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【摘 要】通过设计科学合理的沥青砼加铺厚度，及选择合适的预防延缓反射裂缝的措施，在旧水泥砼路面上加铺沥青砼，从而有效延长道路的使用寿命，改善道路的使用品质。
【关键词】旧水泥砼路面；沥青砼加铺层；加铺厚度；反射裂缝
在旧水泥砼面层上加铺沥青砼层是改善其使用性能和提高其承载能力的一项常用措施，具有造价低，施工方便，对交通环境影响小的优点。
1.沥青加铺层的设计要求
加铺层方案设计主要需要考虑以下几个因素：
（1）路面现状对使用性能要求的适应程度。
（2）过去的交通状况和今后的交通需求。
（3）要求设计使用期限和标准轴载累计作用次数。
（4）修建和养护历史。
（5）环境、排水状况、材料等条件。
设计时可根据加铺层设计厚度确定采用一层、双层或多层沥青面层，面层混合料类型的选择参照新建高速公路面层混合料类型选择原则确定。面层可采用SMA、AC等混合料；当结构整体强度不能满足要求时，应在沥青面层与原水泥砼路面层间增加补强层，如水泥稳定碎石、二灰碎石、沥青碎石混合料；当原水泥砼路面错台较严重、线形变化较大时，宜设置调平层，调平层厚度一般不宜超过5cm，可采AC-10混合料或沥青砂。
2.沥青砼加铺层的设计厚度
当采用破碎和固定的方案处理旧水泥砼面层时，加铺层厚度设计时可将破碎的旧面层当做基层，通过弯沉测定反算破碎层的模量值后，可按组合式基层或柔性路面设计方法确定加铺层的厚度。
当采用不破碎法进行原路面处理后再加铺沥青层时，此时，沥青砼加铺层在降低旧砼板荷载应力方面是有限的，旧砼板的应力和弯拉强度在设计中起控制作用，沥青加铺层的厚度主要考虑减缓反射裂缝的问题，其厚度视减缓反射裂缝的措施而定。
对于这种情况下的加铺层厚度设计，目前还没有统一的方法，可按经验法或力学经验法分析确定。经验法是采用补足厚度缺额的概念，利用试验结果建立经验厚度关系式，如美国沥青协会（AI）弯沉法、美国陆军工程师部队（COE）的补足厚度缺额法，AASHTO经验法等；力学分析法则是以弹性地基板或弹性层状体系理论为基础，利用钻孔和弯沉测定得到的结构参数进行分析，并按沥青路面的设计标准（车辙和弯拉疲劳）确定所需厚度。应该说，加铺层成功设计的关键是对旧混凝土面层损坏原因的正确理解分析以及对其结构状况和承载能力的正确估计，而旧面层的损坏状况很复杂，变异性大，这使得加铺层设计需考虑的影响变量多，设计参数也难于正确把握，这种状况使得加铺层设计方法至今仍以经验法为主，且设计结果的把握性不高。规范规定，在稳定的原水泥砼板上加铺沥青层时，对高速公路、一级公路（或中等及中等以上交通）厚度不宜小于100mm，其他公路不宜小于70mm，也是基于经验提出来的。
美国几种主要的沥青加铺层设计的经验公式：
2.1美国沥青协会（AI）经验法
美国沥青协会（AI）认为。当面层接缝或裂缝处的板边弯沉差不大于0.05mm（相当于我国的0.06mm）或板边平均弯沉不大于0.36mm（相当于我国的0.44mm）时（或者是采用灌浆或换板后能达到上述要求时），为减少反射裂缝影响，所需的加铺层厚度取决于旧面层板的水平伸缩量，也即随板长和年平均温度差而异，其建议的沥青加铺层最小厚度为10cm，其他情况下的厚度选用按下表执行。表中年平均温差为最热和最冷月的最大日最高温度和最小日最低温差的30年平均值。同时规定当加铺层厚度超过10cm的可采取其他防止反射裂缝措施以降低加铺层厚度。
2.2 COE经验法：美国陆军工程师部队（COE）采用补足厚度缺额的方法，依据试验路观测和分析结果提出了加铺层厚度设计经验公式如下：
式中： hov—按现有地基承载力和未来交通要求，由新建路面设计方法确定的单层混凝土面层所需厚度（cm）。
hex—旧混凝土面层厚度（cm）。
