旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土施工探究

宋伟雄

摘要:文章根据旧水泥混凝土路面改造的实践,对旧水泥路病害加以分析和处理,探讨了施工质量控制措施,着重介绍了沥青混凝土路面反裂缝的处理方法。

关键词:水泥混凝土;路面沥青混凝土;反裂缝

中图分类号:U416文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)21-0136-02

近年来社会经济发展迅速,城市建设不断扩大,随着人民生活水平的提高城市道路的交通量日益加大,原有的旧水泥路面出现破碎、断板、裂缝等不同程度的损坏,为了充分利用旧混凝土坚实的基础,且达到节省投资、改善行车条件、美化城市的目的,钦州市很多旧路改造采用了旧水泥路面加铺沥青混凝土的方法,如钦州至钦州港的进港公路、人民南路、南珠西大街、文峰北路、沙井大道等。经多年的实践与研究,现结合钦州市砂井大道路面改造工程,对旧混凝土路面加铺沥青混凝土的施工中的一些问题进行探讨,以便交流与参考。

沙井大道位于钦州市城西区西侧城郊结合部,南北走向,北起于南珠西大街交叉口,南至金海湾西大街交叉口,全长3045.949米。该道路于1995年左右按Ⅰ级公路标准建成混凝土路面,是进出钦州市区的交通主干路,道路上的交通量很大,客、货流集中,汽车川流不息,是一条具有重要政治经济意义的干道。经多年运营,沙井大道的水泥混凝土路面出现了破碎、断板、裂缝、错台、脱空、唧泥、沉陷等不同程度的损坏(如图1、图2),行车舒适性较差,影响交通安全。为了改善进出城区道路的交通条件,提高行车舒适性,改善城市形象及投资环境,对沙井大道加铺沥青混凝土路面,更换检查井盖、雨水箅及路缘石,并对绿化进行了改造。本项目路线按城市主干路Ⅰ级标准建设,设计行车速度为60公里/小时,道路红线宽度为60米,规划道路横断面采用四块板形式:7.5m(人行道)+5.0m(非机动车道)+2.5m(侧分带)+12.0m(机动车道)+6.0m(中央分隔带)+12.0m(机动车道)+2.5m(侧分带)+5.0(非机动车道)+7.5m(人行道)=60m。

一、旧路路基病害处理

(一)路面的病害情况

1.沙井大道主要是层状剥落、坑洞、断角、裂缝、脱空和接缝填料损坏等情况相对较为严重,整体上左幅又比右幅严重。

(二)病害处理

1.对断裂类病害处理:对断裂面板,视具体情况,采取整板或局部打掉原板重新捣制混凝土板,再加铺沥青混凝土层的措施。具体操作方法是:(1)划定破碎范围,先用切割机切割,再用小型凿岩机或空压钻破碎,后彻底清理基层,基坑边缘不垂直的用风炮机修整,直至达到修整要求为止。对部分基坑挖凿后强度不够的,再挖深15~20厘米,用混凝土换填,本工程对需换填部位浇注C30,抗折为5.0的商品水泥砼。(2)旧混凝土路破碎过程中尽量保留原有钢筋,已断钢筋需要焊接,无钢筋外露的要钻孔安装,恢复原有钢筋设计。(3)打15cmC20素混凝土基层后,再打24cmC30的混凝土面板,并养生、切缝、灌缝。

2.接缝处理:水泥路面接缝众多是加铺层路面产生反射裂缝的主要原因,该道路采取了以下措施处理该问题:(1)清缝、灌缝:灌缝材料可以防止杂物掉入接缝影响混凝土板自由伸缩且起到防水功用,本工程采用改性沥青灌缝。因为改性沥青灌缝的粘结强度高、拉伸强度大、抗水、耐高温抗低温、柔韧性好且性能稳定。灌缝前要清理干净,缝隙要灌满,不要留有空隙;(2)接缝处铺设防水抗裂材料:铺设土工格栅,本工程采用自黏型高强度玻璃纤维格栅满铺,利用玻璃纤维格栅抗拉性能加强沥青混凝土的抗剪切、抗裂能力,从而抑制反射裂缝。

