CN106436525A

CN106436525A - 一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构及改造方法

Info

Publication number: CN106436525A
Application number: CN201610851203.0A
Authority: CN
Inventors: 徐勋倩; 陈建平; 冯旭阳; 沙海洋; 葛敏莉; 葛文璇; 郭贺贺; 汤天培
Original assignee: Nantong University
Current assignee: Nantong Road And Bridge Engineering Co ltd
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: CN106436525B

Abstract

本发明公开了一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构，包括基层、铺设在基层上的旧水泥面板层和铺设在旧水泥面板层上的沥青混凝土加铺层；还包括铺设在旧水泥面板层与沥青混凝土加铺层之间的多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层；沥青混凝土加铺层包括从下至上依次铺设的中粒式沥青砼下面层、改性乳化沥青粘结层和沥青玛蹄脂碎石上面层；还公开了一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构的改造方法，包括局部约束钢筋成型、植筋、完成多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层，本发明能提高利用旧水泥面板层改造的路面整体承载力，有效提高旧水泥面板层与沥青混凝土加铺层具有良好的层间结合力，抑制了反射裂缝的产生和向沥青混凝土加铺层扩展。

Description

一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构及改造方法

技术领域

本发明属于道路与交通工程技术领域，具体涉及一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构及改造方法。

背景技术

20世纪90年代以来，中国修筑了大量水泥砼路面。随着国民经济建设的飞速发展，城市道路和国道干线公路上的车辆荷载及密度越来越大，重载和超载现象比较常见，致使水泥砼路面的损坏日趋严重。目前，大部分水泥砼路面到了大修时期。在旧水泥砼路面上加铺沥青混凝土面层是旧水泥路面改造的主要形式，然而此种复合路面结构极易因旧水泥砼路面板间接缝处上方的沥青混凝土加铺层内形成应力集中而产生反射裂缝。

已有研究表明，反射裂缝的产生是必然的而且不可能完全消除，只能采取措施延缓或抑制其发展。温度应力和行车荷载以及它们的耦合作用是沥青混凝土加铺面层开裂的重要诱因。行车荷载主要引起加铺层的剪切型反射裂缝，在车轮荷载的作用下，旧水泥砼板接缝两侧的弯沉差过大而引起沥青加铺层的剪切破坏并逐步向上扩展，形成荷载型反射裂缝。温度变化主要引起沥青加铺层张开型反射裂缝。温度变化使得路面结构产生两种变形，一种是由于温度下降使得接缝处沥青加铺层及旧水泥砼面板产生收缩而引起张开型反射裂缝。另一种是由于昼夜温差导致各结构层存在温度梯度，且不同材料具有不同的热膨胀系数，造成旧水泥砼路面板及沥青加铺层的收缩及翘曲而引发沥青加铺层的反射裂缝。

现有防止反射裂缝的技术措施大多集中在沥青加铺层结构的设计，有：（1）增大沥青加铺层厚度；（2）加设土工格栅或土工布作为防水层；（3）利用被加筋材料的粘结嵌锁作用，增设网状加强筋；（4）增设应力吸收层，如设置开级配大粒径沥青碎石应力吸收层；（5）水泥混凝土碎石化加铺沥青混凝土面层等。方案（1）、（4）通过增加沥青混凝土加铺层厚度，能有效降低沥青混凝土加铺层结构层底的最大主拉应力和最大剪应力，却不能有效地减缓裂缝的扩展速度防止反射裂缝的产生和发展。同时，增加沥青加铺层厚度的方法难以满足城市道路路面标高的限制，也增加了路面总造价，而且在夏季高温情况下沥青混合料高温蠕变易产生车辙，也就失去了由于旧水泥砼板作基层所产生的强基薄面的优势。方案（2）、（3）应用结果显示，对荷载型反射裂缝的效果有限，且不利于加铺复合结构的层间抗剪、粘结和防水等。方案（5）噪声大，不利于城市道路修复改造。

