水泥混凝土路面瀝青改造技術(shù)探討

黃潮偉

（潮州市潮安區(qū)公路事務(wù)中心，廣東潮州 515638）

1 研究背景

近年來，廣東地區(qū)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(chǔ)上加鋪瀝青面層，該改造方法發(fā)揮了剛?cè)峤Y(jié)合路面的特點(diǎn)，有利于提高行車舒適性和安全性。對水泥舊路面進(jìn)行瀝青改造，改善了舊路面的使用性能，提高了路面結(jié)構(gòu)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(huán)境影響小，是一種快速高效的路面改造技術(shù)。

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(shè)期進(jìn)行解決。路面積水是公路建設(shè)和公路養(yǎng)護(hù)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?yàn)樗且l(fā)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(jīng)濟(jì)發(fā)展的輻射作用，道路兩側(cè)迅速掀起建設(shè)熱潮，原有的排水系統(tǒng)容易受到人為破壞，進(jìn)而影響路面積水的排出。

廣東省高溫多雨、水系發(fā)達(dá)，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(qiáng)度，進(jìn)而易引起路基整體強(qiáng)度的降低，使路基失去穩(wěn)定性，容易造成路基沉陷、翻漿等病害，嚴(yán)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(jié)力下降，受車輪碾壓的影響，特別是重載車車輪中心的負(fù)壓作用下，每逢陰雨天氣容易出現(xiàn)松散、坑槽等病害，嚴(yán)重降低了瀝青路面的使用功能。

3 舊路調(diào)查

舊水泥混凝土路面改造之前，要對路面的現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，了解目前舊路面出現(xiàn)的病害和發(fā)展程度，以及出現(xiàn)病害的主要原因，掌握這些情況后才能提出相應(yīng)的解決方案。目前，對路面的調(diào)查主要有如下幾點(diǎn)：

1）路面破損現(xiàn)狀調(diào)查。路面改造過程中，首先要調(diào)查清楚現(xiàn)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(jié)合結(jié)果計算路面破損率和路面的狀況指數(shù)PCI，再根據(jù)規(guī)范明確水泥混凝土路面的技術(shù)狀況，最終分析病害產(chǎn)生的原因和應(yīng)采取的解決措施。

2）路面結(jié)構(gòu)承載力調(diào)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(dān)。全路段的彎沉值反映了工程總體的結(jié)構(gòu)承載力情況，其也是瀝青路基路面質(zhì)量檢測的重要指標(biāo)之一，一般通過測試路段彎沉值來判斷結(jié)構(gòu)承載力。

3）接縫傳荷能力調(diào)查。普通水泥混凝土路面板是不連續(xù)的，當(dāng)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(chǎn)生反射裂縫。

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

5）舊路面行駛質(zhì)量測試和抗滑能力測試。舊路面行駛質(zhì)量和抗滑能力體現(xiàn)了行車的舒適性和安全性程度，也可以為是否需要加強(qiáng)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(jù)。

6）交通狀況調(diào)查（尤其是重載車輛比例的調(diào)查）。由于舊水泥混凝土路面荷載標(biāo)準(zhǔn)比較低，導(dǎo)致很多水泥混凝土路面的損壞與重載交通關(guān)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(biāo)準(zhǔn)的路面也難以滿足需要。因?yàn)樗嗷炷谅访鎸儆趧傂月访妫估瓘?qiáng)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(yīng)更為敏感。所以，在交通狀況調(diào)查中要重點(diǎn)調(diào)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(jù)舊路調(diào)查的結(jié)果對舊路面進(jìn)行分別處理，只有將原來的病害徹底修復(fù)后才能進(jìn)行瀝青路面改造。舊路面維修的關(guān)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(jìn)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(jìn)行局部破除，采用細(xì)粒式高強(qiáng)度混凝土填補(bǔ)；三是對細(xì)小裂縫進(jìn)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(qiáng)新鋪瀝青面層與舊水泥路面的摩擦力與黏結(jié)力、有效控制和延緩反射裂縫。提高摩擦力與黏結(jié)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(chǎn)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(yīng)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(fā)，瀝青變硬，其變形能力也會逐漸變?nèi)酰虼耍部赏ㄟ^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(qū)高溫多雨，增加瀝青厚度和提高瀝青含量均會在夏季產(chǎn)生負(fù)面影響，如產(chǎn)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(dá)到延緩反射裂縫的目的。為了達(dá)到控制反射裂縫的目的，通常還結(jié)合使用3 種方法：（1）設(shè)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(qiáng)度高的材料，加鋪在面層與基層之間，通過加強(qiáng)瀝青面層的抗拉強(qiáng)度來推遲反射裂縫發(fā)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(shè)置柔軟、變性能力強(qiáng)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(chǎn)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(xiàn)單一集料過量，容易導(dǎo)致路面產(chǎn)生推移。（3）增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)層，如增加調(diào)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(diào)平層，減少或延緩反射裂縫的發(fā)生。

