水泥混凝土路面“白加黑”路面養(yǎng)護(hù)大修技術(shù)探討

從現(xiàn)階段的研究成果來看，高速公路水泥混凝土路面“白改黑”后的瀝青路面最大問題是水泥板接縫處的反射裂縫，其次瀝青路面老化嚴(yán)重、局部路段出現(xiàn)較為嚴(yán)重翻漿等現(xiàn)象。在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層是一種常用的、有效的路面修復(fù)技術(shù)，它具有工期短、對交通影響小、修復(fù)后路面服務(wù)性能好等優(yōu)點(diǎn)，但在傳統(tǒng)的白加黑基礎(chǔ)上，并沒有深層次的解決反射裂縫的問題，一些高速公路白加黑以后一段時(shí)間就出現(xiàn)了反射裂縫。因此針對“白加黑”并不只是簡單的瀝青罩面就能解決的，必須進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

本文從低碳環(huán)保和廢物利用的角度，本文以寧通高速儀征段為例，提出了三種新型的“白加黑”路面養(yǎng)護(hù)大修技術(shù)，碎石化、泡沫瀝青和橡膠瀝青。通過對三種大修技術(shù)進(jìn)行一些簡單的介紹，并對比其優(yōu)缺點(diǎn)，提出目前“白加黑”路面維修中，投資成本最易控制且技術(shù)效益最優(yōu)的罩面養(yǎng)護(hù)方案。在講究低碳環(huán)保的今天，相信這三種技術(shù)的應(yīng)用對路面養(yǎng)護(hù)具有借鑒意義。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

1.1 碎石化技術(shù)

碎石化技術(shù)可以較為徹底解決反射裂縫問題。碎石化技術(shù)的基本原理是:通過利用專用設(shè)備對舊泥混凝土路面進(jìn)行均勻地沖擊、破碎、壓實(shí)，在損失一部分結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體性的情況下，把混凝土路面在溫度、濕度變化和荷載作用下的位移降低到新鋪路面可以允許的范圍內(nèi)，從而徹底解決反射裂縫，為加鋪路面提供堅(jiān)實(shí)、安全的基礎(chǔ)。盡管本次因?yàn)樵访娼Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足導(dǎo)致了碎石化技術(shù)沒能大面積實(shí)施，但碎石化技術(shù)能夠?qū)⑺嗷炷撩姘迤扑闉轭w粒粒徑小力學(xué)模式趨向于級配碎石，減少水泥板的應(yīng)力集中，較為徹底解決瀝青路面反射裂縫的優(yōu)勢值得肯定及推廣。

1.2 泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)

泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)，不但解決銑刨廢料等問題，也為水泥混凝土路面提供了更多的加鋪層結(jié)構(gòu)類型選擇。2009-2014年在儀征西段全線均采用了泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)，取得了良好的效果。本項(xiàng)目的實(shí)施不但解決了G328儀征西段原路面瀝青老化銑刨后的廢料，而且第一次在江蘇省路面改造中大面積地成功運(yùn)用泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)，也形成了全套的泡沫瀝青冷再生施工工藝。另一方面，本項(xiàng)目水泥混凝土路面改造使用了較多的加鋪層結(jié)構(gòu)類型，包括1)水泥混凝土碎石化+水泥穩(wěn)定碎石+泡沫瀝青廠拌冷再生+瀝青面層;2)水泥混凝土板塊+水泥穩(wěn)定碎石+泡沫瀝青廠拌冷再生+瀝青面層;3)水泥混凝土碎石化+泡沫瀝青廠拌冷再生+瀝青面層等，這些為后期同結(jié)構(gòu)類型提供更多的改造方案及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累。

1.3 橡膠瀝青技術(shù)

加鋪橡膠瀝青應(yīng)力吸收層及橡膠瀝青AR-AC混合料可以大大延緩反射裂縫的發(fā)生。采用了加鋪橡膠瀝青應(yīng)力吸收層及橡膠瀝青AR-AC13混合料技術(shù)，目的是通過橡膠瀝青優(yōu)良的抗反射裂縫能力來延緩本項(xiàng)目反射裂縫的發(fā)生，運(yùn)行初期效果良好。盡管橡膠瀝青在水泥板上直接加鋪案例較多，但在白改黑的瀝青路面上進(jìn)行大面積加鋪還不多見。本項(xiàng)目除總結(jié)了橡膠瀝青全套施工工藝外，在橡膠瀝青應(yīng)力吸收層石料預(yù)裹附和橡膠瀝青AR-AC13防油斑等問題上取得了一定的經(jīng)驗(yàn)。

