舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土施工探究

宋偉雄

摘要:文章根據舊水泥混凝土路面改造的實踐,對舊水泥路病害加以分析和處理,探討了施工質量控制措施,著重介紹了瀝青混凝土路面反裂縫的處理方法。

關鍵詞:水泥混凝土;路面瀝青混凝土;反裂縫

中圖分類號:U416文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)21-0136-02

近年來社會經濟發展迅速,城市建設不斷擴大,隨著人民生活水平的提高城市道路的交通量日益加大,原有的舊水泥路面出現破碎、斷板、裂縫等不同程度的損壞,為了充分利用舊混凝土堅實的基礎,且達到節省投資、改善行車條件、美化城市的目的,欽州市很多舊路改造采用了舊水泥路面加鋪瀝青混凝土的方法,如欽州至欽州港的進港公路、人民南路、南珠西大街、文峰北路、沙井大道等。經多年的實踐與研究,現結合欽州市砂井大道路面改造工程,對舊混凝土路面加鋪瀝青混凝土的施工中的一些問題進行探討,以便交流與參考。

沙井大道位于欽州市城西區西側城郊結合部,南北走向,北起于南珠西大街交叉口,南至金海灣西大街交叉口,全長3045.949米。該道路于1995年左右按Ⅰ級公路標準建成混凝土路面,是進出欽州市區的交通主干路,道路上的交通量很大,客、貨流集中,汽車川流不息,是一條具有重要政治經濟意義的干道。經多年運營,沙井大道的水泥混凝土路面出現了破碎、斷板、裂縫、錯臺、脫空、唧泥、沉陷等不同程度的損壞(如圖1、圖2),行車舒適性較差,影響交通安全。為了改善進出城區道路的交通條件,提高行車舒適性,改善城市形象及投資環境,對沙井大道加鋪瀝青混凝土路面,更換檢查井蓋、雨水箅及路緣石,并對綠化進行了改造。本項目路線按城市主干路Ⅰ級標準建設,設計行車速度為60公里/小時,道路紅線寬度為60米,規劃道路橫斷面采用四塊板形式:7.5m(人行道)+5.0m(非機動車道)+2.5m(側分帶)+12.0m(機動車道)+6.0m(中央分隔帶)+12.0m(機動車道)+2.5m(側分帶)+5.0(非機動車道)+7.5m(人行道)=60m。

一、舊路路基病害處理

(一)路面的病害情況

1.沙井大道主要是層狀剝落、坑洞、斷角、裂縫、脫空和接縫填料損壞等情況相對較為嚴重,整體上左幅又比右幅嚴重。

(二)病害處理

1.對斷裂類病害處理:對斷裂面板,視具體情況,采取整板或局部打掉原板重新搗制混凝土板,再加鋪瀝青混凝土層的措施。具體操作方法是:(1)劃定破碎范圍,先用切割機切割,再用小型鑿巖機或空壓鉆破碎,后徹底清理基層,基坑邊緣不垂直的用風炮機修整,直至達到修整要求為止。對部分基坑挖鑿后強度不夠的,再挖深15~20厘米,用混凝土換填,本工程對需換填部位澆注C30,抗折為5.0的商品水泥砼。(2)舊混凝土路破碎過程中盡量保留原有鋼筋,已斷鋼筋需要焊接,無鋼筋外露的要鉆孔安裝,恢復原有鋼筋設計。(3)打15cmC20素混凝土基層后,再打24cmC30的混凝土面板,并養生、切縫、灌縫。

2.接縫處理:水泥路面接縫眾多是加鋪層路面產生反射裂縫的主要原因,該道路采取了以下措施處理該問題:(1)清縫、灌縫:灌縫材料可以防止雜物掉入接縫影響混凝土板自由伸縮且起到防水功用,本工程采用改性瀝青灌縫。因為改性瀝青灌縫的粘結強度高、拉伸強度大、抗水、耐高溫抗低溫、柔韌性好且性能穩定。灌縫前要清理干凈,縫隙要灌滿,不要留有空隙;(2)接縫處鋪設防水抗裂材料:鋪設土工格柵,本工程采用自黏型高強度玻璃纖維格柵滿鋪,利用玻璃纖維格柵抗拉性能加強瀝青混凝土的抗剪切、抗裂能力,從而抑制反射裂縫。