水泥砼路面板块间设置接缝是为了消除温度变化所引起的温度应力，防止温度变化所产生的路面损坏。但是从水泥砼路面板承受荷载的角度来看，板间接缝的存在削弱了混凝土板的整体性，特别是在车轮荷载行驶经过板间接缝时，板缝两侧的相对垂直位移越大，旧水泥面板块的应力集中越明显，反射裂缝病害也越严重。

就旧水泥砼路面加铺沥青面层复合结构而言，反射裂缝的产生是不可避免的，只能采取措施延缓或抑制其发展，减少其病害的作用。数值计算分析结果表明，在环境因素和行车荷载反复作用下，旧水泥砼板块接缝处两侧板边相对竖直位移差值（即弯沉差）过大，不仅导致沥青层底面应力过大而开裂, 而且致使旧砼路面与沥青加铺层层间剪应力迅速增加而致使粘结层失效破坏。一旦裂缝形成，裂缝迅速向四周扩展，水分通过裂缝渗入基层，在行车荷载反复作用下对基层材料造成破坏，进而引起翻浆、唧泥、沉陷等病害。因此，严格控制旧水泥路面接缝处弯沉差和增加原水泥板与沥青加铺层间界面抗剪能力是阻止和降低反射裂缝出现的有效措施。同时，增强原水泥板面与沥青加铺面层间粘结层防水能力，避免水分通过裂缝渗入基层而致使裂缝进一步扩展等。

中国专利号CN201510077194.X公开了一种预防旧水泥路面加铺沥青反射裂缝的接缝构造方法，先对需要接缝加固的旧混凝土面板进行板间弯沉差测定，合格后，在两块旧混凝土面板的接缝处跨缝切割出等间距的条形凹槽，再使用冲击钻对条形凹槽端部进行垂直钻孔；根据孔深、凹槽长度和板间接缝宽度，弯起钢筋，完成马蹄筋成型；在条形凹槽内和端部竖孔内植入马蹄形钢筋后，向清孔后的钻孔内灌入环氧树脂植筋胶；以及拌合水泥碎石砼浇筑，浇筑入凹槽内形成植筋保护层；在两块旧混凝土面板的上层自下而上依次铺上数层保护罩面。此发明的优点在于：通过降低旧板板缝两侧的相对垂直位移，预防反射裂缝的产生和发展，进而减少或阻止旧水泥路面加铺沥青面层反射裂缝的出现。但是，连接水泥砼板间裂缝的植筋之间是孤立的，水平方向未能没有形成“网络”，每根植筋受力不均匀的，也不能保证每根植筋都能发挥其抵抗板缝两侧垂直位移差的作用。这种接缝构造方法改造的旧水泥路面韧性不够强，整体抗剪能力和整体抗拉强度比较差，抑制反射裂缝的效果不佳，防水性能较差，反射裂缝形成后易造成水损病害。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构及改造方法，以解决路面韧性不够强，整体抗剪能力和整体抗拉强度比较差，抑制反射裂缝的效果不佳，防水性能较差，反射裂缝形成后易造成水损病害的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构，包括基层、旧水泥面板层和铺设在水泥面板层上的沥青混凝土加铺层；所述旧水泥面板层包括若干个旧水泥面板单元；所述旧水泥面板单元包括双行双列设置的旧水泥面板；其创新点在于：还包括铺设在旧水泥面板层与沥青混凝土加铺层之间的多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层；所述沥青混凝土加铺层包括从下至上依次铺设的中粒式沥青砼下面层、改性乳化沥青粘结层和沥青玛蹄脂碎石上面层；所述横向设置的旧水泥面板之间设置有板间横向接缝，所述纵向设置的旧水泥面板之间设置有板间纵向接缝；所述旧水泥面板单元之间通过板间横向接缝和板间纵向接缝相连接；所述旧水泥面板层上刻有折线形凹槽；所述折线形凹槽设置在板间横向接缝处，且纵向贯穿整个旧水泥面板层；所述折线形凹槽内设置有与其相配套的折线形局部约束钢筋。