2 三種技術(shù)特點(diǎn)分析

2.1 碎石化技術(shù)

多錘頭碎石化技術(shù)是采用多個(gè)重錘反復(fù)沖擊打碎面板，將路面分層打裂成大小均勻的塊徑。碎石化技術(shù)的基本原理是:通過利用專用設(shè)備對舊泥混凝土路面進(jìn)行均勻地沖擊、破碎、壓實(shí)，在損失一部分結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體性的情況下，把混凝土路面在溫度、濕度變化和荷載作用下的位移降低到新鋪路面可以允許的范圍內(nèi)，從而徹底解決反射裂縫，為加鋪路面提供堅(jiān)實(shí)、安全的基礎(chǔ)。該技術(shù)是目前解決水泥混凝土路面反射裂縫最徹底的方法之一，同時(shí)具有施工速度快、節(jié)省資金等特點(diǎn)及重要的環(huán)境保護(hù)意義。

在施工前，原有水泥混凝土路面無病害，水泥板塊完好。從實(shí)際測得的彎沉來看，本路段無病害。因此，施工前場的施工工序主要由原有瀝青路面銑刨→夾層的去除→水泥路面的清掃→碎石機(jī)破碎→Z型振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)→振動(dòng)壓路機(jī)碾壓→檢查→透層施工等工序組成。主要確定落錘的高度和落錘間距，具體劃分為:①行車道落錘高度按1.2m，落錘間距按12cm進(jìn)行試碎。(邊角處加大落錘高度1.6-1.8m)②超車道落錘高度按1.2m，落錘間距按10cm進(jìn)行試碎。(邊角處加大落錘高度1.6-1.8m)碾壓組合:MHB破碎機(jī)破碎1遍+Z形壓路機(jī)碾壓2遍+單鋼輪壓路機(jī)碾壓1遍+單鋼輪壓路機(jī)碾壓1遍。

2.2 泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)

泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)一方面適用范圍廣，施工受季節(jié)和氣候的影響小，節(jié)約能源，處治材料存放方便，可以常溫?cái)備仭備仯焖僬置妫硪环矫媾菽瓰r青再生層較半剛性基層更具柔性和耐疲勞，對于抑制和延緩裂縫反射到新的瀝青面層有很大的好處。

施工中泡沫瀝青的配合比 RAP:新集料:水泥=70.5%:28.0%:1.5%，泡沫瀝青的用量為2.4%(其中基質(zhì)瀝青發(fā)泡溫度160℃，發(fā)泡用水量2.5%)、含水量為5.7%，泡沫瀝青和水均為外摻。所設(shè)計(jì)的冷再生混合料15℃浸水劈裂強(qiáng)度為0.7241MPa，強(qiáng)度滿足JTG F41-2008規(guī)定的15℃劈裂強(qiáng)度不小于0.5MPa強(qiáng)度指標(biāo)。

泡沫瀝青廠拌冷再生在施工過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)由于在RAP自重和高溫的作用下，RAP材料可重新粘結(jié)起來形成尺寸較大的顆粒，因此RAP料堆的高度不能太高，機(jī)械設(shè)備也不得在料堆上停留或行走。可協(xié)調(diào)好破碎篩分設(shè)備和拌和設(shè)備的生產(chǎn)速度，使RAP料堆的高度減至最小。(2)對于RAP料的上料必須要有篩網(wǎng)進(jìn)行預(yù)處理，防止超大粒徑損害拌合機(jī)，另外保持RAP料和新集料的連續(xù)工作，控制合成級配。(3)保持施工過程中泡沫瀝青的最佳含水率在規(guī)范規(guī)定范圍，特別在氣溫高的天氣，提高最佳含水率的同時(shí)，保持運(yùn)輸車輛用帆布進(jìn)行覆蓋，防止水分散失。(4)碾壓的組合初壓采用1臺(tái)DD130雙鋼輪壓路機(jī)前靜后振碾壓2遍，復(fù)壓用1臺(tái)18t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)振壓4遍，然后用26t輪胎壓路機(jī)碾壓4～6遍，終壓采用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓2遍。(5)攤鋪機(jī)攤鋪速度按1～3m/min予以調(diào)整，做到緩慢、均勻，不間斷的攤鋪。(6)泡沫瀝青廠拌冷再生在加鋪瀝青下面層前必須進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不易少于7d。當(dāng)滿足以下兩個(gè)條件之一時(shí)，可以提前結(jié)束養(yǎng)生:①泡沫瀝青再生層可以取出完整的芯樣;②泡沫瀝青再生層含水量低于2%。