3.脫空板的處理:部分路面板與基層之間、基層與土路基之間出現了脫空現象會導致路面破壞、變形對于脫空面板處理方法有一般是:一、采取灌注漿工藝,即對脫空位置進行鉆孔、壓力灌注水泥漿,令面板底部獲得密實均勻的支承;二、采用打裂工藝,即用沖擊式壓路機對脫空板進行打裂壓實,打裂是為了使舊混凝土與基層緊密接觸、穩定,減少今后混凝土板的位移。

4.路面的清洗:舊混凝土路面經過不病害類型處理后,在攤鋪黏層瀝青之前,用高壓水槍沖洗路面保證黏層瀝青能很好地附著于水泥混凝土路面,使黏層能更好地發揮其在剛、柔2種結構之間的黏結作用。

5.舊混凝土路面清洗干燥后,灑上乳化瀝青或70號熱瀝青(150~170℃),熱瀝青灑布量一般為每平方米1～1.2公斤,然后用專用機具鋪設長絲棸酯土工布,現用8～10噸輕型壓路機輾壓一遍,讓瀝青浸透土工布,視浸透情況確定灑布適量的砂,然后再鋪下一層。

6.特殊部位的處理。在舊混凝土板破碎而未換新混凝土板處、加鋪層較薄處、接縫處滿鋪自黏型高強度玻璃纖維格柵,利用玻璃纖維格柵抗拉性能加強瀝青混凝土的抗剪切、抗裂能力,抑制反射裂縫。玻璃纖維格柵應在下面層鋪設,可采用人工或機械鋪設,鋪設表面應干凈、干燥、無雜物及塵土;鋪設要平整,不能有拆皺,搭接長度為橫向7～15cm,縱向5～10cm;鋪好后用輪胎式路機輾壓一遍,并與基層牢固,不能脫空,當玻璃格柵與結構層緊密結合成一體后,立即進入瀝青混合料的攤鋪壓實工序。

二、瀝青混凝土面層反射裂縫處理

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,使舊混凝土位移產生的拉應力超過瀝青罩面層的抗拉強度,從而罩面層在相應的位置裂開,且裂縫不斷向上發展,反射到加鋪層表面,即形成反射裂縫。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。根據反射裂縫的形成原因,應從加鋪層材料、厚度、施工質量等幾方面控制反射裂縫的產生。

(一)加強面層材料選擇預防反射裂縫的發生瀝青

石料、填料是瀝青混凝土中的重要原材料,要控制瀝青混凝土質量,首先對進場原材料的質量嚴格把關。沙井大道表面層AC-13K和下面層AC-10I均選擇SBS改性瀝青,中、下面層瀝青采用重交通瀝青70號,瀝青的技術指標符合設計要求。粗集料和細集料符合《公路瀝青路面施工及驗收規范》的有關技術規定。面層碎石應潔凈、干燥、無雜質、無風化,石質堅硬,沖擊性能好。

(二)在瀝青層面間加鋪纖維材料抑制反射裂縫

1.采用單面燒毛土工布+粘油層,單面燒毛土工布的抗拉強度和模量均較高,并具有微小三維孔隙結構。在浸漬瀝青后原有的抗滲透系數要降低約兩個量級,,所形成的瀝青布要比瀝青混凝土具有更好的抗滲漏性和傳熱性,當它與瀝青混凝土底部黏結時,會使面層的拉伸強度和模量有所提高,裂縫大為減小。舊路面或路基如已有裂縫,在向上新鋪面層反射時,會由于它的韌性及一定的蠕變而被吸收及松弛,從而發揮它的應力阻隔作用。另外它還具有防水和保溫作用中,防紫外線、耐寒凍、抗化學腐蝕和抗生物破壞能力,易施工、應用效果好的特點。鋪設時將燒毛粗糙的一面朝上,既能改善面層與間層的結合力,又能防止施工時被車輪卷起,破壞,同時可抑制車輛,攤鋪機在布上出現打滑現象。

