水泥混凝土路面瀝青改造技術探討

黃潮偉

（潮州市潮安區公路事務中心，廣東潮州 515638）

1 研究背景

近年來，廣東地區多個水泥舊路面已完成瀝青改造。即在舊水泥混凝土路面板的基礎上加鋪瀝青面層，該改造方法發揮了剛柔結合路面的特點，有利于提高行車舒適性和安全性。對水泥舊路面進行瀝青改造，改善了舊路面的使用性能，提高了路面結構功能。通過加鋪改造，充分利用舊水泥混凝土路面材料，降低了造價，減少了資源損耗，可方便施工和車流保通，對道路保通、環境影響小，是一種快速高效的路面改造技術。

2 路面積水的快速排干治理問題

水是侵害公路的主要因素之一，地下水對公路的影響主要在建設期進行解決。路面積水是公路建設和公路養護工作常見的問題，解決好路面積水的排放能延長道路的使用壽命，因為水是引發水泥混凝土路面早期病害的一個直接外因。普通公路建成通車之后，由于道路對經濟發展的輻射作用，道路兩側迅速掀起建設熱潮，原有的排水系統容易受到人為破壞，進而影響路面積水的排出。

廣東省高溫多雨、水系發達，由于路面積水的滲入以及地下水的存在和活動會滲入路基土體，浸濕、沖刷路基土體之后，大大降低了路基土體的抗剪強度，進而易引起路基整體強度的降低，使路基失去穩定性，容易造成路基沉陷、翻漿等病害，嚴重影響道路的使用功能和過往車輛的交通安全。瀝青路面改造完成后，在路面水的作用下，包裹在骨料表面的瀝青黏結力下降，受車輪碾壓的影響，特別是重載車車輪中心的負壓作用下，每逢陰雨天氣容易出現松散、坑槽等病害，嚴重降低了瀝青路面的使用功能。

3 舊路調查

舊水泥混凝土路面改造之前，要對路面的現狀進行詳細調查，了解目前舊路面出現的病害和發展程度，以及出現病害的主要原因，掌握這些情況后才能提出相應的解決方案。目前，對路面的調查主要有如下幾點：

1）路面破損現狀調查。路面改造過程中，首先要調查清楚現狀路面存在的各種病害，如裂縫、沉陷、錯臺、唧漿、脫空等。然后結合結果計算路面破損率和路面的狀況指數PCI，再根據規范明確水泥混凝土路面的技術狀況，最終分析病害產生的原因和應采取的解決措施。

2）路面結構承載力調查。瀝青路面對路基的承載力要求較高，舊路面改造為瀝青路面后，荷載能力仍然需要舊路面來承擔。全路段的彎沉值反映了工程總體的結構承載力情況，其也是瀝青路基路面質量檢測的重要指標之一，一般通過測試路段彎沉值來判斷結構承載力。

3）接縫傳荷能力調查。普通水泥混凝土路面板是不連續的，當行車荷載作用于路面時，由于接縫處的豎向位移差，容易在改造后的瀝青路面上產生反射裂縫。

4）水泥混凝土強度測試。由于瀝青混凝土為柔性路面，對基層的強度要求較高，一般在舊路面板抽樣取芯進行測試，以得出舊水泥混凝土路面強度，可以體現舊水泥混凝土路面的強度性能。

5）舊路面行駛質量測試和抗滑能力測試。舊路面行駛質量和抗滑能力體現了行車的舒適性和安全性程度，也可以為是否需要加強路基改造提供參考。此外，還反映了舊路面的磨損狀況，從而為添加改性瀝青材料提供依據。

6）交通狀況調查（尤其是重載車輛比例的調查）。由于舊水泥混凝土路面荷載標準比較低，導致很多水泥混凝土路面的損壞與重載交通關系密切，尤其是超載、重載車輛比例大的路面，公路Ⅰ級荷載標準的路面也難以滿足需要。因為水泥混凝土路面屬于剛性路面，抗拉強度較弱，在超載、重載車的作用下，路基承載力不足，故水泥混凝土路面比瀝青路面對超載的反應更為敏感。所以，在交通狀況調查中要重點調查超載重載交通量的比例。