3.脱空板的处理:部分路面板与基层之间、基层与土路基之间出现了脱空现象会导致路面破坏、变形对于脱空面板处理方法有一般是:一、采取灌注浆工艺,即对脱空位置进行钻孔、压力灌注水泥浆,令面板底部获得密实均匀的支承;二、采用打裂工艺,即用冲击式压路机对脱空板进行打裂压实,打裂是为了使旧混凝土与基层紧密接触、稳定,减少今后混凝土板的位移。

4.路面的清洗:旧混凝土路面经过不病害类型处理后,在摊铺黏层沥青之前,用高压水枪冲洗路面保证黏层沥青能很好地附着于水泥混凝土路面,使黏层能更好地发挥其在刚、柔2种结构之间的黏结作用。

5.旧混凝土路面清洗干燥后,洒上乳化沥青或70号热沥青(150~170℃),热沥青洒布量一般为每平方米1～1.2公斤,然后用专用机具铺设长丝棸酯土工布,现用8～10吨轻型压路机辗压一遍,让沥青浸透土工布,视浸透情况确定洒布适量的砂,然后再铺下一层。

6.特殊部位的处理。在旧混凝土板破碎而未换新混凝土板处、加铺层较薄处、接缝处满铺自黏型高强度玻璃纤维格栅,利用玻璃纤维格栅抗拉性能加强沥青混凝土的抗剪切、抗裂能力,抑制反射裂缝。玻璃纤维格栅应在下面层铺设,可采用人工或机械铺设,铺设表面应干净、干燥、无杂物及尘土;铺设要平整,不能有拆皱,搭接长度为横向7～15cm,纵向5～10cm;铺好后用轮胎式路机辗压一遍,并与基层牢固,不能脱空,当玻璃格栅与结构层紧密结合成一体后,立即进入沥青混合料的摊铺压实工序。

二、沥青混凝土面层反射裂缝处理

反射裂缝是指下层混凝土板的接逢或裂缝,由于温度和湿度的不断变化与车辆荷载的反复作用,使旧混凝土位移产生的拉应力超过沥青罩面层的抗拉强度,从而罩面层在相应的位置裂开,且裂缝不断向上发展,反射到加铺层表面,即形成反射裂缝。就沥青混凝土路面开裂的原因,可分为两大类,即荷载型裂缝和非荷载型裂缝,通常是由于旧水泥混凝土路面接缝、裂缝处的竖向和水平位移所致。根据反射裂缝的形成原因,应从加铺层材料、厚度、施工质量等几方面控制反射裂缝的产生。

(一)加强面层材料选择预防反射裂缝的发生沥青

石料、填料是沥青混凝土中的重要原材料,要控制沥青混凝土质量,首先对进场原材料的质量严格把关。沙井大道表面层AC-13K和下面层AC-10I均选择SBS改性沥青,中、下面层沥青采用重交通沥青70号,沥青的技术指标符合设计要求。粗集料和细集料符合《公路沥青路面施工及验收规范》的有关技术规定。面层碎石应洁净、干燥、无杂质、无风化,石质坚硬,冲击性能好。

(二)在沥青层面间加铺纤维材料抑制反射裂缝

1.采用单面烧毛土工布+粘油层,单面烧毛土工布的抗拉强度和模量均较高,并具有微小三维孔隙结构。在浸渍沥青后原有的抗渗透系数要降低约两个量级,,所形成的沥青布要比沥青混凝土具有更好的抗渗漏性和传热性,当它与沥青混凝土底部黏结时,会使面层的拉伸强度和模量有所提高,裂缝大为减小。旧路面或路基如已有裂缝,在向上新铺面层反射时,会由于它的韧性及一定的蠕变而被吸收及松弛,从而发挥它的应力阻隔作用。另外它还具有防水和保温作用中,防紫外线、耐寒冻、抗化学腐蚀和抗生物破坏能力,易施工、应用效果好的特点。铺设时将烧毛粗糙的一面朝上,既能改善面层与间层的结合力,又能防止施工时被车轮卷起,破坏,同时可抑制车辆,摊铺机在布上出现打滑现象。