2.玻璃纖維格柵在改性瀝青混凝土加鋪層中的作用與水泥混凝土中加入鋼筋的作用類似,它提高了瀝青混凝土面層的整體抗拉強度,從而延緩或減少路面裂縫的產生。在改性瀝青混凝土路面中使用玻璃纖維格柵,能夠起到減少車轍、推遲疲勞裂縫的產生及延緩反射裂縫發展的作用。同時,由于玻璃纖維格柵耐高溫穩定性好,攤鋪熱瀝青混凝土時不會產生變形,便于施工。當舊混凝土板破碎而未換新混凝土板時,或加鋪層較薄時,接縫處滿鋪自黏型高強度玻璃纖維格柵,利用土工格柵抗拉性能加強瀝青混凝土的抗剪切、抗裂能力,從而抑制反射裂縫。玻璃格柵應在下面層鋪設,可采用人工或機械鋪設,鋪設表面應干凈、干燥、無雜物及塵土;鋪設要平整,不能有拆皺,搭接長度為橫向7～15cm,縱向5～10cm;鋪好后用輪胎式路機輾壓一遍,并與基層牢固,不能脫空,當玻璃格柵與結構層緊密結合成一體后,立即進入瀝青混合料的攤鋪壓實工序。

(三)瀝青混凝土加鋪層厚度控制抑制反射裂縫

1.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。由于水泥混凝土面板本身強度較高,故可以作為基層。舊路改造一般采用兩層密實型瀝青混凝土結構,關健是防止反射裂縫的產生。但由于瀝青混凝土的厚度如果過大,其發生高溫車轍的可能性就越大。因此,設計厚度標準應與一般的瀝青混凝土路面設計一樣,瀝青混凝土面層應滿足使用功能的要求,加鋪層厚度要結合舊路實際情況,按照原路面的縱向線型,并避免過多的破碎和替換混凝土板。

2.考慮到剪切型反射裂縫與加鋪層厚度有密切的關系,為了減少加鋪層受拉疲勞產生的裂縫,降低車輛荷載對引起的剪應力,舊路改造一般采用兩層骨架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。

3.沙井大道主要為了改善行駛條件和美化路容,設計時采用薄層路面結構,瀝青層厚度為10cm,分兩層鋪筑,表面層4cm,下面層為6cm,,但因該舊混凝土面板極不平整,實際分散性較大,路面結構厚度只能是平均鋪筑厚度,最薄控制有6cm以,一般厚度為15cm,個別地方較厚。對加鋪厚度較薄的地方增加玻璃纖維格柵,以提高抗拉強度和彈性模量,減少瀝青路面反射裂縫。

(四)加強施工質量控制推退裂縫發生

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、篩分和馬歇爾試驗,進一步加強設計、施工的質量控制、強化施工工藝和施工方法,提高施工質量,從而減少反射裂縫,保證路況質量。

(五)選用優質瀝青、添加輔助材料,提高路面抗滲性能,控制反射裂縫的發生

因此在加鋪瀝青混凝土施工中,預防水破壞提高路面抗滲性能是很重要的。沙井大道SBS改性瀝青是在原有基質瀝青(AA - 90)的基礎上,摻加410%的SBS改性劑。改性后的瀝青與原瀝青相比,其高溫粘度增加,軟化點升高,具有良好的熱穩定性和低溫抗裂性,可增加瀝青與石料的粘附性,有較好的彈性,使改性瀝青混凝土路面的耐久性和高溫穩定性明顯提高。所以,用改性瀝青混凝土作為面層,可提高道路的抗永久變形能力、低溫抗裂能力和抗疲勞開裂能力,并能防止雨水滲入從而減輕雨水造成的路面破壞道路施工過程中,對于以上問題著重進行了處理,由于各問題處理到位,通車后路面狀況良好。

三、結語

混凝土路面加鋪瀝青面層,是改造舊水泥混凝土路面行之有效的方法之一,國內外對在舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土層的方法目前尚處于研究與試驗階段,還不能完全消除反射裂縫,為了保證工程的質量,只有在現有的技術程度上努力做好設計工作,加強施工質量控制,抓好施工材料管理,確保材料質量符合要求,加強施工設備及人員的組織管理。