4 破損舊路面處理和反射裂縫控制

4.1 破損舊路面處理

根據舊路調查的結果對舊路面進行分別處理，只有將原來的病害徹底修復后才能進行瀝青路面改造。舊路面維修的關鍵是盡可能消除脫空的路面板。通常的處理方式為：一是對破碎路面板進行挖除重建；二是對局部破壞或角隅斷裂等中度破壞的路面板進行局部破除，采用細粒式高強度混凝土填補；三是對細小裂縫進行灌縫處理。

4.2 反射裂縫控制

完成舊路面處理后，首先，需要增強新鋪瀝青面層與舊水泥路面的摩擦力與黏結力、有效控制和延緩反射裂縫。提高摩擦力與黏結力一般會采用增大舊路面粗糙面（如銑刨）和噴灑改性熱瀝青黏層的方法，同時可減少瀝青面層推移病害的產生。控制反射裂縫通常的做法是改善罩面層的性能，如增加罩面層的厚度，這樣可以改變路面的應力狀況，減少溫度對板塊的影響。但是，由于目前瀝青原材料價格較高，增加瀝青罩面厚度會增加工程造價，因此，可采用改性瀝青（如添加橡膠等）改善瀝青混合料配比，提高加鋪層的抗變形能力，但由于改性瀝青的變形能力比較有限，還受到瀝青老化影響，隨著低鏈脂肪酸的揮發，瀝青變硬，其變形能力也會逐漸變弱，因此，也可通過增加混合料瀝青含量來提升瀝青路面的變形能力。

由于廣東地區高溫多雨，增加瀝青厚度和提高瀝青含量均會在夏季產生負面影響，如產生泛油，車轍等病害。這種情況下，通常采用改性瀝青增加材料韌性達到延緩反射裂縫的目的。為了達到控制反射裂縫的目的，通常還結合使用3 種方法：（1）設置高模量夾層，這種方法通過采用玻離纖維格柵、玻纖布等模量高和抗拉強度高的材料，加鋪在面層與基層之間，通過加強瀝青面層的抗拉強度來推遲反射裂縫發生的時間。（2）采用低模量夾層，其作為較新型的處理方法，即設置柔軟、變性能力強的夾層，在較大的變性下仍然不會開裂。從而在這一層抵消舊水泥混凝土路面板產生的位移，使裂縫不會反射到加鋪層上。但這種方法施工控制難度大，容易出現單一集料過量，容易導致路面產生推移。（3）增設補強層，如增加調平層，由于水泥混凝土橫坡度與瀝青混凝土要求不同，具體處理方式是在加鋪瀝青罩面層之前，對舊水泥路面處治或破碎后，在混凝土路面上增加一層基層或調平層，減少或延緩反射裂縫的發生。

4.3 工程實例

廣東G355 線和S231 線兩個舊水泥混凝土路面瀝青改造項目，由于原有道路寬度較窄，荷載標準比較低，水泥混凝土面層較薄，破損舊路面修復后，若采用銑刨來提高舊路面與瀝青路面的黏結性和設置高模量夾層來延緩反射裂縫的方法，將破壞原有路面結構，降低道路承載力，影響交通通行，增加工程造價。為此，這兩個路段嘗試采用設置低模量夾層的方法控制反射裂縫。具體做法是：在經過病害處理后的舊路面上噴灑改性熱瀝青，同時撒布5 mm 單一粒徑集料，采用膠輪壓路機進行碾壓，將撒布的集料壓入改性熱瀝青中，這樣瀝青膜的厚度會增加到5 mm 左右；在下面層改性AC-20 熱拌瀝青混合料施工時，部分集料又會嵌擠到低模量夾層的瀝青膜中，并形成接近1 cm 左右厚度的應力吸收薄膜夾層。該方法中的改性熱瀝青主要起黏結作用并修復部分細小裂縫；5 mm 單一粒徑集料使之形成低模量夾層，延緩反射裂縫的形成并增加瀝青面層與舊路面間的摩擦力，降低瀝青面層推移病害的形成。