2.玻璃纤维格栅在改性沥青混凝土加铺层中的作用与水泥混凝土中加入钢筋的作用类似,它提高了沥青混凝土面层的整体抗拉强度,从而延缓或减少路面裂缝的产生。在改性沥青混凝土路面中使用玻璃纤维格栅,能够起到减少车辙、推迟疲劳裂缝的产生及延缓反射裂缝发展的作用。同时,由于玻璃纤维格栅耐高温稳定性好,摊铺热沥青混凝土时不会产生变形,便于施工。当旧混凝土板破碎而未换新混凝土板时,或加铺层较薄时,接缝处满铺自黏型高强度玻璃纤维格栅,利用土工格栅抗拉性能加强沥青混凝土的抗剪切、抗裂能力,从而抑制反射裂缝。玻璃格栅应在下面层铺设,可采用人工或机械铺设,铺设表面应干净、干燥、无杂物及尘土;铺设要平整,不能有拆皱,搭接长度为横向7～15cm,纵向5～10cm;铺好后用轮胎式路机辗压一遍,并与基层牢固,不能脱空,当玻璃格栅与结构层紧密结合成一体后,立即进入沥青混合料的摊铺压实工序。

(三)沥青混凝土加铺层厚度控制抑制反射裂缝

1.沥青混凝土加铺层厚度由行车荷载和防止反射裂缝两个因素控制。由于水泥混凝土面板本身强度较高,故可以作为基层。旧路改造一般采用两层密实型沥青混凝土结构,关健是防止反射裂缝的产生。但由于沥青混凝土的厚度如果过大,其发生高温车辙的可能性就越大。因此,设计厚度标准应与一般的沥青混凝土路面设计一样,沥青混凝土面层应满足使用功能的要求,加铺层厚度要结合旧路实际情况,按照原路面的纵向线型,并避免过多的破碎和替换混凝土板。

2.考虑到剪切型反射裂缝与加铺层厚度有密切的关系,为了减少加铺层受拉疲劳产生的裂缝,降低车辆荷载对引起的剪应力,旧路改造一般采用两层骨架密实型沥青混凝土结构,沥青混凝土面层的最小厚度为8～10cm比较理想,一层为最小厚度5cm的沥青混凝土整平层,一层为4cm左右的抗滑表层,实现与其他沥青路面一样,具有良好的平整度、构造深度和密实度等。

3.沙井大道主要为了改善行驶条件和美化路容,设计时采用薄层路面结构,沥青层厚度为10cm,分两层铺筑,表面层4cm,下面层为6cm,,但因该旧混凝土面板极不平整,实际分散性较大,路面结构厚度只能是平均铺筑厚度,最薄控制有6cm以,一般厚度为15cm,个别地方较厚。对加铺厚度较薄的地方增加玻璃纤维格栅,以提高抗拉强度和弹性模量,减少沥青路面反射裂缝。

(四)加强施工质量控制推退裂缝发生

在加铺层施工中必须在试验指导下对整个生产进程实施科学的监测,参照施工技术规范规定的频率进行抽提、筛分和马歇尔试验,进一步加强设计、施工的质量控制、强化施工工艺和施工方法,提高施工质量,从而减少反射裂缝,保证路况质量。

(五)选用优质沥青、添加辅助材料,提高路面抗渗性能,控制反射裂缝的发生

因此在加铺沥青混凝土施工中,预防水破坏提高路面抗渗性能是很重要的。沙井大道SBS改性沥青是在原有基质沥青(AA - 90)的基础上,掺加410%的SBS改性剂。改性后的沥青与原沥青相比,其高温粘度增加,软化点升高,具有良好的热稳定性和低温抗裂性,可增加沥青与石料的粘附性,有较好的弹性,使改性沥青混凝土路面的耐久性和高温稳定性明显提高。所以,用改性沥青混凝土作为面层,可提高道路的抗永久变形能力、低温抗裂能力和抗疲劳开裂能力,并能防止雨水渗入从而减轻雨水造成的路面破坏道路施工过程中,对于以上问题着重进行了处理,由于各问题处理到位,通车后路面状况良好。

三、结语

混凝土路面加铺沥青面层,是改造旧水泥混凝土路面行之有效的方法之一,国内外对在旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土层的方法目前尚处于研究与试验阶段,还不能完全消除反射裂缝,为了保证工程的质量,只有在现有的技术程度上努力做好设计工作,加强施工质量控制,抓好施工材料管理,确保材料质量符合要求,加强施工设备及人员的组织管理。