进一步的，所述折线形局部约束钢筋为直径25-35mm的螺纹钢筋；所述折线形局部约束钢筋设置为梯形波的形状，包括分别设置在板间横向接缝左右两侧，形状一致，且梯形底边沿板间横向接缝方向依次不间断连接的梯形；所述折线形局部约束钢筋的左右两侧横向宽度为2*a+d⁰，其中，所述d⁰为水泥板间横向接缝宽度，所述a的范围为400-500mm；所述折线形局部约束钢筋梯形波凸起的最外侧的宽度为2*b+z⁰，其中，所述z⁰为板间纵向接缝宽度，所述b的范围为300-400mm；所述折线形局部约束钢筋的梯形波一个周期的宽度为3*c+b，其中，所述c的范围为500-600 mm。

本发明还采用的技术方案为：一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的改造方法，其创新点在于：包括以下步骤：

（1）折线形局部约束钢筋成型：挑选螺纹钢筋，根据所述板间横向接缝的宽度和所述板间纵向接缝的宽度，将螺纹钢筋弯折成所需要的折线形，完成所述折线形局部约束钢筋成型；

（2）旧水泥面板的弯沉预处理：对需要接缝加固的旧水泥面板进行板间弯沉差测定，挑选出弯沉差测定值≤0.06mm的旧水泥面板；

（3）植筋预处理：对挑选出的弯沉差测定值≤0.06mm的旧水泥面板，进行植筋预处理，在旧水泥面板的板间横向接缝处的车辆荷载作用附加应力集中区域，即板间横向接缝两侧400-500mm范围处，跨缝切割出折线形凹槽，所述折线形凹槽的长度、宽度与角度和折线形局部约束钢筋尺寸相匹配，折线形凹槽的深度为50-70mm,并将折线形凹槽设定为植筋部位；利用吹风机对折线形凹槽进行吹扫；

（4）植筋和植筋保护层制作：将局部约束钢筋植入折线形凹槽内；使用已搅拌好的碎石混凝土填料浇筑进折线形凹槽内侧与局部约束钢筋之间剩余空间里；

（5）喷洒环氧沥青：使用专用环氧沥青补给车将环氧沥青运至施工现场进行环氧沥青喷洒，喷洒均匀，未喷洒到的地方进行人工补洒；

（6）制备含多尺度混杂纤维的碎石：选用等粒径的玄武岩碎石、阻裂用细纤维和增强用粗纤维；将所选材料进行干拌，直至将阻裂用细纤维和增强用粗纤维与碎石混合均匀；

（7）撒布含多尺度混杂纤维的碎石：使用撒布车，在环氧沥青上，均匀撒布含多尺度混杂纤维的碎石；所述步骤（5）、所述步骤（6）和所述步骤（7）完成所述多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层的铺设；

（8）铺设下面层：选用中粒式沥青砼，在多尺度混杂纤维增强环氧沥青的碎石封层喷洒成型24h-48h内，铺设中粒式沥青砼下面层；

（9）铺设粘结层：选用改性乳化沥青，在下层面上铺设改性乳化沥青粘结层；

（10）铺设上面层：选用沥青玛蹄脂碎石，在粘结层上铺设沥青玛蹄脂碎石上面层。

进一步的，所述步骤（2）中板间弯沉差测定后，弯沉差测定值＞0.06的旧水泥面板，在进行步骤（3）前，先进行旧水泥面板灌浆处理；所述灌浆处理的灌浆材料选用水泥砂浆，水泥砂浆的配比为：1.0:5。

进一步的，所述步骤（5）中喷洒环氧沥青的喷洒量为0.7-0.8kg/㎡，环氧沥青的温度为120℃。

进一步的，所述步骤（6）中，所述阻裂用细纤维设置为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈或聚酯纤维中的一种或多种；所述阻裂用细纤维的直径为0.02-0.04mm，长度为6-12mm，细纤维体积率为2%-3%；所述增强用粗纤维设置为圆形截面聚丙烯单丝；所述增强用粗纤维的直径为0.15-0.30mm，长度为10-20mm，密度为0.91g/cm³，粗纤维体积率为1%-2%；所述干拌的速率为1200r/min，干拌时间为30s。