cb —旧面层板的状况系数，含有细微初始裂缝时取1.0，含有多条裂缝或角隅断裂时取0.75。
F —控制旧面层板在加铺后裂缝进一步发展程度的系数，随交通和路基强度变动取0.6-1.0。
A-混凝土层厚与沥青层厚的当量转换系数，A=2.5；1988年，美国联邦航空局（FAA）将该系数调整为3.0。
2.3 1AASHTO经验法：该法也采用补足厚度缺额的概念确定加铺层的厚度，但放弃了F修正系数的考虑，即不考虑加铺后旧水泥砼面层板的进一步开裂，其经验公式如下：
hov=A（hd-hef）
hef=cbjcbdcbfhex
式中：cbj—考虑损坏接缝和裂缝是否修复的系数，按0.6-1.0取值；
cbd—考虑旧面层是否存在耐久性问题的系數，无耐久性问题时取10，有但未破碎时取0.96-0.99，有少量破碎时取0.88-0.95，严重破碎时取0.80-0.88。
Cbf考虑疲劳损坏程度的系数，少量横向裂缝板（<5%）时取0.97-1.0，较多横向裂缝板（5%-15%）时取0.94-0.96，大量横向裂缝板时取0.90-0.93。
A—混凝土层厚与沥青层厚的当量转换系数，它是混凝土厚度缺额的函数，由下式确定：
A=2.2233+0.00153（hd-hef）2-0.0604（hd-hef）
3.黏层油的选用
黏层的作用在于加强沥青加铺层与旧水泥砼路面的黏结，使两者能完全黏结成一整体，提高面层的杭剪切能力。如果沥青层与旧路面层问没有黏结好，在使用过程中进人水分后，导致面层界面条件发生质的变化。因此，黏层油的洒布是非常重要的。黏层油通常可采用改性乳化沥青、热沥青或改性沥青。室内试验结果表明，三者的黏结效果基本相当。改性乳化沥青施工难度小，目前我国大部分地区都采用改性乳化沥青作为黏结油，但由于受其破乳速度影响，对于工期要求较高的工程中（如改建工程）其应用受一定影响。热喷沥青施工难度较大，一般要求配置专用的喷洒设备，同时热沥青在水泥板上容易流淌且清理困难，因此，黏层油品种的选择时宜结合工程情况、施工技术水平综合确定。 4.预防和延缓反射裂缝
反射裂缝的问题是旧水泥混凝土路面加铺沥青层设计的关键技术问题。反射裂缝是由于旧面板在接缝或裂缝附近的位移引起其上方沥青加铺层出现应力集中所造成的。这种位移包括由于环境温度变化而引起的旧面板的水平伸缩和由于荷载作用而引起的旧面板边缘竖向位移。各地区的温度状况不同、各路段的交通条件和现有路面结构状况也不相同，因而反射裂缝的产生有可能主要是由温度原因引起的，也有可能主要是由于荷载作用引起的，或者是由于温度和荷载共同作用所造成的。对于主要由温度原因所造成的反射裂缝，可以采用降低加铺层与旧面层间黏附阻力以及增加加铺层抗拉强度的措施；对于主要由荷载作用产生的反射裂缝，则应采用降低接缝处板边弯沉量以及增加加铺层混凝土抗弯拉强度和抗剪切强度的措施。为此，应根据沥青混凝土加铺层路段的具体情况和条件，分析出反射裂缝的可能原因，从而有针对性地提出相应的预防或延缓反射裂缝措施。
预防和延缓反射裂缝的措施大致可分为积极的方法和消极的方法，目前主要的措施有：
4.1采用厚的加铺层
增加沥青层厚度一方面可以减少旧面层的温度变化，并降低加铺层的拉应力，另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度降低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切应力，同时厚的加铺层可增加裂缝反射距离。
研究表明，每1cm厚密级配沥青混凝土加铺层约降低2%弯沉量，但太厚的加铺层也是不经济的。
4.2设置裂缝缓解层