2.3 橡膠瀝青技術(shù)

2.3.1 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層

(1)推薦橡膠瀝青灑布量采用2.0～2.6kg/m2，最后采用2.5kg/m2。(2)起步和終止位置應(yīng)鋪工程紙，以準(zhǔn)確進(jìn)行橫向銜接，灑布車經(jīng)過后應(yīng)及時(shí)取走工程紙;噴灑橡膠瀝青后應(yīng)立即撒鋪碎石，碎石撒鋪量推薦采用16±2kg/m2，根據(jù)試鋪情況確定，以滿鋪、不散失為度，對于局部碎石撒鋪量不足的地方，應(yīng)人工補(bǔ)足。采用25T以上的膠輪壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。碎石撒鋪后應(yīng)立即進(jìn)行碾壓作業(yè)，兩臺(tái)膠輪壓路機(jī)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行碾壓，緊跟碎石撒鋪車。碾壓遍數(shù)為3遍，從灑布橡膠瀝青到碾壓完成應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。

2.3.2 橡膠瀝青混合料

本次配合比設(shè)計(jì)所用粗集料為鎮(zhèn)江茅迪玄武巖，橡膠瀝青為金邦橡膠瀝青，為現(xiàn)場加工，1#料:3#料:4#料=78∶7∶15∶7，油石比為 8.5%，

在施工過程中AR-AC瀝青混合料基本上與SMA的施工技術(shù)一致，上面層采用非接觸式平衡梁裝置控制攤鋪厚度。兩臺(tái)攤鋪機(jī)距離不應(yīng)超過10m，以形成良好的熱接縫。瀝青混合料的壓實(shí)是保證瀝青面層質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)選擇合理的壓路機(jī)組合方式及碾壓步驟。為保證壓實(shí)度和平整度，初壓應(yīng)盡量在攤鋪后較高溫度下及時(shí)進(jìn)行。為防止橡膠瀝青粘結(jié)橡膠輪胎，AR-AC瀝青混凝土不宜使用膠輪壓路機(jī)。

當(dāng)然對于廢舊橡膠粉改性瀝青的研究目前還處于初期，也有一些缺陷。本文中廢舊橡膠粉改性瀝青AR-AC13瀝青混凝土屬于濕法，由于昂貴的改性瀝青加工成本和較高的油石比對其推廣存在一定的影響。但隨著改性瀝青加工設(shè)備與技術(shù)的改進(jìn)，不難看到廢舊橡膠粉瀝青混合料將成為我國瀝青混凝土發(fā)展的新方向，具有廣闊的市場前景。

3 三種技術(shù)對比

根據(jù)以上對三種方案的介紹，三種養(yǎng)護(hù)大修技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，見表1。考慮的側(cè)重點(diǎn)不同，得出的經(jīng)濟(jì)方案就有所不同，在公路日常養(yǎng)護(hù)過程中，常使用采用橡膠改性劑改性瀝青，施工方便快捷。從長久性考慮來看采用方案一和方案二能夠較深層次的改善原有的性能，能夠完成水泥混凝土路面大修工程中普遍存在的反射裂縫的問題。

表1 方案比選

4 結(jié)束語

(1)“白加黑”舊路罩面改造，其中最大的病害是原水泥混凝土板塊路面的裂縫反射很快，必須對其治標(biāo)治本，綜合處理。

(2)隨著高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程的深入，碎石化、路面冷再生和橡膠瀝青技術(shù)作綠色環(huán)保技術(shù)，能夠變廢為寶、節(jié)省資源、利于環(huán)保，已成為國內(nèi)外采用的瀝青路面維修工藝的研究熱點(diǎn)。

(3)本文根據(jù)三種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況，提出了不同結(jié)構(gòu)類型的應(yīng)用條件及其在施工過程中的主要控制要求，分析了各結(jié)構(gòu)方案的缺點(diǎn)，真正做到防患于未然對于這三種技術(shù)的應(yīng)用，需通過較長時(shí)期的觀測予以完善。