旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计方法研究

2017-04-06张建华

山西建筑 2017年36期

张建华

(山西路桥第一工程有限责任公司，山西太原 030006)

0 引言

对水泥混凝土路面做翻修处理需要将旧有的路面拆除，处理好路基，铺设新的混凝土和沥青。加铺新的混凝土面层要在旧有的混凝土面板上加铺沥青混合料，在旧有水泥混凝土路面稳定，基层结实的基础上，使沥青混凝土路面的平整度得到提升，构建起沥青面层。以下对旧有水泥混凝土路面沥青加铺层结构的设计进行分析，争取对此方面的工程能够有更加透彻的理解。

1 沥青加铺层设计方法

1.1 防治反射裂缝的设计

反射裂缝在混凝土施工中比较常见，为了缓解反射裂缝对道路路面产生的伤害就需要从以下几个方面进行综合整治：

首先，旧有水泥混凝土板的稳固和处理分析。沥青混合料加铺层的施工需要在旧有混凝土路面稳定的基础上进行，否则裂缝的存在很容易让沥青层面受到损害，进而造成路面裂缝问题。路面裂缝不仅仅对路面养护是难点，同时对行车安全也会造成极大的影响，因此在这样情况下，就需要在加铺沥青之前对旧板的病害位置做好裂缝处理。

其次，中间夹层的设计。在旧有的混凝土层面和加铺层之间还需要设置夹层，让沥青混凝土加铺层的应力在应力偏离的情况下降低裂缝，另外还需要了解夹层内部的抗剪力以便于对中间夹层的厚度做好计算分析。

最后，提升沥青加铺层的性能。加铺层的性能提升主要是改变沥青加铺层混合性材料的性能，让沥青加铺层的抗裂性得到提升。使用比较低稠度的沥青，通过搅拌，减少沥青的氧化程度，逐步提升沥青混合料的压实程度，让沥青混合配料更符合工程建设的要求，在施工中能够起到良好效果，提升沥青加铺的性能，也让道路稳定性得到增进。

1.2 预防水损害的设计

旧有的水泥路面加铺沥青，需要对反射裂缝进行分析之外还需要解决的重点问题就是在沥青面层的水损害。常见的，降低路面防水损耗主要可以采取三种方案，分别是，在沥青加铺层面之下设置排水系统，还可以设置上封层或者下封层，保障沥青混合料的比例要比设计时的孔隙小一些。具体可以从路面横坡以及防水层设计或者排水地面设计等方面出发去做防水，减少沥青面层的渗透性，沥青渗透越高，那么水损害越严重，渗透性的减弱会让路肩内部的排水设施得到应用。

1.3 强化沥青层和水泥混凝土粘结设计

首先，若是未发生损坏的水泥混凝土面板，原来的纹路较为清晰，未经过较大摩损，可以不用进行凿毛处理；若是原有的压缝已经被磨光，并且摩擦的系数非常大那么就需要采用一定的技术进行粗糙化的处理，这样能够提升沥青碎石混合面和原来旧有路面之间的粘合性，还能够减少沥青由于推移产生的地面损害。

其次，在新旧面层之间使用粘层油的方式进行粘结，此种方式能够让加铺层和旧有水泥混凝土路面两者的粘合更强。无论是上封层或者是面层都可以使用粘层油[1]。

2 沥青加铺层设计分析

2.1 加铺层厚度的确定分析

首先，旧有路面的损坏程度不同，有些非常复杂并且存在变异程度大的现象，对加铺层厚度进行设计要考虑多方面因素。采用AI法、AASHTO法等，在相关资料查询中获悉沥青加铺层厚度的公式可以使用h=B(hd-he)，he=c1c2c3h0，其中，h为沥青加铺的厚度；hd为在现有地基承载力的基础上按照道路交通的相关要求，所确定的单层面混凝土所需厚度，cm；c1为损坏裂缝和接缝修复的系数；c2为旧层面的耐久系数；c3为道路疲劳损坏程度。了解负面影响因素，如对低温因素或者是最大温度梯度因素等。沥青混合材料属于有热度的粘性材料，路面温度提升的过程中应力也会发生变化，出现松弛的现象。沥青加铺层温度应力在设计和计算的过程中需要将沥青混合材料的松弛效应加以考虑。

其次，沥青加铺层剪应力的指标的确定需要秉承路面结构不被破坏的原则，结构内部的剪应力不能大于结构层材料的抗剪强度。即τ>τα，此公式当中的抗剪强度为τ。若是要对沥青路面面层进行抗剪强度的分析，需要了解容易发生推移以及壅包现象的条件，例如，夏季高温时节，更需要关注混合料的容许剪应力。了解在载荷力最小的状态下沥青加铺层的剪应力最大t，为了避免沥青加铺层面有反射裂缝现象产生，沥青加铺层面的载荷作用还需要使用最大剪应力去计算，对比最大剪应力和容许剪应力，初步确定沥青加铺层面的厚度能够和基本要求相吻合，容许剪应力的指标应该充分考虑到抗剪强度t以及剪应力的系数KT，可参考如下公式：