5 施工材料與瀝青混凝土施工控制

5.1 施工材料控制

原材料的性能對路面的使用性能有決定性影響，因此，保證瀝青混凝土路面各種原材料的質量有利于保證路面的整體施工質量。施工前需要嚴格控制原料質量，根據道路設計等級、現場環境、氣候、工程路段重載車比例等因素，以及施工單位選擇施工工藝的需要，選擇符合建設需要的瀝青品種和符合規范要求的其他原材料，如骨料、礦物質、其他添加材料等。由于原材料的數量充足與否會直接影響工程能否如期完成和路面鋪筑的質量等，故需要盡量選擇供應充足的材料。

為保證進場的材料能滿足工程質量技術指標要求和確保能及時供應，要充分重視材料選購工作。瀝青混凝土由碎石、砂、石屑及礦粉等組成，一般級配中每種規格材料的用量已經過試驗確定，因此，其允許變化幅度不大。但是，在實際工作中，由于碎石、砂、石屑的級配受制作工藝和料區地質的影響，難于達到穩定均衡的效果。為控制瀝青混凝土施工質量，在原材料進場時要隨時抽檢篩分，根據抽檢結果，不斷對混合料配比進行微小的調整。這樣不僅可以盡可能減少不合格原材料進場，而且可以提前掌握場原材料的不均勻程度。碎石是瀝青混凝土的骨架，也是瀝青混凝土受力的主要支撐物質，需要結合瀝青混凝土各面層的厚度以及配合比的要求來明確碎石的規格，采取分開堆放的方式，以保證材料穩定均衡。此外，需注意的是，原材料瀝青到場后，試驗室應以JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》[1]為依據開展抽檢工作，檢查內容包括但不限于瀝青針入度、延度及軟化點等，以保證瀝青材料的質量滿足設計要求。

5.2 設備和施工控制

瀝青路面的施工質量除了與原材料控制有很大的關系，還與選用的機械設備、施工人員責任心、基層鋪筑質量等密切相關。拌和設備的性能和規格會對瀝青混凝土混合料的拌和質量和產量產生較大的影響。拌和設備決定著拌合料的均勻度、溫度等施工控制指標，還與施工進度及工作的連續性有很大關系。攤鋪機的選用主要決定著路面的平整度和施工進度推進，應根據路面寬度和路面平整度的要求及路面等級進行選用。工藝方面，盡量采用熱接縫，以提高接縫的黏合力和接縫處的平整度。

不管采用哪種工藝，要想施工質量水平達到標準，需要多方面的配合。如攤鋪過程質量控制不良，往往會導致瀝青混凝土路面出現缺陷，從施工現場情況看，路面產生波浪、接縫跳車、密實度不夠、局部推移、松散、離析、隆起等都與攤鋪過程的控制有關。例如，路面波浪經常出現在集鎮段，受現場交通導流影響，攤鋪機行走不均勻；料車供料受影響，料溫變化較大，導致混合料勁度不均勻；車輛卸料、路面基層平整度等影響著壓實后的路面平整度。為了避免出現路面波浪現象，應保證瀝青混合料的施工溫度和攤鋪級配具有穩定性，還要使用找平系統性能正常的攤鋪設備。在施工過程中，工作人員需要注重質量檢查工作，以便及時發現和解決問題。橫向接縫跳車主要是由于工藝處理上產生的問題，接縫在處理時要將已成型的路面切齊，并在接觸面上澆灑瀝青黏層，增強接縫處的黏結力，剛攤鋪完的路段需采用人工及時修補。碾壓橫向接縫時，要選用光輪壓路機先順著接縫碾壓，再沿垂直方向碾壓，減少錯臺跳車現象。路面密實度不夠的原因包括油石比不科學、壓實作業量不足或不及時、壓實設備偏輕等。局部推移、松散、隆起則可能是由于基層軟弱、油石比偏大、混合料級配不穩定、基層粉塵堆積等原因造成的。故提高瀝青混凝土路面的質量，須按要求選用拌和設備和攤鋪機械，嚴格控制攤鋪溫度，嚴格壓實時機以及控制攤鋪速度。

6 結語

綜上所述，利用舊水泥混凝土路面板加鋪瀝青面層，要先完善排水設施，盡快排除路面積水的影響，在舊路面檢測的基礎上找出產生病害的原因有針對性地進行處置，然后全面對舊路病害進行處理，按規范要求選用合格的原材料和適合現場需要的材料配合比，精心施工，以提高行車舒適性和安全性。