高速公路水泥混凝土路面加铺沥青层技术研究

王 宁

河南省交通科学技术研究院有限公司

高速公路水泥混凝土路面加铺沥青层技术研究

王 宁

河南省交通科学技术研究院有限公司

近年来，随着我国国民经济的不断提升，推动公路建设的快速发展，人们越来越重视公路的舒适性和稳定性，因而越来越多的公路改扩建工程不断涌现。在改建工程中，通过对高速水泥混凝土路面进行沥青层加铺，能够对路面起到修复作用，使高速公路的使用性能有效改善，使其使用寿命进一步延长。加铺沥青层技术因具有特殊优势而得到广泛应用，它呈现出工期短、影响小、投资成本低等特点，现在大部分施工单位都通过此类改造方案进行高速公路改扩建施工。现如今我国已经不断加强对路面加铺沥青层技术的研究，但综合技术水平仍然相对较低，缺乏系统深入的探索。本文重点分析了旧水泥混凝土路面脱空压浆技术、复合式路面层处治技术以及旧水泥混凝土面薄层沥青罩面力学特性，希望能够给相关施工人员提供帮助。

高速公路；水泥混凝土；沥青层；综合技术

一、旧水泥混凝土路面脱空压浆技术研究

混凝土板底脱空的主要处治材料就是水泥粉煤灰，由于水泥用量较多，而粉煤灰又具备一定的活性，所以可以达到3MPa的抗压强度；重点是水泥粉煤灰浆要具备较好的保水性、粘聚性以及和易性，因此一定要慎重的选择材料的配合比。原材料及技术要求如下：

（1）一般硅酸盐水泥：通常使用的水泥检测指标都应该与一般硅酸盐水泥国家标准要求相符合。

（2）粉煤灰：试验所使用的粉煤灰要高于II级。

（3）UEA：U型混凝土膨胀剂，在放入UEA之后，不能对灌浆材料的别的性能产生不良影响，要将膨胀率限制在0.03%―0.05%内。

（4）HZ型复合早强剂：试验中所需早强剂的技术指标要高于国家标准一等品的技术要求，比如：泌水率〈95%，减水率〉8%，不会对钢筋产生锈蚀作用等。

（5）水：自来水或者天然纯净水。

2、压浆处治工艺流程

（1）确定钻孔位置。从理论上而言，脱空、唧泥主要在死角中出现，朝着板块的纵横缝发展、延伸，所以要对这些死角进行仔细的研究，避免出现脱空或者唧泥囤积的现象。对完好或者有小裂缝的板块，在接缝处出现错台或填缝料脱落时，此时的板角钻孔压浆正处于合适状态，需要进行钻孔的地点往往距边角有20～40cm的距离；对于那些有严重断裂或者存在错台的板块，裂缝处可能有脱空现象存在，应对断裂、板角进行钻孔压浆处理。

[23] Nadege Rolland, “China’s ‘Belt and Road Initiative’: Underwhelming or Game-Changer?” The Washington Quarterly, Vol. 40, No.1 (Spring 2017), p. 137; 韦宗友：《美国对“一带一路”倡议的认知与中美竞合》，《美国问题研究》2018年第1辑，第57页。

（2）板下压浆的工艺流程及要求。板下压浆的具体工艺流程主要分为七步，分别是：定位、钻孔、制浆、压浆、封堵压浆孔以及控制交通和弯沉检测等。施工中各自的工作要求如下： 一是定位：施工人员与监理人员依照外观结合弯沉检测的方法对唧泥脱空板进行调查，从而对钻孔的位置进行标注；二是钻孔：工作人员用钻孔取芯机根据标记的位置进行钻孔，钻孔的深度和板块的厚度相等。孔径D和压浆头直径d要相符，而且要使得D-d=1～2mm；三是制浆：根据配合比在灰浆拌合机中拌合材料，直至没有灰团才能使用，在使用时要持续进行拌合，预防沉淀；四是压浆：通过压浆泵把拌合过后的灰浆通过压浆孔压到混凝土的板底，一般将压力控制到大约2.0MPa，直到附近的孔或者接缝里浆液溢出或板块上升为止。

