瀝青斜向預(yù)應(yīng)力混凝土復(fù)合路面在交通道路上的應(yīng)用

陳曉娟

摘 要：在分析現(xiàn)有復(fù)合式路面特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文從結(jié)構(gòu)、路面材料以及路用性能方面介紹瀝青斜向預(yù)應(yīng)力混凝土復(fù)合路面（CPCP+AC）;考慮到CPCP層與AC層使用不同模量的材料會(huì)引起上下層不能協(xié)調(diào)變形的問(wèn)題，提出CPCP+AC復(fù)合路面層間優(yōu)化的措施;此外，對(duì)CPCP+AC復(fù)合路面提出一些施工質(zhì)量控制建議。

關(guān)鍵詞：瀝青斜向預(yù)應(yīng)力;復(fù)合路面;層間優(yōu)化;施工質(zhì)量

中圖分類號(hào)：U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）32-0088-03

Abstract： In this paper， based on the analysis of the characteristics of the existing composite pavement， the asphalt concrete - cross-tensioned prestressed concrete composite pavement （CPCP+AC） was introduced from the aspects of structure， pavement materials and road performance; considering that the use of materials with different moduli for the CPCP layer and the AC layer would cause the upper and lower layers to be unable to coordinate deformation， measures to optimize the interlayer of the CPCP+AC composite pavement were proposed; in addition， some construction quality control suggestions were put forward for CPCP+AC composite pavement.

Keywords： asphalt diagonal prestress;composite pavement;layer optimization;construction quality

瀝青斜向預(yù)應(yīng)力混凝土復(fù)合路面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，具有斜向預(yù)應(yīng)力筋的水泥混凝土路面有較好的力學(xué)性能和水穩(wěn)定性[1]，道路的整體強(qiáng)度和承載能力明顯增強(qiáng)，路面結(jié)構(gòu)不易發(fā)生破壞。AC瀝青層不僅能承受荷載、溫度等產(chǎn)生的水平應(yīng)力，也能擴(kuò)散一定的豎向應(yīng)力。但瀝青斜向預(yù)應(yīng)力混凝土復(fù)合路面結(jié)構(gòu)對(duì)層間使用的材料以及層間優(yōu)化要求較高，如果處理不當(dāng)，就會(huì)在交通荷載作用下出現(xiàn)層間剪切滑移。本文在分析現(xiàn)有復(fù)合式路面特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，闡述了瀝青斜向預(yù)應(yīng)力混凝土復(fù)合路面（CPCP+AC）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，提出CPCP+AC路面的層間優(yōu)化措施，并從CPCP層、AC層、層間黏層施工等方面提出一些施工質(zhì)量控制建議。

1 現(xiàn)有復(fù)合路面結(jié)構(gòu)

1.1 一般復(fù)合式路面

目前使用比較廣泛的PCC+AC路面結(jié)構(gòu)集合了AC路面和PCC路面的優(yōu)點(diǎn)，這種路面結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用相對(duì)較少[2]。由于當(dāng)時(shí)的交通量較小，因此一般復(fù)合式路面使用效果顯著。隨著時(shí)代的發(fā)展，交通量和交通荷載增加，此復(fù)合路面結(jié)構(gòu)下的AC層易受溫度和荷載影響而出現(xiàn)反射裂縫，還會(huì)因?yàn)閷娱g黏結(jié)不強(qiáng)而發(fā)生滑移、擁包等病害。因此，PCC+AC復(fù)合式路面現(xiàn)在已經(jīng)不能夠適應(yīng)交通量較大的高速公路的需求。

1.2 連續(xù)配筋水泥混凝土瀝青加鋪復(fù)合式（CRC+AC）路面

作為新型路面結(jié)構(gòu)，連續(xù)配筋水泥混凝土瀝青加鋪（CRC+AC）復(fù)合式路面無(wú)須在上下承載層設(shè)置伸縮縫[3]，整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較好。相對(duì)于一般復(fù)合式路面經(jīng)常出現(xiàn)推移變形、路面分層及水損害等病害，CRC+AC路面能約束相當(dāng)一部分路面病害的發(fā)生。但長(zhǎng)期使用之后，由于板塊的接縫較多，在荷載作用下，微小的裂縫仍然會(huì)發(fā)展成較長(zhǎng)且寬的裂縫，因此路面易發(fā)生破碎，導(dǎo)致道路的使用性能降低[4]。