4.3 工程實(shí)例

廣東G355 線和S231 線兩個舊水泥混凝土路面瀝青改造項(xiàng)目，由于原有道路寬度較窄，荷載標(biāo)準(zhǔn)比較低，水泥混凝土面層較薄，破損舊路面修復(fù)后，若采用銑刨來提高舊路面與瀝青路面的黏結(jié)性和設(shè)置高模量夾層來延緩反射裂縫的方法，將破壞原有路面結(jié)構(gòu)，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(shè)置低模量夾層的方法控制反射裂縫。具體做法是：在經(jīng)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(jī)進(jìn)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(yīng)力吸收薄膜夾層。該方法中的改性熱瀝青主要起黏結(jié)作用并修復(fù)部分細(xì)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(zhì)量有利于保證路面的整體施工質(zhì)量。施工前需要嚴(yán)格控制原料質(zhì)量，根據(jù)道路設(shè)計等級、現(xiàn)場環(huán)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(shè)需要的瀝青品種和符合規(guī)范要求的其他原材料，如骨料、礦物質(zhì)、其他添加材料等。由于原材料的數(shù)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(zhì)量等，故需要盡量選擇供應(yīng)充足的材料。

為保證進(jìn)場的材料能滿足工程質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求和確保能及時供應(yīng)，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(guī)格材料的用量已經(jīng)過試驗(yàn)確定，因此，其允許變化幅度不大。但是，在實(shí)際工作中，由于碎石、砂、石屑的級配受制作工藝和料區(qū)地質(zhì)的影響，難于達(dá)到穩(wěn)定均衡的效果。為控制瀝青混凝土施工質(zhì)量，在原材料進(jìn)場時要隨時抽檢篩分，根據(jù)抽檢結(jié)果，不斷對混合料配比進(jìn)行微小的調(diào)整。這樣不僅可以盡可能減少不合格原材料進(jìn)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(zhì)，需要結(jié)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(guī)格，采取分開堆放的方式，以保證材料穩(wěn)定均衡。此外，需注意的是，原材料瀝青到場后，試驗(yàn)室應(yīng)以JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[1]為依據(jù)開展抽檢工作，檢查內(nèi)容包括但不限于瀝青針入度、延度及軟化點(diǎn)等，以保證瀝青材料的質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

5.2 設(shè)備和施工控制

瀝青路面的施工質(zhì)量除了與原材料控制有很大的關(guān)系，還與選用的機(jī)械設(shè)備、施工人員責(zé)任心、基層鋪筑質(zhì)量等密切相關(guān)。拌和設(shè)備的性能和規(guī)格會對瀝青混凝土混合料的拌和質(zhì)量和產(chǎn)量產(chǎn)生較大的影響。拌和設(shè)備決定著拌合料的均勻度、溫度等施工控制指標(biāo)，還與施工進(jìn)度及工作的連續(xù)性有很大關(guān)系。攤鋪機(jī)的選用主要決定著路面的平整度和施工進(jìn)度推進(jìn)，應(yīng)根據(jù)路面寬度和路面平整度的要求及路面等級進(jìn)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(zhì)量水平達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要多方面的配合。如攤鋪過程質(zhì)量控制不良，往往會導(dǎo)致瀝青混凝土路面出現(xiàn)缺陷，從施工現(xiàn)場情況看，路面產(chǎn)生波浪、接縫跳車、密實(shí)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(guān)。例如，路面波浪經(jīng)常出現(xiàn)在集鎮(zhèn)段，受現(xiàn)場交通導(dǎo)流影響，攤鋪機(jī)行走不均勻；料車供料受影響，料溫變化較大，導(dǎo)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(shí)后的路面平整度。為了避免出現(xiàn)路面波浪現(xiàn)象，應(yīng)保證瀝青混合料的施工溫度和攤鋪級配具有穩(wěn)定性，還要使用找平系統(tǒng)性能正常的攤鋪設(shè)備。在施工過程中，工作人員需要注重質(zhì)量檢查工作，以便及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。橫向接縫跳車主要是由于工藝處理上產(chǎn)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(qiáng)接縫處的黏結(jié)力，剛攤鋪完的路段需采用人工及時修補(bǔ)。碾壓橫向接縫時，要選用光輪壓路機(jī)先順著接縫碾壓，再沿垂直方向碾壓，減少錯臺跳車現(xiàn)象。路面密實(shí)度不夠的原因包括油石比不科學(xué)、壓實(shí)作業(yè)量不足或不及時、壓實(shí)設(shè)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(wěn)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(zhì)量，須按要求選用拌和設(shè)備和攤鋪機(jī)械，嚴(yán)格控制攤鋪溫度，嚴(yán)格壓實(shí)時機(jī)以及控制攤鋪速度。

6 結(jié)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(shè)施，盡快排除路面積水的影響，在舊路面檢測的基礎(chǔ)上找出產(chǎn)生病害的原因有針對性地進(jìn)行處置，然后全面對舊路病害進(jìn)行處理，按規(guī)范要求選用合格的原材料和適合現(xiàn)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。