进一步的，所述步骤（6）中，所选用的玄武岩碎石的规格为4.75-9.5mm，用量为6kg/m²；所述步骤（7）中，撒布含多尺度混杂纤维的碎石的覆盖率＞70%。

进一步的，所述多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层的厚度为0.8cm；所述中粒式沥青砼下面层选用AC-16C型号的中粒式沥青砼，厚度为6cm；所述沥青玛蹄脂碎石上面层选用SMA-13型号的沥青玛蹄脂碎石，厚度为4cm；所述改性乳化沥青粘结层用于粘结中粒式沥青砼下面层和沥青玛蹄脂碎石上面层。

进一步的，所述步骤（4）中，所述碎石混凝土填料的强度等级为C20-C40。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过设置局部约束构造钢筋充分利用旧水泥面板层的剩余强度、降低旧水泥面板的板间横向接缝两侧的弯沉差的数值和阻断板间反射裂缝向上部的沥青混凝土加铺层扩展的通道；通过增强用粗纤维和阻裂用细纤维的不同直径纤维增强、增韧和抗裂作用，提高旧水泥面板层和沥青混凝土加铺层层间界面的整体抗剪强度和防水性能，预防和延缓反射裂缝的产生和发展，进而减少或阻止沥青混凝土加铺层上的反射裂缝的出现；本发明能提高利用旧水泥面板层改造的路面整体承载力，还能有效提高旧水泥面板层与沥青混凝土加铺层具有良好的层间结合力，抑制了反射裂缝的产生和扩展。

2.本发明通过在旧水泥面板之间的板间横向接缝处设有折线形局部约束钢筋进行板块间的局部约束，使得行车荷载、温度作用下旧水泥面板之间应力重分布和协调变形，提高了旧水泥面板层加铺混凝土加铺层复合结构的整体抗剪能力和整体抗拉强度，充分发挥旧水泥面板层的剩余强度。局部约束钢筋和旧水泥面板层之间形成了“栓锁”效应，减小了旧水泥面板的板间纵向接缝和板间横向接缝因行车荷载和温度作用下形成的裂缝的宽度，并阻断了旧水泥面板的板间反射裂缝向上部的沥青加铺层扩展的通道。

3.本发明中的旧水泥面板层，在行车荷载、温度作用下旧水泥面板的板间横向接缝处的反射裂缝影响区域嵌入局部约束构造钢筋，减小了旧水泥面板的温缩水平应力、行车荷载的垂直应力和翘曲变形，并充分利用了旧水泥面板层的剩余强度，以阻断旧水泥面板的板间反射裂缝的发射通道。

4.本发明在旧水泥面板层与沥青混凝土加铺层之间设计有多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层。多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层不仅具备层间界面粘结能力，同时还具有良好的防水性能，能避免反射裂缝形成后造成水损病害。在多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层中多尺度混杂纤维，发挥不同直径纤维的桥接、阻裂作用，进一步抑制反射裂缝造成的层间剪应力失效破坏。

5.本发明中的多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层，碎石中掺入适量的增强用粗纤维和阻裂用细纤维，组成含多尺度混杂纤维的碎石形成2道抗裂防线，有效改善了多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层的层间抗剪和断裂性能，并提高了旧水泥面板层与沥青加铺层之间防水能力，阻止了剪切型反射裂缝的产生和基层水损破坏。

附图说明

图1为本发明中局部约束钢筋平面布置位置的示意图。

图2为本发明中旧水泥面板板间横向接缝处构造布置示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

如图1和图2所示，本发明公开了一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构，包括基层6、铺设在基层6上的旧水泥面板层5和铺设在旧水泥面板层上的沥青混凝土加铺层；旧水泥面板层5包括若干个旧水泥面板单元；旧水泥面板单元包括双行双列设置的旧水泥面板11；还包括铺设在旧水泥面板层5与沥青混凝土加铺层之间的多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层4；沥青混凝土加铺层包括从下至上依次铺设的中粒式沥青砼下面层3、改性乳化沥青粘结层2和沥青玛蹄脂碎石上面层1；横向设置的旧水泥面板11之间设置有板间横向接缝7，纵向设置的旧水泥面板11之间设置有板间纵向接缝10；旧水泥面板单元之间通过板间横向接缝7和板间纵向接缝10相连接；旧水泥面板层5上刻有折线形凹槽8；折线形凹槽8设置在板间横向接缝7处，且纵向贯穿整个旧水泥面板层5；折线形凹槽8内设置有与其相配套的折线形局部约束钢筋9。