2 CPCP+AC復(fù)合路面的優(yōu)勢(shì)

2.1 CPCP+AC復(fù)合路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

如圖1所示，CPCP+AC復(fù)合路面主要為斜向預(yù)應(yīng)力混凝土層上加鋪薄層瀝青混凝土層。其中，AC層厚度為4～6 cm，它能夠用來(lái)阻斷雨水對(duì)基層的沖刷和向下傳遞行車的荷載。作為CPCP+AC復(fù)合路面的主要承重層，CPCP層厚度通常為22～26 cm，該層具有強(qiáng)度高、剛度大、溫度敏感性小的特點(diǎn)。為了將AC層和CPCP層黏結(jié)起來(lái)，CPCP+AC之間會(huì)鋪筑5～10 mm的黏結(jié)層。同時(shí)，這層黏結(jié)層能夠吸收AC層傳遞下來(lái)的應(yīng)力。

2.2 CPCP+AC復(fù)合路面的材料優(yōu)勢(shì)

與一般的水泥混凝土路面不同，通過(guò)在水泥混凝土路面鋪筑兩層斜向預(yù)應(yīng)力鋼筋，混凝土板在橫向和縱向的變形得到約束，使得CPCP層可以承受更大的應(yīng)力應(yīng)變而不會(huì)發(fā)生破壞。除了提供路面表面功能以外，AC層也能承受因荷載、溫度等產(chǎn)生的水平應(yīng)力，同時(shí)能擴(kuò)散一定的豎向應(yīng)力。盡管CPCP層與AC層的材料模量相差較大，但通過(guò)中間的黏層可以協(xié)調(diào)兩種材料的變形。

2.3 CPCP+AC復(fù)合路面的路用性能優(yōu)勢(shì)

以斜向力預(yù)應(yīng)力混凝土路面板與AC-13瀝青混凝土路面板復(fù)合為例，取AC面層厚度為5 cm，AC-13的設(shè)計(jì)空隙率為4%。采用振動(dòng)密實(shí)級(jí)配設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，從表1中可以看出，CPCP+AC（AC-13）的路用性能均符合相關(guān)規(guī)范要求，特別是高溫性能較為突出，所以CPCP+AC（AC-13）鋪筑在高溫地區(qū)的路用效果會(huì)更加明顯。1.132 MPa的抗剪強(qiáng)度能減少在高溫條件下瀝青層發(fā)生推移、擁包、搓板等病害的概率。

3 CPCP+AC復(fù)合路面結(jié)構(gòu)的層間優(yōu)化

3.1 CPCP表面處理

3.1.1 CPCP路面板刻槽。如果板塊分割完整，可使用桁架刻紋機(jī);如果板塊不完整，推薦使用人工刻紋機(jī)。對(duì)于斜向力預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土路面，若采用混凝土路面刻紋機(jī)切刻表面紋理，推薦槽寬為3～5 mm，槽深為5～6 mm，槽間距為20～30 mm。

3.1.2 CPCP路面板鑿毛。路面板鑿毛不僅要去除浮漿，還應(yīng)形成凹凸麻面，只有這樣，兩類混凝土才能黏合為一個(gè)整體。進(jìn)行鑿毛時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎使用大型銑刨機(jī)或拋丸機(jī)。大型銑刨機(jī)不僅會(huì)銑掉浮漿和部分骨料，還會(huì)使有些骨料振松而影響整體結(jié)構(gòu)。拋丸機(jī)鑿毛的深度較淺，凹凸麻面不明顯，使得混凝土層和瀝青層之間的黏結(jié)效果變差。

3.1.3 CPCP路面板植石。在新成型的斜向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土路面板上，均勻地撒布一層單一粒徑（4.75～9.50 mm）集料，并施加一定的垂直壓力將其壓入混凝土中，集料壓入混凝土的深度約為集料粒徑的三分之二，使混凝土表面形成較粗糙的構(gòu)造。為避免集料不潔凈造成層間黏結(jié)不牢固，所用集料必須保持潔凈，以確保施工后的CPCP層與AC層的層間具有足夠的抗剪切能力。

