舊水泥砼路面加鋪瀝青層改造的探討

摘 要：本文論述了在舊水泥混凝土路面上加鋪改性瀝青補強層改造的施工工藝與可行性，探討防止改性瀝青補強層裂縫產生的預防措施和改善措施，通過工程實例為今后舊水泥砼路面改造積累經驗。

關鍵詞：改性瀝青；裂縫；玻璃纖維格柵

南寧市的水泥混凝土路面始建于六十年代，八十年代以來，水泥混凝土路面在全市迅猛發展。現今市區內的道路路面幾乎全都是水泥混凝土路面。近年來，我市現有的水泥混凝土路面，有相當一部分已接近或超過設計年限，有的雖末達到設計年限，但由于交通劇增，汽車軸載日益重型化或設計、施工缺陷等方面的原因，而出現路面損壞、使用品質下降的情況。舊水泥混凝土路面行車舒適性差，車速難以提高的狀況是目前急需解決的問題，是破除舊水泥混凝土路面重搗新路面，還是在原舊泥混凝土路面加鋪瀝青層補強？這是我市道路改造方面一直爭論的問題。

本文將對舊水泥混凝土路面改造技術作進一步研究，為圖找到適合我市目前狀況、切實可行的改造措施。

一、舊水泥混凝土路面狀況

經過我們實地觀測，南寧市很多的水泥路面的表面磨損嚴重，大部分露出了碎石，部分砼板塊出現下沉、干裂、錯位等現象，局部嚴重下沉，已不能適應我市交通發展的要求。

二、加鋪層方案

（一）國內外改造方案綜述

水泥混凝土路面上的瀝青加鋪層具有“剛柔相濟”的特點，能夠大大改善舊路面的使用性能。然而瀝青加鋪層中可能出現的反射裂縫，往往縮智短罩面層的壽命。為了減少反射裂縫的數量和減緩反射裂縫的發展速度，六十年代起國外即展開防治瀝青加鋪層反射裂縫的研究。我國自八十年代以來也進行了諸多研究，這些研究主要集中在針對控制反射裂縫產生和發展的力學分析上，也提出了一些防反措施，如提高面層強度、設置應力吸收夾層等。廣東省廣州市、珠海市的市區道路改造就大多數采用這種方法并取得了不少成功經驗，特別是土工布、改性瀝青的應用，極大地改變了瀝青加鋪層的抗反射裂縫的性能。而且該種改造方式機械化施工程度高，施工進度快，很合適在交通繁忙路段施工。

（二）加鋪層方案

1、防反措施

改造工程從三個方面考慮加鋪層的防反措施，即改善瀝青罩面層性能、設置中間夾層及增設補強層。

改善加鋪層的結構，提高面層的變形能力，是首先考慮的防反措施之一。冬季低溫時，由于水泥板的收縮，在板的接縫處對加鋪層產生較大拉應力，從而導致面層開裂。這要求加鋪層應具有較好的低溫抗裂性。SBS改性瀝青砼則是最佳選擇。

國內外的一些工程實踐表明，玻璃纖維格柵（俗稱土工布）對防治反射裂縫有一定的效果。為了增強加鋪層抵抗射裂縫的能力，在瀝青加鋪層底部，鋪設了玻璃纖維格柵與下一層的貼合以及便于鋪設格柵，在舊水泥混凝土路面上鋪設AM-25瀝青碎石找平層（>5厘米）。

眾多的改造工程經驗，教訓表明，舊水泥路面的處治往往影響工程成敗的關鍵，尤其是在傳荷能力較差的接縫處，砼板下脫空等病害也影響重大。

（1）對破損、錯位嚴重的砼板處理采用挖除后重新澆24厘米厚、抗折強度≥4.5MPa的水泥混凝土。為了保證砼板受力均勻，新板與舊板接縫處加設傳力桿。

（2）板塊裂縫部分：小于5毫米寬的裂縫用瀝青乳液灌填，5-15毫米的裂縫用半固體填縫料填充后，再加鋪一層熱瀝青砂。

（3）對于角隅斷裂、接縫碎裂處理辦法為：圍繞裂縫按一定長和寬用切割成矩形，破碎清除碎塊。然后如脫空板處理方法一樣，澆筑新混凝土。

（4）錯臺小于等于1cm的可不予處理；當錯臺大于1cm的板塊，將錯臺高出的一側的板塊邊緣30～50cm范圍內，按斜坡鑿至與下沉板邊緣平齊。

（5）對原砼路面縱縫、脹縫、縮縫中的雜物和泥土，清除后重新用改性瀝青灌縫、灌縫完畢需對舊路面清洗后再進行路面施工。

2、玻纖格柵的應用

玻璃纖維格柵是一種性能優良的新型土工基材，其主要成份屬硅酸鹽，是一種物理化學性能極其穩定的材料。它具有很高的耐熱性和優異的耐寒性，強度大、模量高、化學穩定性好、膨脹系數低等特點。國內外的許多研究表明，在瀝青路面中使用玻纖格柵，能夠起到減少車轍、推遲疲勞裂縫的產生及廷緩反射裂縫發展的作用。