当沥青加铺层所需的厚度超过20cm时，其下层可设置沥青碎石混合料作为裂缝缓解层，使旧面板接缝处的弯沉差难以影响到加铺层的上層，从而减少裂缝反射的可能性，可采用的混合料有普通沥青ATB-25， ATB-30或AC-25等，也可采用低级配沥青碎石混合料组成的缓解层，但由于这种混合料有大量的空隙，需妥善处理表面渗水的问题。
4.3设置加筋和隔离层
防裂措施多从加筋和隔离两个方面如手，如玻纤格栅通过加筋作用提高沥青面层的抗裂能力，土工布则主要通过隔离作用，减少基层裂缝的位移或应变对面层的影响。
目前，在全国和昆明近两年道路工程项目中，采用较多的的是设置橡胶应力吸收层：
设置应力吸收夹层是在旧混凝土面层或半刚性基层上与沥青加铺层之间设置应力吸收夹层，可以使加铺层底面的应力或应变因离开应力集中的接缝端部而降低，同时改变加铺层结构的抗拉和抗剪切能力。国外采用较多的橡胶沥青应力吸收层（因厚度很薄。我国称为应力吸收膜），一般称SAMI （Stress Absorbing Membrane interlayer），本质上讲是通过隔离作用，将基层裂缝处位移产生的应力消散（吸收）在应力吸收层内部。从而起到保护面层的作用。
橡胶沥青应力吸收膜夹层实质是一种碎石封层，吸收层材料模量较低，柔韧性和弹性较好，能够弯曲和蠕变，从而释放应力，修复已经发生的裂缝，阻止裂缝的进一步扩展，延缓和减少罩面而反射裂缝的发生。另外，封层碎石在碾压时能够嵌入罩面，防止沿着较厚的橡胶沥青膜形成滑动面。
橡胶沥青应力吸收膜采用分层洒（撒）布沥青和碎石的方法施工。其沥青用量一般2.0-2.6kg/m2。为提高碎石与橡胶沥青的铆附效果，有条件时可通过拌和站对集料进行预裹覆，采用预裹覆的集料时，沥青用量可适当减少。碎石用量一般以满铺为度。
5.结束语
旧水泥砼路面加铺沥青层的理论和方法仍需作进一步研究，力图找到符合国情，切实可行的改造措施。■
【参考文献】
[1]石建霞.水泥路面加铺沥青罩面反射裂缝防治分析.山西建筑，2012（19）.
[2]卢雄强.旧水泥混凝土路面沥青罩面改造研究.湖南大学，2003.
[3]沈金安.美国沥青协会公路路面罩面加层设计规范（MS-17）.中外公路，1987（03）.
【关键词】旧水泥砼路面；沥青砼加铺层；加铺厚度；反射裂缝
在旧水泥砼面层上加铺沥青砼层是改善其使用性能和提高其承载能力的一项常用措施，具有造价低，施工方便，对交通环境影响小的优点。
1.沥青加铺层的设计要求
加铺层方案设计主要需要考虑以下几个因素：
（1）路面现状对使用性能要求的适应程度。
（2）过去的交通状况和今后的交通需求。
（3）要求设计使用期限和标准轴载累计作用次数。
（4）修建和养护历史。
（5）环境、排水状况、材料等条件。
设计时可根据加铺层设计厚度确定采用一层、双层或多层沥青面层，面层混合料类型的选择参照新建高速公路面层混合料类型选择原则确定。面层可采用SMA、AC等混合料；当结构整体强度不能满足要求时，应在沥青面层与原水泥砼路面层间增加补强层，如水泥稳定碎石、二灰碎石、沥青碎石混合料；当原水泥砼路面错台较严重、线形变化较大时，宜设置调平层，调平层厚度一般不宜超过5cm，可采AC-10混合料或沥青砂。
2.沥青砼加铺层的设计厚度
当采用破碎和固定的方案处理旧水泥砼面层时，加铺层厚度设计时可将破碎的旧面层当做基层，通过弯沉测定反算破碎层的模量值后，可按组合式基层或柔性路面设计方法确定加铺层的厚度。
当采用不破碎法进行原路面处理后再加铺沥青层时，此时，沥青砼加铺层在降低旧砼板荷载应力方面是有限的，旧砼板的应力和弯拉强度在设计中起控制作用，沥青加铺层的厚度主要考虑减缓反射裂缝的问题，其厚度视减缓反射裂缝的措施而定。