3.2 層間處理的材料

復(fù)合路面受行車荷載作用，層間既要承受剪應(yīng)力，又要承受拉拔力[5]。因此，對(duì)于交通量大、重載交通比例大的高速公路，要重點(diǎn)考慮層間的抗剪切能力。工程中常用的黏層材料有乳化瀝青、改性乳化瀝青、液體石油瀝青[6]。建議使用SBR改性乳化瀝青和SBS改性瀝青作為CPCP+AC層間黏結(jié)材料。可以使用正交法對(duì)CPCP表面處理方法和層間黏結(jié)材料用量進(jìn)行配比，將配比后的試件分別進(jìn)行剪切、拉拔試驗(yàn)，通過(guò)分析試驗(yàn)結(jié)果，選出最優(yōu)的黏結(jié)材料以及最佳用量。

4 CPCP+AC復(fù)合路面結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量控制

4.1 CPCP層施工質(zhì)量控制

斜向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土路面板的板長(zhǎng)決定了路基摩阻力的大小以及預(yù)應(yīng)力值，參考國(guó)內(nèi)外工程經(jīng)驗(yàn)和縱向預(yù)應(yīng)力路面板的長(zhǎng)度，路面板的長(zhǎng)度建議取90～210 m。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50010—2010）的要求，路面板的板厚不僅要滿足強(qiáng)度要求，還要滿足鋼筋的最小保護(hù)層厚度要求。預(yù)應(yīng)力筋的布設(shè)角度建議在25°～45°取值，若布設(shè)間距過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致板內(nèi)的橫向應(yīng)力分布不均勻。鋼筋的布設(shè)位置建議在1/2板厚偏下1～2 cm處。

4.2 AC層施工質(zhì)量控制

施工用到的瀝青、石料、礦粉等材料應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）中的相關(guān)要求進(jìn)行選擇。混合料在運(yùn)輸過(guò)程中可通過(guò)加蓋棉制篷布等保護(hù)措施延緩溫度降低速度。在瀝青混合料的碾壓過(guò)程中，應(yīng)協(xié)調(diào)壓路機(jī)的碾壓路線，嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù)，同時(shí)對(duì)各結(jié)構(gòu)層的施工環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)，鋪筑完成后及時(shí)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)并實(shí)時(shí)反饋。

4.3 CPCP+AC層間施工質(zhì)量控制

若選擇植石的方法對(duì)CPCP板面進(jìn)行處理，為防止水泥混凝土收縮時(shí)與碎石脫離，建議采用波士膠通用無(wú)收縮灌漿料與石料混合并觀察其裹覆效果。對(duì)于刻槽路段，當(dāng)鋪筑同步碎石封層時(shí)，建議采用智能碎石封層機(jī)進(jìn)行瀝青噴灑及集料撒布，其速度一般控制在1.5～2.0 km/h，此外，要保證瀝青灑布均勻和碎石覆蓋率保持在70%～80%，避免出現(xiàn)黏層油噴量過(guò)多或漏灑、碎石撒布重疊或露黑等現(xiàn)象[7]。

5 結(jié)論

CPCP+AC復(fù)合路面可以充分發(fā)揮兩種不同路面材料的特性，發(fā)揮材料和結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)處。CPCP層的剛度大，承載力強(qiáng)。AC層既能提供更好的路表面功能，也有良好的力學(xué)性能。除可在CPCP路面板表面刻槽、鑿毛、植石以外，在拉拔、剪切試驗(yàn)的基礎(chǔ)上選擇合適的處理材料和材料用量能夠有效地優(yōu)化層間性能。在瀝青斜向預(yù)應(yīng)力混凝土復(fù)合路面施工過(guò)程中，CPCP層的板長(zhǎng)、板厚、鋼筋的分布，AC層瀝青混合料的拌合溫度、路面碾壓遍數(shù)，層間黏層施工時(shí)瀝青的噴灑量等，都是質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，在這些關(guān)鍵部分施工過(guò)程中，要嚴(yán)格按照施工工藝規(guī)范來(lái)進(jìn)行。目前，在國(guó)內(nèi)，此類結(jié)構(gòu)的層間施工技術(shù)基本處于空白狀態(tài)，人們應(yīng)更多地結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)來(lái)確定相關(guān)施工指標(biāo)。

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