二、复合式路面层处治技术研究

1、国内外研究现状

层间结构工作的稳定性对整体结构的正常使用具有非常重要的影响，为了使复合式路面的结构形式不断优化，往往会在层间安置一些夹层材料。现在，国内外使用的夹层材料主要有：土工格栅、土工布、改性沥青防水油毡以及沥青碎石、沥青混凝土等，这些夹层的厚度一般为0.2～3.0cm。通过相关调查研究发现，使用土工布作为层间材料的约为38%，而玻璃纤维格栅的约为36%，无机材料稳定碎石约为15%，改性沥青应力吸收层约为10%，用改性沥青防水卷材与加筋土工织物所占比例较低，为5%。

2、层间处治常用措施机理分析

工程中使用的夹层材料主要发挥的力学效应有：应力吸收薄膜作用，利用基层内垂直裂缝随着界面超水平方向延伸可能性的增大，使得裂缝的反射延缓；桥联作用，在沥青混凝土面层中有裂缝进入后，土工合成材料可以使断裂面具备抗弯拉能力，使得裂缝张开变形减小，裂缝顶端的拉应力集中性降低；嵌锁咬合作用，可以增加断裂面的抗剪切传荷能力，使得裂缝顶端的剪应力集中。

三、水泥混凝土路面薄层沥青罩面技术性能研究

1、旧水泥混凝土面薄层沥青罩面力学特性分析

（1）沥青罩面应力状况。主要对沥青加铺层的荷载应力、温度应力和其共同作用产生的耦合应力进行研究，对沥青加铺层在不同温度下的工作情况进行考察，分析出各影响因素产生的作用效果；对温度与荷载耦合作用下沥青加铺层产生的疲劳应力规律进行研究，了解沥青加铺层的工作原理。

（2）路面层间应力分析。对中间层抗剪、防裂机理以及原路面当量、加铺层厚度、混凝土路面裂缝等因素对中间层的应力变化产生的影响进行分析。

2、接缝及裂缝处沥青加铺层反射裂缝机理研究

在对接缝和裂缝处反射裂缝的出现、发展和贯通沥青加铺层的规律进行研究，需要先对荷载作用下的板缝和裂缝处的反射裂缝产生机理进行系统的研究，然后再对板缝和裂缝处弯沉差对反射裂缝产生的影响和对该裂缝的形状、大小的影响进行研究，从而为沥青罩面层材料设计、结构组合以及中间层材料设计等提供必要的理论保证。

3、沥青罩面层组合性能测试研究

在该测试研究中主要为罩面层以及夹层材料组合优化设计，通过多种途径使得两者的优势得到最佳组合，不仅能够降低薄层沥青罩面组合体系的造价，而且可以使其路用性能实现效果的最优化，并根据这项研究设计沥青罩面层进行现场实验的方案。

4、薄层沥青罩面室外试验路的铺筑与施工技术研究

依照室内得出的试验成果，在高速公路上选择两段路将其分别当作两种结构的试验路段，通过对这两个路段进行试验来验证室内试验的结果，并深入研究薄层沥青面使用的施工技术。

5、薄层沥青罩面效能和经济性评价

测试试验路段的各项路用性能，并且长期观测其反射裂缝的发展情况；同时还要对这两种方案的造价和传统旧水泥路进行的改造方法的工程造价展开比较，进而对其投入使用的经济效能进行评价。

四、结束语

近年来，我国社会经济得到不断提升，人们的生活水平质量也越来越高，不断扩大的交通需求导致我国高速公路中出现各种各样的问题，需要施工单位及时进行解决。目前，通过加铺沥青层技术对高速公路水泥混凝土路面出现的问题进行处理是非常有效的手段，但该技术在我国的应用仍然不够成熟，因此公路建筑单位要加大对该技术的研究应用，进一步提升公路施工的整体水平。