巖土工程師輔導：水泥上鋪瀝青技術控制是關鍵
發布時間：2011-08-30 共1頁
隨著國民經濟的發展，道路交通量劇增，汽車軸載日益重型化，許多早期建設的水泥混凝土路面產生了多種破損現象：結構承載能力不足、行車舒適性差、車速難以提高。在近年來縣際和農村公路改建和擴建中，為節約工程投資，有效地利用舊水泥混凝土路面，在其上加鋪瀝青混凝土，以改善其使用性能，但加鋪的瀝青混凝土常出現反射裂縫，進而導致面層的開裂和剝落，表面水下滲，造成路面損壞。為此，對水泥混凝土路面改造技術需進一步分析研究，加強對其建設質量的控制。
舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層是一種特殊的路面結構，其應力、應變特性與一般的彈性層狀體系有較大的差別,質量控制涉及到舊水泥混凝土板的處理、反射裂縫的防治、加鋪層厚度控制、面層材料的選擇、提高路面的抗滲性能等關健環節。
舊水泥混凝土板處理
舊水泥混凝土板受溫度變化影響大，而且舊路面板存在接縫和裂縫，并常常伴有錯臺、斷板、啃邊、沉陷、脫空等損壞現象，使得復合結構中奇異部位尤為突出。以舊水泥混凝土路面作基層，應具有足夠的強度與適宜的剛度。瀝青混凝土路面屬柔性路面，面層的強度直接取決于基層的強度，基層強度不足將直接導致面層的破壞。縱觀國內水泥混凝土路面上瀝青混凝土加鋪層設計，最關鍵的問題是要對舊水泥路面板的處理。首先對其使用狀況進行全面徹底的調查，對出現的路面病害、部分結構承載力不足等進行深層次的分析。一般通過人工調查對舊水泥路的病害按段落樁號進行統計，采用探地雷達、彎沉儀對混凝土板的脫空和其結構層的均勻情況、路面承載能力進行檢測評價。尤其在傳荷能力較差的接縫處，板下脫空影響重大，必須對水泥混凝土路面的處治給予高度重視。其次針對不同種類的病害進行有效的處理。對邊角破碎損壞較深和較寬的路面，先用切割機切除損壞部分，然后澆注同標號混凝土;對破損較淺、較窄的，可鑿除5cm以上，然后用細石拌制的混凝土混合料填平;對發生錯臺或板塊網狀開裂，應首先考慮是路基質量出現問題，必須將整個板全部鑿除，重新夯實路基及基層，澆注同標號混凝土;對于板塊脫空、橋頭沉陷、板的不均勻沉陷及彎沉較大的部位，鉆穿板塊，然后用水泥漿高壓灌注處理。
反射裂縫的防治
反射裂縫是指下層混凝土板的接逢或裂縫，由于溫度和濕度的不斷變化與車輛荷載的反復作用，在加鋪層的相應位置上產生裂縫。就瀝青混凝土路面開裂的原因，可分為兩大類，即荷載型裂縫和非荷載型裂縫。通常是由于舊水泥混凝土路面接縫、裂縫處的豎向和水平位移所致。豎向位移是接縫、裂縫兩側板面由于車輛荷載作用產生的垂直方向的相對位移。水平位移是由于溫度或濕度變化引起的水泥混凝土板的脹縮產生的水平方向的位移。水泥混凝土板產生的水平位移，使瀝青加鋪層在接縫、裂縫處產生較大的拉應力，當拉應力超過瀝青混凝土的抗拉強度時，即出現開裂。在溫度、濕度應力和車輛荷載的綜合作用下，裂縫不斷向上發展，反射到加鋪層表面。因此，需要對瀝青混凝土面層反射裂縫進行綜合防治。
根據反射裂縫的機理，主要應從結構和材料兩方面進行考慮。面層厚度應保證超過10cm，可有效防止受拉疲勞產生的裂縫，還可以降低車輛荷載引起的剪應力。材料中適當增加瀝青用量，減小混合料空隙率，可延緩裂縫的擴展。設計采用應力吸收層，可用APP改性瀝青油氈、鋪設玻璃纖維格柵加強混凝土的抵抗差動位移(剪切強度)的能力。APP改性瀝青油氈貼在舊水泥混凝土板上，有效地防止地表水通過舊水泥混凝土板縫下滲到土基，又能減少地下水通過舊混凝土板間接縫進入加鋪層而浸濕加鋪結構層材料，防止無機結合料處治的粒料層強度降低，延緩瀝青混凝土面層出現剝落和松散。APP改性瀝青油氈鋪設在舊水泥混凝土板與加鋪層之間，能起到應力吸收夾層的作用，并將反射裂縫應力由垂直方向轉為水平方向，起到了消散水平應變和傳遞豎向荷載的作用，增強瀝青混凝土的整體抗拉強度，延緩反射裂縫的產生。玻璃纖維格柵是國內外公認的可用于減少瀝青路面反射裂縫的技術措施。它具有高抗拉強度和彈性模量高的特點，其功能就是增強瀝青混凝土的整體抗拉強度，改善鋪裝層的整體受力狀態，減少永久變形，延遲疲勞破壞，防止和減少路面裂縫的產生。此外加強施工控制，保證在制備瀝青混合料過程中不使瀝青老化和加強碾壓，使瀝青混合料達到高的密實度，都有助于減少反射裂縫。