沥青混合料的容许剪应力=沥青混合料的抗剪强度/路面抗剪的结构强度系数即tR=t/KT。

最后，混凝土板弯拉应力指标。此项指标对于沥青加铺层的厚度确定还需要按照控制水泥的混凝土路面载荷应力进行计算，了解在长期使用综合疲劳作用下的水泥混凝土弯曲程度是否超过标准，临界载荷力处于混凝土路面面板的中部边缘位置上[2]。

2.2 粘结层的设计分析

首先，对粘结层结构强度中的负面影响因素进行分析。按照不同粘结类型点的最大剪切力构成可以看到粗糙点大小，一般剪切的应力是非常分散的，若是层面的粗糙程度小，那么剪切就相对集中。层间粘结的程度直接和沥青使用时间长短构成关系。粘层油的粘度越大那么粘结力度就越强，还能够保障相互层面上的锁定作用，减少变形产生的可能，沥青是一种非常温和类型的材料,粘度会伴随着温度的变化发生变化，若是遇到高温就会有各种印迹产生，例如，车辙还有壅包等等。旧有混凝土路面的粗糙程度以及沥青混合料的性能也是影响因素。除此之外还有粘层油以及旧有混凝土土板之间的交互作用[3]。

其次，粘结层水的稳定性。有些水分会从路肩向着粘结层渗透，若是路肩排水情况不畅通就会渗透到粘结层的内部。如果存在一些水损坏的复合路，可以使用加铺层的方式，若是沥青混凝土粘结层当中有水渗透出来就可能发生损坏。动力水对粘结层的作用，行车过程中非常有可能产生动水压力，水压动力都是瞬间形成的，车辆行驶过程中的整条轮迹都一直存在。路表水在停滞地点有动力水压P，伴随着车速的行进里程不断增加；若是加铺层面开裂，点的位置是路表水的停滞地点，那么层间的水动力就可以通过计算完成；若是车速非常快，那么此公式的力度就比较大；如果层间水和路表水之间不产生直接的接触，在车载作用之下就会有水动力产生，与水的分布也有非常大的关联性。

2.3 减缓反射裂缝分析

首先，缝合灌缝。反射裂缝的存在一般很难有办法消除，因此可以对其开裂程度进行控制。在加铺层当中横缝上建立缝隙，做灌缝处理，之后做路面接缝的维护，在施工中最为关键的是找到可以建立缝隙的位置，此种方式可以减少反射裂缝所产生的不良影响，还能够让路面的寿命得到延长，使路面反射裂缝减小到最低程度。

其次，夹层的设计。在旧有的混凝土面层还有加铺层当中可以设置一个夹层，让沥青加铺层的底面应力和上部应力集中在接缝里，对加铺层结构的抗拉力进行改变。使用应力消散的办法，土工织物夹层办法以及格栅等等多种办法进行夹层铺设设计。

3 沥青混凝土加铺层的实践分析

3.1 旧有水泥混凝土路面的处理

旧有水泥混凝土路面的处理可以使用雷达监测的方式、目测的方式，对面板底脱空进行处理，施工过程中相关单位还要做好目测定性的分析和有效处理，具体办法是在灌浆以及硬化之后的半个月当中使用载重汽车或者钢轮压路机等，在混凝土地面上观察路面的情况。将旧板清除更换新板，根治轻微断裂的地方，尤其是裂缝和凹槽。

3.2 沥青混凝土加铺层施工分析

沥青碎石混合料的集料成分主要有两种，一种是粗集料，一种是细集料，按照施工要求限定集料的含量，使用锤击的方式做破碎处理，细集料的比例非常小，要想让混合料的稳定性得到全面的提升就需要使用机制砂，做好级配处理，混合料当中不可以有石粉或者石屑填料。沥青混凝土加铺层的施工方式和其他沥青混凝土路面施工方式相同，在铺筑的沥青层之下，使用全摊半幅施工的方式做好初压和复压工作，使用洒布粘层油按照沥青层面的施工方式严格控制好各个环节的施工温度。沥青混合材料需要经过搅拌机的搅拌才能够正常使用，所有物料都平整之后，做好连续性的摊铺，摊铺的速度保持在3 m/min～4 m/min，不需要反复修整，保障路面平整即可，外形上的质量还需要从高程、厚度以及宽度方面去分析和考虑，每一项指标都需要符合规定和要求。