浅析刚柔复合式路面结构特点及常见病害防治
郭彦伟
黑龙江省农垦绥化管理局交通运输局
摘要：刚柔复合式路面是指水泥混凝土路面加铺沥青面层后形成的复合式路面，凡是面层结构材料的模量相差特别大，明显呈现“一刚一柔”相结合的特点的路面都可以称为刚柔性路面。由于材料差异非常大，刚柔复合路面有着诸多异于一般路面结构的行为特点，本文重点对刚柔复合式路面结构特点及常见病害进行全面深入分析，为我国复合式路面及高速公路大中修工程提供重要经验积累及科学指导。
关键词：刚柔复合路面；病害；结构特点
1.概述
水泥混凝土路面加铺沥青面层便形成了一种刚柔性复合式路面结构，它同时兼有沥青路面行车舒适和噪音小的特点，及水泥路面高强度、大承载能力和高稳定性的特点。目前，刚柔复合式路面易出现的问题主要集中于两个方面：一是刚柔性界面的处理技术。包括：(1)界面处理材料的选用；(2)原水泥混凝土板的处理；(3)界面处治的施工工艺；二是旧水泥路面原有裂缝的防治问题。旧水泥路面原有的接缝及在使用过程中产生的裂缝很容易反射到沥青面层。
2. 刚柔复合式路面的特点
2.１力学行为的特点。
路面结构各组成材料力学性质决定着路面力学行为特点。刚柔性路面的面层材料由刚性的水泥混凝土板和柔性的沥青混合料组成，其力学行为特点主要有以下几方面：(1)面层沥青混合料厚度较小时，路面主要呈现出刚性路面特点，水泥混凝土板承受较大的竖向应力和水平应力，此时的沥青面层主要是提高路面行驶的舒适性，减小行驶噪音等功能性作用。(2)当沥青面层较厚时，沥青面层主要承受水平应力，此时沥青面层具有较强的抗剪效应，同时，对竖向应力也起到了很好的扩散作用。(3)除厚度外，面层混合料模量对结构的受力也有很大影响，沥青的劲度、沥青混合料的级配等较大程度影响其扩散荷载的能力。 2.２结构组成特点。
刚柔复合式路面其特点是路面整体刚度大，稳定性好，行驶舒适性好。路面结构组成为：基层+水泥混凝土板+界面层+沥青面层。当沥青加铺层厚度较大时，通常分成两层摊铺，层间洒乳化沥青粘层油以加强粘结。界面层主要起到粘结和防水作用，材料通常采用改性沥青，厚度很薄，具有高粘度，高弹性，抑制反射裂缝快速传播的特点。 刚柔性路面最大的特点是组成面层结构材料的模量差异较大，刚度相差很大。水泥混凝土板具有高强度、大刚度、温感小，相对比较稳定，属脆性材料。沥青面层材料模量小，温感大，材料模量随温度变化而变化，呈现明显的黏-塑-弹特性。由于材料模量差异较大，呈现明显的变形不协调性，所以，与一般沥青路面相比，刚柔复合式沥青路面更容易出现车辙和开裂等病害。
3. 刚柔复合式路面常见病害及原因分析 3.1常见病害形式
大量具体工程实践表明，刚柔性路面的病害形式主要有以下两种：开裂及车辙；刚柔性路面的裂缝主要是反射裂缝，通常出现在旧水泥混凝土路面的接缝处及自身薄弱处。车辙仅发生在刚柔性路面在沥青面层，由于材料模量差异较大，沥青面层又较薄，容易出现推移
和沥青面层剥离等现象。
3.2.反射裂缝的形成机理及防治措施
反射裂缝是由于旧面层接缝或裂缝附近的位移引起接缝或裂缝上方沥青加铺层内出现应力集中造成的，它是在原有裂缝的作用及影响下形成和发展的。由于各地区的温度状况不同，各路段的交通条件和路面结构状况也各有差异，反射裂缝大多主要由于温度作用产生，也可能主要由于荷载作用产生，或者由二者共同作用产生。
反射裂缝防治措施主要有以下几个方面：(1)设置伸缩缝，在加铺的沥青层上锯切新的横缝，从而释放沥青层内过大的拉应力，减少反射裂缝发生。 (2)将水泥混凝土板碎石化。按要求将水泥板彻底破碎到规定尺寸范围，形成柔性基层，然后再加铺沥青面层，工程实践证明这样做能很好的控制反射裂缝问题，避免沥青层中出现的应力集中现象，但是，这样处理对原有路基的强度和稳定性会造成一定伤害，不能有效利用原有路面的强度，所以人们很少应用该方法。(3)刚柔界面间加铺夹层。通过对刚柔性界面的处理，设计厚度6-10mm的夹层，能够有效控制反射裂缝的发生及发展。工程实践证明，这种方法是最经济也是最有效的解决刚柔性路面反射裂缝的办法。
3.3车辙和推移的形成机理及防治措施
3.3.1车辙和推移是发生在沥青面层的永久性变形。车辙表现为在轮迹处沥青层的凹陷，产生这种变形原因主要有。(1)由于面层沥青混合料压实度不足，导致后期在车辆荷载的作用下，混合料被进一步压密，由此产生的车辙也叫“再压密型”车辙。(2)由于沥青混合料的高温稳定性不足，导致在高温的夏季，在车辆反复荷载作用下，沥青混合料出现侧向的剪切流动，形成车辙。(3)由于面层混合料被磨耗而形成的车辙。
3.3.2推移主要是由于沥青混合料的高温稳定性存在较大不足，在车辆荷载水平力反复作用下易发生推移。对于刚柔性路面而言，大都面层沥青混合料的厚度较小，由于采用高粘度改性沥青，沥青混合料的高温稳定性较好。因次，较少出现车辙,在此不加以讨论。 刚柔界面的抗剪及粘结强度不够，水泥混凝土板刚度大，沥青层模量较小且厚度薄，在车辆荷载水平力的作用下常常出现界面层的剥离现象，从而导致面层出现推移和拥包等问题。 对于刚柔性路面极易出现的车辙和推移病害，主要有两个方面处理措施，一方面提高沥青面层混合料的高温稳定性和强度，采用高性能的改性沥青作为粘结料。另一方面，重点加强刚柔界面的粘结处理，准确选定和改善粘结材料性能，如气候寒冷，温差较大，更应注重该技术指标，提高其抗剪强度和粘结强度。使沥青层与水泥混凝土板更好的粘结在一起，提高整体受力性能。
3.4水损坏的发生与防治
刚柔性路面的水损坏主要是由于面层沥青混合料设计问题所致。刚柔性路面的沥青面层厚度较普通沥青路面面层厚度要小得多，通常只有4cm-7cm。因此，更容易从混合料空隙渗入大量水,建议用于水泥路面加铺层的沥青混合料设计空隙率最好偏小，做成不透水性沥青混凝土，此外，加强刚柔界面的粘结与防水处理，也十分必要,选用优质高效界面防水材料对于提高刚柔性路面的抗水损坏能力也十分重要。
参考文献： [1]胡长顺，王秉纲著.《复合式路面设计原理与施工技术》.北京:人民交通出 版社，1999 [2]王朝辉，王选仓.复合式路面养护维修关键技术探讨 公路.2005
[3]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防 北京:人民交通出版社，2001.
作者简介：郭彦伟，男，生于1979年11月，毕业于黑龙江工程学院，本科学历，现职称交通工程师，工作于黑龙江省农垦绥化管理局交通运输局。