折线形局部约束钢筋9为直径25-35mm的螺纹钢筋；折线形局部约束钢筋9设置为梯形波的形状，包括分别设置在板间横向接缝7左右两侧，形状一致，且梯形底边沿板间横向接缝7方向依次不间断连接的梯形；折线形局部约束钢筋9的左右两侧横向宽度，即左侧梯形上底到右侧梯形上底的距离为2*a+d⁰，其中，所述d⁰为水泥板间横向接缝7宽度，a的范围为400-500mm；折线形局部约束钢筋9梯形波凸起的最外侧的宽度，即梯形上底的宽度为2*b+z⁰，其中，z⁰为板间纵向接缝10宽度，b的范围为300-400mm；折线形局部约束钢筋9的梯形波一个周期的宽度，即两个梯形下底的和为3*c+b，其中，c的范围为500-600 mm。

实施例1

一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的改造方法，包括以下步骤：

（1）折线形局部约束钢筋9成型：挑选螺纹钢筋，根据所述板间横向接缝7的宽度和所述板间纵向接缝10的宽度，将螺纹钢筋弯折成所需要的折线形，完成所述折线形局部约束钢筋9成型；

（2）旧水泥面板11的弯沉预处理：对需要接缝加固的旧水泥面板11进行板间弯沉差测定，挑选出弯沉差测定值≤0.06mm的旧水泥面板11；

（3）植筋预处理：对挑选出的弯沉差测定值≤0.06mm的旧水泥面板11，进行植筋预处理，在旧水泥面板11接缝处的车辆荷载作用附加应力集中区域，即板间横向接缝7两侧400-500mm范围处，跨缝切割出折线形凹槽8，所述折线形凹槽8的长度、宽度与角度和折线形局部约束钢筋9尺寸相匹配，折线形凹槽8的深度为50-70mm,并将折线形凹槽8设定为植筋部位；利用吹风机对折线形凹槽进行吹扫；

（4）植筋和植筋保护层制作：将局部约束钢筋9植入折线形凹槽8内；使用已搅拌好的碎石混凝土填料浇筑进折线形凹槽8内侧与局部约束钢筋9之间剩余空间里；碎石混凝土填料的强度等级为C20-C40。

本发明通过在旧水泥面板11之间的板间横向接缝7处设有折线形局部约束钢筋9进行板块间的局部约束，使得行车荷载、温度作用下旧水泥面板11板块之间应力重分布和协调变形，提高了旧水泥面板层5加铺沥青混凝土加铺层复合结构的整体抗剪能力和整体抗拉强度，充分发挥旧水泥面板层5的剩余强度。局部约束钢筋9和旧水泥面板层5之间形成了“栓锁”效应，减小了旧水泥面板5的板间纵向接缝10和板间横向接缝处裂缝7的宽度，并阻断了旧水泥面板11的板间反射裂缝向上部沥青加铺层扩展的通道。旧水泥面板层5，在行车荷载、温度作用下旧水泥面板的板间横向接缝7处的反射裂缝影响区域嵌入局部约束钢筋9，减小了旧水泥面板11的温缩水平应力、行车荷载的垂直应力和翘曲变形，并充分利用了旧水泥面板层5的剩余强度，以阻断旧水泥面板11的板间反射裂缝的发射通道。

（5）喷洒环氧沥青：使用专用环氧沥青补给车将环氧沥青运至施工现场进行环氧沥青喷洒，喷洒均匀，未喷洒到的地方进行人工补洒；喷洒环氧沥青的喷洒量为0.7-0.8kg/㎡，环氧沥青的温度为120℃。