瀝青混凝土加鋪層厚度控制
瀝青混凝土加鋪層厚度由行車荷載和防止反射裂縫兩個因素控制。舊水泥混凝土路面作為基層，強度較高，其上鋪筑瀝青混凝土結構層，強度滿足行車荷載需要，關健是防止反射裂縫的產生。多年的研究表明，過厚的瀝青混凝土面層由于溫度影響會產生裂縫。因此，設計厚度標準應與一般的瀝青混凝土路面設計一樣，在滿足承載能力的前提下，路面結構層厚度應有良好的水穩定性和高溫強度，瀝青混凝土面層應滿足使用功能的要求，加鋪層厚度首先要滿足原路面縱向線型，同時為避免過多的破碎和替換混凝土板，考慮舊路局部地方下沉、部分板翹曲、舊路路面橫坡度變化等情況，注意將調坡與路面現有承載力調查法相結合。舊路改造一般采用兩層密實型瀝青混凝土結構，瀝青混凝土面層的最小厚度為8～10cm比較理想，一層為最小厚度5cm的瀝青混凝土整平層，一層為4cm左右的抗滑表層，實現與其他瀝青路面一樣，具有良好的平整度、構造深度和密實度等。
瀝青混凝土面層材料的選擇
原材料是影響瀝青混凝土質量的根本所在，嚴格把好進場材料關對瀝青混凝土生產質量將產生至關重要的影響。生產瀝青混凝土所需材料為瀝青、石料、填料。關鍵的材料瀝青要選重交通道路石油瀝青、改性瀝青，其性能、指標必須符合高等級路面施工要求。集料在瀝青混合料中起到一個整體骨架作用來抵抗路面的變形，集料本身的強度特性、集料與瀝青的粘附性、集料的棱角性和集料的級配對瀝青混凝土路面的強度、高溫穩定性和水穩性起決定性作用。石料應結合當地的地材情況，根據路面的使用性能和要求確定。要采用優質石料用先進的錘式破碎機生產。控制石料中的扁平狀含量，扁片顆粒含量多會增加石料的表面積和瀝青用量，也會降低混合料的抗形變能力。一般選破碎面較多、扁平顆粒較少的石料，并且必須達到潔凈、無雜質、無風化，具有良好的顆粒形狀，抗壓強度應不低于三級，壓碎值小于25%，與瀝青材料粘結力不低于三級。礦粉要潔凈、干燥、無雜質，有30%能通過0.074mm篩，親水系數小于1.0，外觀無團粒、結塊。砂的細度模數為2.3-3.0，含泥率小于1%。
提高瀝青混凝土路面的抗滲性能
要保證路面結構的水穩定性和耐久性，預防水破壞是至關重要的。因此，應將路面抗滲性能作為一個重要指標來控制。尤其是粘附性有利于提高抗滲性。采用改性瀝青、摻加抗剝落劑、在礦粉中摻加一定量的水泥，對抵抗剝離以提高瀝青混合料水穩性都有明顯效果。但要注意不同抗剝落劑與各種石料之間的匹配問題。當選用摻加水泥時，應注意確保施工實際摻加劑量的準確性。此外，要選擇適當的級配范圍，提高瀝青用量及提高4.75～9.5mm規格集料的用量相應地都可以提高混合料的抗滲性能。
舊水泥混凝土上加鋪瀝青混凝土面層，是改造舊水泥混凝土路面行之有效的方法之一，在公路的改建和擴建中大部分地區已普遍采用。雖然目前我國尚未有比較成熟的相關設計規范和方法，對加鋪瀝青混凝土的板塊未提出相應的評價指標，對于特重交通路面結構設計的經驗也很不足，但近年來國內許多科研、設計單位面對廣大工程改造的迫切需要，在這方面的研究中取得了不少有益的、值得借鑒的經驗，成功的關鍵在于精心設計、精心施工。同樣厚度的瀝青加鋪層，采用不同的瀝青材料、不同的結構層，其抗反射裂縫能力就不同。我們要對原有路面破損的成因進行細致的調查和深層次的分析，為材料組成設計和結構組合設計提供可靠的依據。此外，在加鋪層施工中必須在試驗指導下對整個生產進程實施科學的監測，參照施工技術規范規定的頻率進行抽提、篩分和做馬歇爾試驗，指導拌和站對生產參數作相應的調整，進一步加強設計、施工的質量控制。