在瀝青加鋪層應用玻璃纖維格柵，主要是利用其高抗拉強度、高彈性模的特點玻璃纖維格柵在瀝青加鋪層中能起到加筋作用，提高瀝青面層的抗拉強度，從而防止或減少裂縫的產生。同時玻璃纖維格柵耐高溫穩定性好，攤鋪瀝青混凝土時不會產生變形，便于施工。

3、改性瀝青的應用

為了抑制或延緩加鋪層反射裂縫的出現，對面層瀝青的使用提出了特殊要求，既要有較好的高溫穩定性，又要有較好的低溫抗裂性，同時考慮到工程經濟性，僅在上面層使用改性瀝青。改性瀝青的種類繁多，大量的試驗表明SBS對瀝青的高、低溫性能均有明顯的改善，SBS改性瀝青已成為國際上最有前景的改性瀝青。通過選用SBS改性瀝青的試驗表明，瀝青改性后針入度指數PI變大，表明溫度敏感性降低；軟化點升高、60℃粘度增大，表明高溫性能變好；低溫延底的顯著增大，說明瀝青的低溫抗裂性能得到改善。

表1改性瀝青測試數據

針入度25℃，0.1mm60-80運動粘度135℃小于3pa.s

釷入度指數PI最小-0.2閃點大于230℃

軟化點℃大于55溶解度大于99℃

延度5℃，5cm/min大于30離析 軟化點差小于2.5℃

回彈恢復25℃大于65%

（三）加鋪層的力學分析

為研究反射裂縫產生與發展的機理，采用通用的有限元法及斷裂力學原理，建立三維有限元模型，對接縫區加鋪層內的應力狀態進行詳細分析，分析表明：行車荷載和溫度變化是引起舊水泥混凝土路面上瀝青加鋪層產生反射裂縫的主要原因，行車荷載主要使用下層路面結構在裂縫兩側產生豎向位移動，引起張拉型反射裂縫。

選用土工格柵類材料作為夾層時，其模量越大作用越顯著，但其材料本身內的應力值亦很大，所以它應具有較高的強度。

荷載與溫度共同作用時，加鋪層底剪應力比荷載或溫度單獨作用時增大較多。從總體情況來看，兩種作用疊加將加劇反射裂縫的產生。

三、結論

1、通過對原路情況的全面調查和客觀評價，對舊水泥混凝土路面出現不同破壞的情況，提出了對應的修補措施。工后觀測表蝗帽水泥路面得到了較好的處治，修補措施是可行的，有效的。

2、通過對國內外舊水泥路面加鋪改造實例的大量調查研究，采用有限元法及斷裂力學原理，對加鋪層進行了詳細的力學分析與評價，并結合舊路的不同破壞狀況及室內外試驗表明：本路段加鋪層結構薄，但作為一種改造舊砼路面方面的嘗試，已取得了一定的成績和經驗，為舊水泥路面的加鋪改造，從調查、評價、方案設計、新材料的應用及施工工藝，提供了一整套方法。

3、應引入單點彎沉、接縫兩測的彎沉差作為今后舊水泥路面修補的控制指標。

4、建議采用APP改性瀝青油氈對水泥路面的所有縱橫接縫進行貼縫處理，其作用是：減少地表水通過舊水泥混凝土板接縫下滲入土基，及減少地下水通過舊水泥混凝土板接縫進入加鋪層、浸濕加鋪結構層材料、降低無機結合料處治的粒料層強度，從而達到延長加鋪層結構使用壽命的目的。同時改性瀝青油氈鋪設在舊水泥板與加鋪層之間，還能起到應力收夾層的作用，減小接縫區加鋪層中因兩側板塊垂直與水平的相對位移而產生的應力，延緩反射裂縫的產生與發展。

5、依照科研用于生產、服務于生產的原則，通過以上研究，推進改性瀝青土工格柵等新技術、新材料在道路工程中的應用，也為以后舊水泥混凝土路面的加鋪改造收集資料、積累數據，逐步完善了舊水泥混凝土路面 改造措施及加鋪層方法。