对于这种情况下的加铺层厚度设计，目前还没有统一的方法，可按经验法或力学经验法分析确定。经验法是采用补足厚度缺额的概念，利用试验结果建立经验厚度关系式，如美国沥青协会（AI）弯沉法、美国陆军工程师部队（COE）的补足厚度缺额法，AASHTO经验法等；力学分析法则是以弹性地基板或弹性层状体系理论为基础，利用钻孔和弯沉测定得到的结构参数进行分析，并按沥青路面的设计标准（车辙和弯拉疲劳）确定所需厚度。应该说，加铺层成功设计的关键是对旧混凝土面层损坏原因的正确理解分析以及对其结构状况和承载能力的正确估计，而旧面层的损坏状况很复杂，变异性大，这使得加铺层设计需考虑的影响变量多，设计参数也难于正确把握，这种状况使得加铺层设计方法至今仍以经验法为主，且设计结果的把握性不高。规范规定，在稳定的原水泥砼板上加铺沥青层时，对高速公路、一级公路（或中等及中等以上交通）厚度不宜小于100mm，其他公路不宜小于70mm，也是基于经验提出来的。
美国几种主要的沥青加铺层设计的经验公式：
2.1美国沥青协会（AI）经验法
美国沥青协会（AI）认为。当面层接缝或裂缝处的板边弯沉差不大于0.05mm（相当于我国的0.06mm）或板边平均弯沉不大于0.36mm（相当于我国的0.44mm）时（或者是采用灌浆或换板后能达到上述要求时），为减少反射裂缝影响，所需的加铺层厚度取决于旧面层板的水平伸缩量，也即随板长和年平均温度差而异，其建议的沥青加铺层最小厚度为10cm，其他情况下的厚度选用按下表执行。表中年平均温差为最热和最冷月的最大日最高温度和最小日最低温差的30年平均值。同时规定当加铺层厚度超过10cm的可采取其他防止反射裂缝措施以降低加铺层厚度。
2.2 COE经验法：美国陆军工程师部队（COE）采用补足厚度缺额的方法，依据试验路观测和分析结果提出了加铺层厚度设计经验公式如下：
式中： hov—按现有地基承载力和未来交通要求，由新建路面设计方法确定的单层混凝土面层所需厚度（cm）。
hex—旧混凝土面层厚度（cm）。
cb —旧面层板的状况系数，含有细微初始裂缝时取1.0，含有多条裂缝或角隅断裂时取0.75。
F —控制旧面层板在加铺后裂缝进一步发展程度的系数，随交通和路基强度变动取0.6-1.0。
A-混凝土层厚与沥青层厚的当量转换系数，A=2.5；1988年，美国联邦航空局（FAA）将该系数调整为3.0。
2.3 1AASHTO经验法：该法也采用补足厚度缺额的概念确定加铺层的厚度，但放弃了F修正系数的考虑，即不考虑加铺后旧水泥砼面层板的进一步开裂，其经验公式如下：
hov=A（hd-hef）
hef=cbjcbdcbfhex
式中：cbj—考虑损坏接缝和裂缝是否修复的系数，按0.6-1.0取值；
cbd—考虑旧面层是否存在耐久性问题的系數，无耐久性问题时取10，有但未破碎时取0.96-0.99，有少量破碎时取0.88-0.95，严重破碎时取0.80-0.88。
Cbf考虑疲劳损坏程度的系数，少量横向裂缝板（<5%）时取0.97-1.0，较多横向裂缝板（5%-15%）时取0.94-0.96，大量横向裂缝板时取0.90-0.93。
A—混凝土层厚与沥青层厚的当量转换系数，它是混凝土厚度缺额的函数，由下式确定：
A=2.2233+0.00153（hd-hef）2-0.0604（hd-hef）
3.黏层油的选用
黏层的作用在于加强沥青加铺层与旧水泥砼路面的黏结，使两者能完全黏结成一整体，提高面层的杭剪切能力。如果沥青层与旧路面层问没有黏结好，在使用过程中进人水分后，导致面层界面条件发生质的变化。因此，黏层油的洒布是非常重要的。黏层油通常可采用改性乳化沥青、热沥青或改性沥青。室内试验结果表明，三者的黏结效果基本相当。改性乳化沥青施工难度小，目前我国大部分地区都采用改性乳化沥青作为黏结油，但由于受其破乳速度影响，对于工期要求较高的工程中（如改建工程）其应用受一定影响。热喷沥青施工难度较大，一般要求配置专用的喷洒设备，同时热沥青在水泥板上容易流淌且清理困难，因此，黏层油品种的选择时宜结合工程情况、施工技术水平综合确定。 4.预防和延缓反射裂缝
