA),这二种材料都具有良好的高温稳定性和低温抗开裂性能,因此具有较高的抗剪强度; ②适当加厚面层厚度，可有效防止受拉疲劳产生的裂缝，还可以降低车辆荷载引起的剪应力，减少及延缓荷载型反射裂缝的产生,现行《水泥混凝土路面设计规范》中规定沥青加铺层的厚度按减缓反射裂缝的要求确定。高速公路和一级公路的最小厚度宜为100mm，其他等级公路的最小厚度宜为70mm。③在旧混凝土面层与沥青层之间铺设格栅，包括玻璃格栅和金属格栅，格栅的刚度相对较大，对降低加铺层内因温度下降引起的应力和应变作用不如软夹层，但对于降低荷载应力和应变的作用则远大于软夹层。
另外为了有效的防止荷型反射裂缝，在旧路面修补时，就要针对地基、基层受损的部位和接缝失效的部位做重点处理。现阶段大部分混凝土路面缩缝采用的都是假缝型缩缝，荷载在相邻板间的传递主要依靠接缝处混凝土开裂面的集料嵌锁传递，在荷载及温度的反复作用下，板块断裂，接缝传荷能力失效，混凝土板竖向位移加大，导致反射裂缝的产生。因此本人认为在地基、基层稳定的情况下，接缝传荷能力不足是产生荷载型反射裂缝的主要原因之一。为了有效减缓荷载型反射裂缝，在旧混凝土板处理时，要加强接缝的修复，必要时增加传力杆。
此外，亦可采用复合式夹层，如下层为应力吸收层，上层为格栅。
2路面加铺沥青层设计
根据上述分析，以提高面层材料强度、合理设置应力吸收夹层来预防和减缓反射裂缝的原则进行路面加铺层设计，并借鉴成功地区设计经验，采用复合式夹层，路面结构设计如下：
3结语：旧混凝土路面加铺沥青层极大的改善了行车舒适度及适当延长道路使用寿命，广泛应用于公路及城市道路改建中。对于混凝土路面加铺沥青层的改建，应从合理确定沥青层材料及沥青层厚度、设置应力吸收层、处理好旧板块、基层及接缝方面的病害的思路出发进行设计，不过所有的防反措施都只能预防和减缓裂缝的产生，不能彻底杜绝，因此石燕湖大道石燕铺~石燕湖段改建成果，还有待于加铺通车后检验。
参考文献：
1《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG40-2002）
2《公路水泥混凝土路面养护技术规范》JTJ 073.1-2001
3《公路沥青路面设计规范》
4刘荥《水泥混凝土路面改建技术》
5杨斌 等著《水泥混凝土路面沥青加铺层设计与施工》
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：加铺层、预防、减缓、反射裂缝、路面结构
Abstract: since the 1980 s, cement concrete pavement in our country has developed rapidly development. In recent years, our country's existing cement concrete road surface, a significant number of close to or more than design fixed number of year, though some did not reach the design fixed number of year, but due to traffic according to increase, an overloaded, overload or establish plan, construction and other reasons, and make the pavement, use performance down under. Old cement concrete pavement driving comfort is poor, the present situation of the slow speed presses for solution, but still not mature and effective transformation design theory and practice experience. Combining with the anhui province and better (hefei a nanjing) highway reconstruction projects, and the old cement concrete pavement of asphalt overlay structures set plan, and after a broken and fixed old of cement concrete pavement in the working mechanisms of preliminary exploration to a view to play a valuable role.