（6）制备含多尺度混杂纤维的碎石：选用等粒径的玄武岩碎石、阻裂用细纤维和增强用粗纤维；将所选材料进行干拌，直至将阻裂用细纤维和增强用粗纤维与碎石混合均匀；所选用的玄武岩碎石的规格为4.75-9.5mm，用量为6kg/m²。阻裂用细纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈或聚酯纤维中的一种或多种；阻裂用细纤维的直径为0.02-0.04mm，长度为6-12mm，细纤维体积率为2%-3%；增强用粗纤维为圆形截面聚丙烯单丝；所述增强用粗纤维的直径为0.15-0.30mm，长度为10-20mm，密度为0.91g/cm³，粗纤维体积率为1%-2%；干拌的速率为1200r/min，干拌时间为30s。

（7）撒布含多尺度混杂纤维的碎石：使用撒布车，在环氧沥青上，均匀撒布含多尺度混杂纤维的碎石；含多尺度混杂纤维的碎石的覆盖率＞70%；步骤（5）、步骤（6）和步骤（7）完成多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层4的铺设。

（8）铺设下面层：选用中粒式沥青砼，在多尺度混杂纤维增强环氧沥青的碎石封层喷洒成型24h-48h内，铺设中粒式沥青砼下面层3；

（9）铺设粘结层：选用改性乳化沥青，在下层面上铺设改性乳化沥青粘结层2；

（10）铺设上面层：选用沥青玛蹄脂碎石，在粘结层上铺设沥青玛蹄脂碎石上面层1。多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层4的厚度为0.8cm；所述中粒式沥青砼下面层3选用AC-16C型号的中粒式沥青砼，厚度为6cm；所述沥青玛蹄脂碎石上面层1选用SMA-13型号的沥青玛蹄脂碎石，厚度为4cm；所述改性乳化沥青粘结层2用于粘结中粒式沥青砼下面层3和沥青玛蹄脂碎石上面层1。

本发明在旧水泥面板层5与沥青混凝土加铺层之间设计有多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层4。多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层4不仅具备层间界面粘结能力，同时还具有良好的防水性能，能避免反射裂缝形成后造成水损病害。在多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层4中多尺度混杂纤维，发挥不同直径纤维的桥接、阻裂作用，进一步抑制反射裂缝造成的层间剪应力失效破坏。本发明中的多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层4，碎石中掺入适量的增强用粗纤维和阻裂用细纤维，组成含多尺度混杂纤维的碎石形成2道抗裂防线，有效改善了多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层的层间抗剪和断裂性能，并提高了旧水泥面板层5与沥青加铺层之间防水能力，阻止了剪切型反射裂缝的产生和基层水损破坏。

实施例2

实施例2相对于实施例1不同之处在于：步骤（2）中板间弯沉差测定后，弯沉差测定值＞0.06的旧水泥面板11，在进行步骤（3）前，先进行旧水泥面板11灌浆处理；所述灌浆处理的灌浆材料选用水泥砂浆，水泥砂浆的配比为：1.0:5，抗压强度≥15Mpa，再以水泥砂浆总质量为基准，添加铝粉0.001wt%，早强剂0.01wt%。通过灌浆处理和添加铝粉早强剂等，将板间弯沉差降低至0.06mm以下，减少板底脱空带来的附加应力，防止板间弯沉差太大，造成改造后路面出现反射裂缝的现象。

本发明通过设置局部约束构造钢筋9充分利用旧水泥面板层的剩余强度、降低旧水泥面板11的板间横向接缝7两侧的弯沉差和阻断板间反射裂缝向上部沥青混凝土加铺层扩展的通道；通过增强用粗纤维和阻裂用细纤维的不同直径纤维增强、增韧和抗裂作用，提高旧水泥面板层5和沥青混凝土加铺层层间界面的抗剪强度、和防水性能，预防和延缓反射裂缝的产生和发展，进而减少或阻止沥青混凝土加铺层反射裂缝的出现；本发明能提高利用旧水泥面板层5改造的路面整体承载力，还能有效提高旧水泥面板层5与沥青混凝土加铺层具有良好的层间结合力，抑制了反射裂缝的产生和扩展。

