白色顶层施工法—用混凝土修补沥青道路的有效方法

Siegfried Riffel

德国海德堡水泥公司

翻译：沈荣熹

1 前言

白色顶层施工法是用低收缩、纤维增强的高性能混凝土修补或加固损坏的沥青行车道路。该法使此种混凝土浇筑在已存在的、经铣削的沥青底层上，而该沥青底层被用来作为起承重作用的垫层。因此，这种施工方法并不是使沥青整体被除去，而只是削除损坏的沥青道路的上层。

白色顶层可分为以下两类：

（1）薄型顶层（TNT）浇筑层的厚度为100mm至200mm;

（2）超薄型顶层（UTNT）浇筑层的厚度为50mm至100mm。

图1为白色顶层的结构图。

图1 “白色顶层”的结构图

为使损坏的沥青道路用白色顶层施工法修补、加固后可持久耐用，所保留的沥青层的厚度至少应不低于100mm。此外，地基与留存的沥青层必须有足够的承载能力。根据美国的经验，在符合上述条件下用白色顶层施工法所修补的沥青道路的使用寿命可长达30年之久。

德国也曾在若干工程中成功地应用了白色顶层施工法。首先用该法修补城市中交通信号灯区域、十字路口与公共汽车行车道受到损坏的路段，因为这些路段在剧烈的动荷载作用下往往会出现很深的凹坑与局部的凹凸不平（即所谓的“洗衣板”）。应用白色顶层施工法可解决上述难题。这种新的施工法也已成功地用于街道、有轨车道、公共汽车站以及各种工业道路的加固的工程中。

前几年德国已在一系列工程中广泛应用这种施工法，例如厂区道路、仓库与停车场等。2008年白色顶层施工法应用于联邦高速公路A99奥托勃隆（Ottobrunn）枢纽站沥青道路的修补。

2 奥托勃隆枢纽站

在2008年春天，联邦高速公路A99奥托勃隆枢纽站西的车辆驶入与驶出的坡道均用白色顶层施工法进行了加固。

由于很高的交通负荷，使奥托勃隆枢纽站西的坡道，尤其是在交通信号装置所在区域的沥青道路出现严重的凹坑与压裂，因而影响到行车的安全性，同时所存在的沥青层的厚度只有17～18cm，无法胜任日益增高的交通负荷。为此，对该沥青道路用白色顶层施工法进行加固，首先将所存在的沥青层削去约2cm, 再在其上浇筑14cm厚的混凝土层，总的施工面积约为6500m2。德国巴伐利亚州的交通主管部门要求应用白色顶层施工法使此高交通负荷的枢纽站能实现快捷、低成本而又有持久效果的修补。

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2.1 准备工作

由于在奥托勃隆枢纽站工程中首次将白色顶层施工法用于这一大型、国家级的建筑设施，并且当时对用滑模机浇筑低收缩、纤维增强的高性能混凝土还毫无经验。为此，在豪亨勃隆（Hochenbrunn）高速公路筑路公司的专用试验区的四个试验场地进行了前期试验，每一试验场地的面积约为185m2。在此项前期试验工作中尤其是对专门配制的低收缩、纤维增强的水刷混凝土表面的制备这一新技术进行了试验。

虽然在奥托勃隆枢纽站的白色顶层施工法中已规定要对原有的沥青进行铣削，仍需对铣削的、未经铣削的沥青层与新制备的沥青层的粘结质量进行试验。该试验的目的在于证明在地面层加固时或者为缩短施工进程，能否不铣削所存在的沥青层。在此情况下，必须在变形的沥青底层上再浇筑2～3cm的沥青整平层，直接作为新的白色顶层的底板。对比试验结果表面，对原有沥青层的铣削是必要的。

在四个试验场地上将损坏了的沥青层清除，再换用新制备的沥青承重层，该层的厚度为14cm。在其中二个试验场地上对沥青承重层进行了精细的铣削处理，而另外二个试验场地的沥青承重层则未经铣削。使用一个大面积的高压净化机对经铣削后的沥青表面进行净化处理，再在净化的沥青层表面装上设定接缝用的销钉（楔子）与锚栓，相互间的距离形成2.6m×2.6m的矩形 。

在设计混凝土配方时参考了曾经使用过的白色顶层的方案。为尽可能增大路面接缝的间距，需设计一种低收缩、纤维增强的高性能混凝土。用此种混凝土可使路面接缝间距提高到板厚的18倍。表1为此种混凝土的配方。拌制后的混凝土用载重卡车运往施工工地。

表1 混凝土的配方

根据奥托勃隆枢纽站道路的施工方案，用滑模机摊铺混凝土。在该机的振捣器（加压箱）的前面设有料斗与分摊器可使混凝土均匀地摊铺，然后通过整形板后面的纵向刮板使浇筑后的混凝土具有平坦而密实的表面。

混凝土表面经修整后，在其表面喷洒缓凝剂。此缓凝剂是OVZ+NBM的复合物。经16～24h后使混凝土在二个通道中分别用刷子进行干拉毛。在干拉毛后紧接着在洗刷混凝土的表面喷洒液态的养护剂。最后在混凝土顶层上切出尺寸为2.6m×2.6m的方形块作为接缝。

通过在试验场地所进行的上述试验证明用滑模机摊铺低收缩、纤维增强的高性能混凝土是可行的，同时还可用此种混凝土制得令人满意的水刷混凝土表面。

肉眼可清楚地看出在混凝土表面上的高性能粗合成纤维。根据迄今为止所取得的经验，处于混凝土表面的这些合成纤维经紫外线的照射以及交通工具的摩擦后在短期内即可消失。通过前期试验证明，存在于混凝土表面上的合成纤维并不影响路面的粗糙度。

2.2 施工过程

在此项工程中按程序要进行以下一系列的工作：

图2 沥青的铣削

图3 用滑模机摊铺混凝土

图4 喷洒表面缓凝剂

图5 含有粗合成纤维的混凝土表面

如同在试验场地一样，在奥托勃隆枢纽站工程施工时可用滑模机顺利地进行混凝土的摊铺。新拌混凝土与硬化混凝土的性能检测结果列于表2中。

表2 混凝土性能的检测结果（平均数）

用侧向力测试法（SKM）测定所制备的混凝土面板的粗糙度，其结果表明，在洗刷混凝土表面可看到的粗合成纤维对粗糙度并无不良影响。按路段长度为100m、车速为40kg/h时的临界值μSKM=0.56作为路面粗糙度的考核指标，实际车辆驶入坡道与驶出坡道的μ值可分别达到0.82与0.78，均明显超过上述的临界值，因而该路面的粗糙度是可以满足要求的。

3 结束语

在奥托勃隆枢纽站所实施的白色顶层工程表明，此种新的施工法完全适用于损坏的、不符合设计要求的沥青道路的修补与加固。所配制的低收缩纤维增强混凝土完全可用滑模机进行摊铺，在纤维增强混凝土表面上可制成洗刷混凝土的纹理。图6为已竣工的具有交通信号装置的岔道。

图6 已竣工的具有交通信号装置的岔道

由于该工程开放交通后的使用期还不够长，尚不能对其长期性能或耐久性得出最终结论。对此路段的继续考察有很大意义，也是非常必要的。