Keywords: overlay, prevention, slow, and reflection crack, pavement structure
中图分类号： U416.2文献标识码：A 文章编号：
目前，各国加铺层的设计方法差异较大，原水泥混凝土路面上加铺沥青层的设计方法主要包括有力法，理论法、经验法和半理论半经验法设计法。国外对旧水泥混凝十路面沥青加铺层结构的研究较早，并在大量试验路的基础上提出相应的设计方法，通常应用实验法或半经验法确定厚度。这些设计方法大多以现场试验及室内试验结果为依据．以试验路及对加铺层实际使用状况的调查检测为基础，结合本地区的具体条件确定参数，提出经验公式或没计曲线。
水泥混凝土路面在使用过程中，由于行车荷载和环境因素的不断作用，其使用性能会逐渐衰变。当路面的结构状况或表面功能不能满足使用要求时，需采取措施以恢复或提高其使用性能。
在旧混凝土路面上铺设加铺层，是一项充分利用旧路面剩余强度，可以较长时间内恢复或提高路面使用性能的有效技术措施。混凝土路面加铺常用的有三种方式，分离式混凝土加铺层、结合式混凝土加铺层及沥青加铺层。由于沥青路面具有平整度高，行车舒适、噪音小、施工方便、对交通影响小等优点，在城市混凝土路面加铺改建中应用最广。
1、反射裂缝产生的机理及其防治措施
众所周知，反射裂缝是旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的主要病害,目前尚没有办法杜绝反射裂缝的产生，所有的办法都只能预防及减缓反射裂缝的产生。因此预防及减缓反射裂缝的产生是混凝土加铺层设计的重点。
1.1反射裂缝产生机理
国内外研究一致认为反射裂缝的产生是由于旧混凝土板块的移动造成的，而混凝土板块的移动又主要来源于温度变化和行车荷载的综合作用。由于环境温度变化，混凝土板出现缩胀变形，导致接缝、裂缝处的沥青罩面层产生应力集中，当温度应力超过沥青面层的强度时，沥青面层便产生反射裂缝，这种反裂缝叫做温度型反射裂缝，又叫张开型反射裂缝；当行车荷载作用在接裂缝附近时，除了应力集中外，接缝两侧板块产生较大的竖向位移差，在罩面层中产生较大的剪应力，从而引发反射裂缝和加速裂缝的扩展，这种由行车荷载作用产生的反射裂缝叫做荷载型反射裂缝，又叫剪切型反射裂缝。
1.2、反射裂缝防治措施
从反射裂缝产生的机理可以知道要想预防和减缓反射裂缝的产生，就要从有效控制水泥混凝土面板水平向和竖向位移对沥青加铺层产生的应力，另外也可以通过提高面层材料的强度来预防和延缓反射裂缝的产生。
防治温度型反射裂缝常用的方法有在旧混凝土面层与沥青加铺层之间设置夹层，常用的夹层材料主要有①第一橡胶沥青应力吸收夹层，这是一種高弹性低劲度的软夹层，厚度为10~50mm，其作用为降低旧混凝土面层与沥青加铺层之间的粘附阻力，从而减少温度下降引起的反射裂缝。②土工织物夹层，包括聚丙烯或聚脂物以及聚乙烯、聚脂无纺织物，其作用同橡胶沥青夹层。
防治荷载型反射裂缝常用的方法有，①改善沥青表面层材料性能，使其具有足够的抗变形能力，能够抵抗行车荷载产生的剪切应力。比如SBS改性沥青,沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA),这二种材料都具有良好的高温稳定性和低温抗开裂性能,因此具有较高的抗剪强度; ②适当加厚面层厚度，可有效防止受拉疲劳产生的裂缝，还可以降低车辆荷载引起的剪应力，减少及延缓荷载型反射裂缝的产生,现行《水泥混凝土路面设计规范》中规定沥青加铺层的厚度按减缓反射裂缝的要求确定。高速公路和一级公路的最小厚度宜为100mm，其他等级公路的最小厚度宜为70mm。③在旧混凝土面层与沥青层之间铺设格栅，包括玻璃格栅和金属格栅，格栅的刚度相对较大，对降低加铺层内因温度下降引起的应力和应变作用不如软夹层，但对于降低荷载应力和应变的作用则远大于软夹层。
另外为了有效的防止荷型反射裂缝，在旧路面修补时，就要针对地基、基层受损的部位和接缝失效的部位做重点处理。现阶段大部分混凝土路面缩缝采用的都是假缝型缩缝，荷载在相邻板间的传递主要依靠接缝处混凝土开裂面的集料嵌锁传递，在荷载及温度的反复作用下，板块断裂，接缝传荷能力失效，混凝土板竖向位移加大，导致反射裂缝的产生。因此本人认为在地基、基层稳定的情况下，接缝传荷能力不足是产生荷载型反射裂缝的主要原因之一。为了有效减缓荷载型反射裂缝，在旧混凝土板处理时，要加强接缝的修复，必要时增加传力杆。
此外，亦可采用复合式夹层，如下层为应力吸收层，上层为格栅。
2路面加铺沥青层设计
根据上述分析，以提高面层材料强度、合理设置应力吸收夹层来预防和减缓反射裂缝的原则进行路面加铺层设计，并借鉴成功地区设计经验，采用复合式夹层，路面结构设计如下：
3结语：旧混凝土路面加铺沥青层极大的改善了行车舒适度及适当延长道路使用寿命，广泛应用于公路及城市道路改建中。对于混凝土路面加铺沥青层的改建，应从合理确定沥青层材料及沥青层厚度、设置应力吸收层、处理好旧板块、基层及接缝方面的病害的思路出发进行设计，不过所有的防反措施都只能预防和减缓裂缝的产生，不能彻底杜绝，因此石燕湖大道石燕铺~石燕湖段改建成果，还有待于加铺通车后检验。
参考文献：
1《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG40-2002）
2《公路水泥混凝土路面养护技术规范》JTJ 073.1-2001
3《公路沥青路面设计规范》
4刘荥《水泥混凝土路面改建技术》
5杨斌 等著《水泥混凝土路面沥青加铺层设计与施工》
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。