工作原理：

局部约束钢筋9的作用机理：局部约束钢筋9的刚度大于水泥混凝土的刚度，在旧水泥面板11的板间横向接缝7处产生微小的垂直位移差，即板间弯沉差，当板间弯沉差测定值超过一定限值（>0.04mm），板间局部约束钢筋9在板间横向接缝7和板间纵向接缝10处具有传递弯矩和剪力的作用，提高板间的协调工作能力，有助于减少板边的变形和附加应力。局部约束钢筋9，将纵向前、后相邻板联结在一起，使得板间局部约束钢筋9和旧水泥面板11之间进行应力重分布和协调变形，提高旧水泥面板层5加铺沥青罩面结构的整体抗剪能力和整体抗拉强度。板间局部约束钢筋9能和旧水泥面板11在水平面内紧密粘结在一起，形成“栓锁”效应，可以控制旧水泥面板11的板间横向接缝7处裂缝的宽度，有效抑制板间裂缝向上部的沥青混凝土加铺层扩展，防止沥青混凝土加铺层表面形成反射裂缝。

局部约束钢筋9通过连续的折线形钢筋，使得连接旧水泥面板11间的板横向接缝7的裂缝从孤立作用的植筋形成“网络”，每根植筋可以均匀受力，有效保证每根植筋都能发挥其抵抗板间横向接缝7两侧垂直位移差即板间弯沉差的作用。

对于板间弯沉差超过0.06mm，要进行旧板灌浆处理，调整至板间弯沉差低于0.06mm，减少板底脱空带来的附加应力。

反射裂缝病害研究和有限元分析结果表明，行车荷载作用下反射裂缝出现在靠近旧水泥面板的边缘区域（约为旧水泥面板11短边宽度的1/10），局部约束钢筋9设置在该区域可以较好的增强旧水泥面板层5加铺沥青混凝土加铺层而形成的路面复合结构抗反射裂缝性能。

多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石层4的作用机理：环氧沥青具有良好的粘结和防水性能等，可以抑制行车荷载引起的剪切型反射裂缝和水损坏等。在碎石中掺入适量的不同直径混杂阻裂用细纤维和增强用粗纤维有助于改善和提升多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石层4的层间抗剪和断裂性能。阻裂用细纤维弹性模量较高，长度较短，在拉应力作用下自身变形较小，对加载初期微小裂缝的阻滞作用较强；荷载峰值后，部分细纤维从基体中被拔出，随着变形继续增大，大部分细纤维被拔出，对大变形阶段的增韧贡献较小，起作用的是低模量的增强用粗纤维，粗纤维较长，表面凹凸不平，增加了它与基体的黏结效果；随着试件变形增加，粗纤维与基体发生滑移，最终表现为粗聚烯烃纤维被拔出、拉断．由于粗纤维较长，在拔出和拉断过程中消耗了较多能量，对提高多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层4在大变形时的韧性有较大贡献。不同直径纤维间良好的协同效应，优势互补，在不同层次发挥增强、增韧和阻裂作用．其增强增韧机理可以用“阻裂2道防线”来形容。

此外，由于阻裂用细纤维极细，与增强用粗纤维聚丙烯纤维混杂之后，在搅拌过程中与粗纤维形成“纤维连锁”机制，使反射裂缝间的纤维更难拔出，进一步起到增强增韧的作用。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims

1.一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构，包括基层、旧水泥面板层和铺设在水泥面板层上的沥青混凝土加铺层；所述旧水泥面板层包括若干个旧水泥面板单元；所述旧水泥面板单元包括双行双列设置的旧水泥面板；其特征在于：还包括铺设在旧水泥面板层与沥青混凝土加铺层之间的多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层；所述沥青混凝土加铺层包括从下至上依次铺设的中粒式沥青砼下面层、改性乳化沥青粘结层和沥青玛蹄脂碎石上面层；所述横向设置的旧水泥面板之间设置有板间横向接缝，所述纵向设置的旧水泥面板之间设置有板间纵向接缝；所述旧水泥面板单元之间通过板间横向接缝和板间纵向接缝相连接；所述旧水泥面板层上刻有折线形凹槽；所述折线形凹槽设置在板间横向接缝处，且纵向贯穿整个旧水泥面板层；所述折线形凹槽内设置有与其相配套的折线形局部约束钢筋。