反射裂缝的问题是旧水泥混凝土路面加铺沥青层设计的关键技术问题。反射裂缝是由于旧面板在接缝或裂缝附近的位移引起其上方沥青加铺层出现应力集中所造成的。这种位移包括由于环境温度变化而引起的旧面板的水平伸缩和由于荷载作用而引起的旧面板边缘竖向位移。各地区的温度状况不同、各路段的交通条件和现有路面结构状况也不相同，因而反射裂缝的产生有可能主要是由温度原因引起的，也有可能主要是由于荷载作用引起的，或者是由于温度和荷载共同作用所造成的。对于主要由温度原因所造成的反射裂缝，可以采用降低加铺层与旧面层间黏附阻力以及增加加铺层抗拉强度的措施；对于主要由荷载作用产生的反射裂缝，则应采用降低接缝处板边弯沉量以及增加加铺层混凝土抗弯拉强度和抗剪切强度的措施。为此，应根据沥青混凝土加铺层路段的具体情况和条件，分析出反射裂缝的可能原因，从而有针对性地提出相应的预防或延缓反射裂缝措施。
预防和延缓反射裂缝的措施大致可分为积极的方法和消极的方法，目前主要的措施有：
4.1采用厚的加铺层
增加沥青层厚度一方面可以减少旧面层的温度变化，并降低加铺层的拉应力，另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度降低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切应力，同时厚的加铺层可增加裂缝反射距离。
研究表明，每1cm厚密级配沥青混凝土加铺层约降低2%弯沉量，但太厚的加铺层也是不经济的。
4.2设置裂缝缓解层
当沥青加铺层所需的厚度超过20cm时，其下层可设置沥青碎石混合料作为裂缝缓解层，使旧面板接缝处的弯沉差难以影响到加铺层的上層，从而减少裂缝反射的可能性，可采用的混合料有普通沥青ATB-25， ATB-30或AC-25等，也可采用低级配沥青碎石混合料组成的缓解层，但由于这种混合料有大量的空隙，需妥善处理表面渗水的问题。
4.3设置加筋和隔离层
防裂措施多从加筋和隔离两个方面如手，如玻纤格栅通过加筋作用提高沥青面层的抗裂能力，土工布则主要通过隔离作用，减少基层裂缝的位移或应变对面层的影响。
目前，在全国和昆明近两年道路工程项目中，采用较多的的是设置橡胶应力吸收层：
设置应力吸收夹层是在旧混凝土面层或半刚性基层上与沥青加铺层之间设置应力吸收夹层，可以使加铺层底面的应力或应变因离开应力集中的接缝端部而降低，同时改变加铺层结构的抗拉和抗剪切能力。国外采用较多的橡胶沥青应力吸收层（因厚度很薄。我国称为应力吸收膜），一般称SAMI （Stress Absorbing Membrane interlayer），本质上讲是通过隔离作用，将基层裂缝处位移产生的应力消散（吸收）在应力吸收层内部。从而起到保护面层的作用。
橡胶沥青应力吸收膜夹层实质是一种碎石封层，吸收层材料模量较低，柔韧性和弹性较好，能够弯曲和蠕变，从而释放应力，修复已经发生的裂缝，阻止裂缝的进一步扩展，延缓和减少罩面而反射裂缝的发生。另外，封层碎石在碾压时能够嵌入罩面，防止沿着较厚的橡胶沥青膜形成滑动面。
橡胶沥青应力吸收膜采用分层洒（撒）布沥青和碎石的方法施工。其沥青用量一般2.0-2.6kg/m2。为提高碎石与橡胶沥青的铆附效果，有条件时可通过拌和站对集料进行预裹覆，采用预裹覆的集料时，沥青用量可适当减少。碎石用量一般以满铺为度。
5.结束语
旧水泥砼路面加铺沥青层的理论和方法仍需作进一步研究，力图找到符合国情，切实可行的改造措施。■
【参考文献】
[1]石建霞.水泥路面加铺沥青罩面反射裂缝防治分析.山西建筑，2012（19）.
[2]卢雄强.旧水泥混凝土路面沥青罩面改造研究.湖南大学，2003.
[3]沈金安.美国沥青协会公路路面罩面加层设计规范（MS-17）.中外公路，1987（03）.