旧水泥混凝土路面上加铺沥青的技术探讨

李春雷 郭伟

近年来公路改建和扩建中，为节约工程投资、有效地利用旧水泥混凝土路面，在其上加铺沥青混凝土，以改善其使用性能，但加铺的沥青混凝土常出现反射裂缝，进而导致面层的开裂和剥落，表面水下渗，造成路面损坏。针对此情况，我对旧水泥混凝土路面铺沥青技术有以下看法。

1、水泥混凝土板处理。以旧水泥混凝土路面作基层，应具有足够的强度与适宜的刚度。沥青混凝土路面属柔性路面，面层的强度直接取决于基层的强度，基层强度不足将直接导致面层的破坏。认为，最关键的问题是对旧水泥路面板的处理。提出的意见是，首先对其使用状况要进行全面彻底的调查，对出现的路面病害、部分结构承载力不足等进行深层次的分析。一般通过人工调查对旧水泥路的病害按段落桩号进行统计，采用探地雷达、弯沉仪对混凝土板的托空和其结构的均匀情况、路面承载能力进行检测评价。尤其在传荷能力较差的接缝处，板下托空影响重大，必须对水泥混凝土路面的处治给予高度重视。其次针对不同种类的病害进行有效的处理。对边角破碎损坏较深和较宽的路面，先用切割机除损坏部分，然后浇注同标号混凝土；对破损较浅、较窄的，可凿除5cm以上，然后用细石拌制的混凝土混合料填平；对发生错台或板块网状开裂，应首先考虑是否路基质量出现问题。如是路基质量出现问题，则必须将整个板全部凿除，重新夯实路基及基层，浇注同标号混凝土；对于板块托空、桥头沉陷、板的不均匀沉陷及弯沉较大的部位，钻穿板块，然后用水泥浆高压浇注处理。

2、反射裂缝的防治。反射裂缝是指下层混凝土板的接缝或裂缝，由于温度和湿度的不断变化与车辆荷载的反复作用，在加铺层的相应位置上产生裂缝。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。竖向位移是接缝、裂缝两侧板面由于车辆荷载作用产生的垂直方向的相对位移。水平位移是由于温度或湿度变化引起的水泥混凝土板的胀缩产生的水平方向的位移。水泥混凝土板产生的水平位移使沥青加铺层在接缝、裂缝处产生较大的拉应力，当拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，即出现开裂。在温度湿度应力和车辆荷载的娇纵和作用下，裂缝不断向上发展，反射到加铺层表面。因此需要对沥青混凝土面层反射裂缝进行综合防治。根据反射裂缝的机理，主要应从结构和材料两方面进行考虑。面层厚度应保证超过10cm,可有效防止受拉疲劳产生的裂缝，还可以降低车辆荷载引起的剪应力。指出，材料中适当增加沥青用量，减小混合料空隙率，可延缓裂缝的扩展。设计采用应力吸收层，可用APP改性沥青油毡、铺设玻璃纤维格栅加强混凝土的抵抗差动位移（剪切强度）的能力。APP改性瀝青油毡贴在旧水泥混凝土板上，有效地防止地表水通过旧水泥混凝土板缝下渗到土基，又能减少地下水通过旧混凝土板间接缝进入加铺层而浸湿加铺结构层材料，防止无机结合料处治的粒料层强度降低，延缓沥青混凝土面层出现剥落和松散。APP改性沥青油毡铺设在旧水泥混凝土板与加铺之间，能起到应力携手夹层的作用，并将反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向，起到了消散水平应变和传递竖向荷载的作用，增强沥青混凝土的整体抗拉强度，延缓反射裂缝的产生。玻璃纤维格栅是国内外公认可用于减少沥青路面反射裂缝的技术措施。它具有高抗拉强度和弹性模量高的特点，其功能就是增强沥青混凝土的整体抗拉强度，改善铺装层的整体受力状态，减少永久变形，延迟疲劳破坏，防止和减少路面裂缝的产生。此外加强施工控制，保证在制备沥青混合料过程中不使沥青老化和加强碾压，使沥青混合料达到高的密实度，都有助于减少反射裂缝。

3、沥青混凝土加铺层厚度控制。多年的实践证明，过厚的沥青混凝土面层由于温度影响会产生裂缝。因此，设计厚度标准应与一般的沥青混凝土路面设计一样，在满足承载能力的前提下，路面结构层厚度应有良好的水稳定性和高温强度，沥青混凝土面层应满足使用功能的要求，加铺层厚度首先要满足原路面纵向线型，同时为避免过多的破碎和替换混凝土板考虑旧路局部地方下沉、部分板翘曲、旧路路面横坡度变化等情况，注意将调坡与路面现有承载力调查法相结合。旧路改造一般采用两层密实型沥青混凝土结构，沥青混凝土面层的最小厚度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。

4、沥青混凝土面层材料的选择。关键的材料沥青要选重交通道路石油沥青、改性沥青，其性能、指标必须符合高等级施工要求。石料应结合当地的地材情况，根据路面的使用性能和要求确定。要采用优质石料用先进的锤式破碎机生产。控制石料中的扁平状含量，扁片颗粒行量多会增加石料的表面机和沥青用量，也会降低混合料的抗形变能力。一般选破碎面较多、扁平颗粒较少的石料，并且必须达到洁净、无杂质、无风化，具有良好的颗粒形状，抗压强度应不低于3级，压碎值小于25%，与沥青材料粘结力不低于3级。矿粉要洁净、干燥、无杂质，有30%能通过0.074mm筛，亲水系数小于1.0,外观无团粒、结块砂地细度模数为2.3-3.0,含泥率小于1%。

5、提高沥青混凝土路面的抗渗性能。要保证路面结构的水稳定性和耐久性，预防水破坏是至关重要。因此，应将路面抗渗性能作为一个重要指标来控制。尤其是粘附性有利于提高抗渗性。采用改性沥青、掺加抗剥落剂、在矿粉中掺加一定量的水泥，对抵抗剥离以提高沥青混合了水稳性都有明显效果。但要注意不同抗剥落剂与各种石料之间的匹配问题。当选用掺加水泥时，应注意确保施工实际掺加剂量的准确性。此外，要选择适当的级配范围，提高沥青用量提高4.75~9.5mm可贵个集料的用量相应地都可以提高混合料的抗渗性能。旧水泥混凝土上加铺沥青混凝土面层，是改造旧水泥混凝土路面行之有效的方法之一，在公路的改建和扩建中大部分地区已普遍采用。虽然目前我国尚未有比较成熟的相关设计规范和方法，对加铺沥青混凝土的板块未提出相应的评价指标，对于特重交通路面结构设计的经验也很不足，但近年来国内许多科研、设计单位面对广大工程改造的迫切需要，在这方面的研究中取得了不少有益的、值得借鉴的经验，成功的关键在于精心设计、精心施工。同样厚度的沥青加铺层，采用不同的沥青材料、不同的结构层，其抗反射裂缝能力就不同。我们要对原由路面破损的成因进行细致的调查和深层次的分析，为材料组成设计和结构组合设计提供可靠的依据。此外，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检测，参照施工技术规范规定的频率进行抽提，筛分和做马歇尔试验，指导拌和站对生产参数做相应的调整，进一步加强设计、施工的质量控制。