2.如权利要求1所述的一种旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构，其特征在于：所述折线形局部约束钢筋为直径25-35mm的螺纹钢筋；所述折线形局部约束钢筋设置为梯形波的形状，包括分别设置在板间横向接缝左右两侧，形状一致，且梯形底边沿板间横向接缝方向依次不间断连接的梯形；所述折线形局部约束钢筋的左右两侧横向宽度为2*a+d⁰，其中，所述d⁰为水泥板间横向接缝宽度，所述a的范围为400-500mm；所述折线形局部约束钢筋梯形波凸起的最外侧的宽度为2*b+z⁰，其中，所述z⁰为板间纵向接缝宽度，所述b的范围为300-400mm；所述折线形局部约束钢筋的梯形波一个周期的宽度为3*c+b，其中，所述c的范围为500-600 mm。

3.一种如权利要求1或2所述的旧水泥砼路面抑制反射裂缝的复合结构的改造方法，其特征在于：包括以下步骤：

（3）植筋预处理：对挑选出的弯沉差测定值≤0.06mm的旧水泥面板，进行植筋预处理，在旧水泥面板的板间横向接缝处的车辆荷载作用附加应力集中区域，即板间横向接缝两侧400-500mm范围处，跨缝切割出梯形凹槽，所述折线形凹槽的长度、宽度与角度和折线形局部约束钢筋尺寸相匹配，折线形凹槽的深度为50-70mm,并将折线形凹槽设定为植筋部位；利用吹风机对折线形凹槽进行吹扫；

4.如权利要求3所述的一种旧水泥砼路面抗反射裂缝的改造方法，其特征在于：所述步骤（2）中板间弯沉差测定后，弯沉差测定值＞0.06的旧水泥面板，在进行步骤（3）前，先进行旧水泥面板灌浆处理；所述灌浆处理的灌浆材料选用水泥砂浆，水泥砂浆的配比为：1.0:5。

5.如权利要求3所述的一种旧水泥砼路面抗反射裂缝的改造方法，其特征在于：所述步骤（5）中喷洒环氧沥青的喷洒量为0.7-0.8kg/㎡，环氧沥青的温度为120℃。

6.如权利要求3所述的一种旧水泥砼路面抗反射裂缝的改造方法，其特征在于：所述步骤（6）中，所述阻裂用细纤维设置为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈或聚酯纤维中的一种或多种；所述阻裂用细纤维的直径为0.02-0.04mm，长度为6-12mm，细纤维体积率为2%-3%；所述增强用粗纤维设置为圆形截面聚丙烯单丝；所述增强用粗纤维的直径为0.15-0.30mm，长度为10-20mm，密度为0.91g/cm³，粗纤维体积率为1%-2%；所述干拌的速率为1200r/min，干拌时间为30s。

7.如权利要求3所述的一种旧水泥砼路面抗反射裂缝的改造方法，其特征在于：所述步骤（6）中，所选用的玄武岩碎石的规格为4.75-9.5mm，用量为6kg/m²；所述步骤（7）中，撒布含多尺度混杂纤维的碎石的覆盖率＞70%。

8.如权利要求3所述的一种旧水泥砼路面抗反射裂缝的改造方法，其特征在于：所述多尺度混杂纤维增强环氧沥青碎石封层的厚度为0.8cm；所述中粒式沥青砼下面层选用AC-16C型号的中粒式沥青砼，厚度为6cm；所述沥青玛蹄脂碎石上面层选用SMA-13型号的沥青玛蹄脂碎石，厚度为4cm；所述改性乳化沥青粘结层用于粘结中粒式沥青砼下面层和沥青玛蹄脂碎石上面层。

9.如权利要求3所述的一种旧水泥砼路面抗反射裂缝的改造方法，其特征在于：所述步骤（4）中，所述碎石混凝土填料的强度等级为C20-C40。