市政水泥混凝土道路加铺沥青层施工方案研究关键探索

2020-11-27赵如忠

商品与质量 2020年12期

赵如忠

济南易通城市建设集团股份有限公司山东济南 250000

作为旧路改造的常用手段，加铺沥青层是城市道路建设中常见的施工项目，因为新旧路面难以有效结合，使得在车辆载荷下，旧水泥混凝土道路与新的加铺沥青层之间容易发生位移，形成反射裂缝。随着道路使用时间的延长和载荷的不断增加，裂缝延伸、扩大，严重地降低了沥青面层的平整度和完整性。本文中，我将就此进行讨论，以期抛砖引玉，与各位同行互相切磋借鉴。

1 水泥混凝土道路加铺沥青层的意义

随着我国经济不断发展，城市化进程不断加快，公路建设蓬勃发展，旧路改造作为公路建设的重要部分，也在逐步进行。我国旧公路大部分为水泥混凝土结构，这种结构的道路在长时间使用后，路面平整性将会极大地降低，严重影响交通运输的顺畅和通车的舒适性。因此，路面改造具有重要的意义，通过对旧水泥混凝土路面进行加铺沥青，可使旧路面重现平整，且沥青层加铺过程施工简单，对交通运输的影响较小，因此被广泛采用。然而因沥青层加铺后新的沥青层与旧水泥混凝土路面易出现反射裂缝，因此，通过对路面结构进行合理的组合，减少反射裂缝的出现、控制反射裂缝对路面的影响是水泥混凝土道路加铺沥青层的施工重点。

2 反射裂缝的形成机理

反射裂缝的形成与沥青混凝土自身的性能、路基的材质、气候条件、通车的载荷、交通状况和施工质量等因素均有关系。大量施工的结果显示，沥青加铺层的断裂大多是因为原有水泥混凝土路面本身存在裂缝，使得混凝土内部应力承受不均匀，当局部应力积累到一定程度时，连带沥青层，产生新的裂缝。裂缝一般有三种形式：塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和温度裂缝。塑性裂缝一般出现在水泥混凝土路面新浇筑时，暴露在空气中，上表面出现的裂缝，塑性收缩裂缝的形成是因为混凝土凝结过程中失水过快所产生的收缩。沉降收缩裂缝通常是因为地基结构不均匀、松软、回填土没有夯实或浸水等地质不均匀所产生的裂缝，对于我国北方地区，初春冻土化冻后尤其容易出现不均匀沉降，使得水泥混凝土路面产生裂缝。沉降收缩裂缝一般为深进或贯穿型的裂缝，其走向与路基沉陷情况有关。温度裂缝多发生在温差较大的地区，当水泥混凝土受到温度的剧烈变化，其表面温度发生急剧下降，产生收缩，而因表面混凝土受体相混凝土的束缚作用，而产生很大的拉应力，当拉应力达到一定程度时，就会形成裂缝。不过好在温度裂缝一般比较浅，是可以通过加铺沥青层较容易修补的裂缝，其走向一般无规律，常出现纵横交错的裂缝。

3 加铺沥青层的防裂措施

防止加铺沥青层开裂的有效方法是在进行沥青加铺之前，针对旧路实际情况制定合理的加铺结构设计方案，结构设计方案的制定应基于实地测量的数据和合理的计算，求得加铺沥青层的厚度，如此，可以有效提高施工的质量，也可以降低施工成本，提高施工经济性。

3.1 提前进行加铺结构方案设计

在进行沥青层加铺之前，应先对水泥混凝土路面实际情况进行调查和评估，根据路面受损情况选择不同的工艺，制定加铺结构框架。一般需要测量的数据有：道路评定等级、路况指数评定、路面累积破损率、平均水泥混凝土板块厚度、平均弯沉值、接缝传荷系数等[1]，基于参数的测定，对于评级在良以上的路面，可直接进行沥青混凝土加铺，而对于评级中级的路面需先进行应力吸收层架设后再加铺沥青层。

3.2 沥青加铺层厚度设计

国外对水泥混凝土路面加铺沥青层的研究关注较早，在大量的施工试验中总结出具有代表性的设计方法，常见的如美国沥青协会提出的弯沉法、有效厚度法、挠度法，美国陆军工程部队提出的补足厚度缺额法等[2]。这些设计方法大都基于实际生产试验或室内试验，在试验的基础上结合实际地区的具体情况确定加铺层的参数。通过这些设计方法得出的加铺层最适厚度一般都在12-18cm以上。试验证明，适当提高加铺层厚度有助于预防反射裂缝的产生，但当加铺厚度达到一定程度时，通过不断增加加铺层厚度来防止反射裂缝的产生效果不再明显，且经济性差。加铺的沥青层主要通过提高道路平整性来提高道路使用功能，而不应作为承载的主体。作为承载作用时，加铺40mm的沥青层尚可获得10mm混凝土下面层的效果。因此，我国颁布的《公路水泥混凝土路面设计规范》对水泥混凝土路面加铺沥青层的厚度进行规定，规范中提到“沥青加铺层的厚度按减缓反射裂缝的要求确定。高速公路和一级公路的最小厚度宜为100mm，其他等级公路的最小厚度宜为70mm”[3]。

3.3 沥青加铺层施工要点

在进行沥青加铺层施工过程中，应注意粘结层混合料的选用，粒径小于2.36mm的细集料占集料整体60%以上的混合料属于难拌和混合料。在进行混合料拌和过程中为提高拌和效果，保证生产质量，应对拌和设备参数进行合理设置。因为粘结层较薄，在施工过程中降温较快，这就对混合料的温度和温控提出了更高的要求。如果拌和好的混合料温度较低，摊铺过程中温度下降较快，难以达到碾压要求，则粘结层空隙率较大，若出料温度较高，沥青又易发生老化，影响混合料质量，一般规定混合料出料的温度应在温度上限的±2.5 ℃以内，但因实际生产过程中加铺层受环境和厚度影响明显，实际出料温度应根据具体情况进行确定。此外，铺设沥青层时，还应注意沥青层厚度的控制，沥青层太薄施工难度高，容易发生离析，不能有效防止反射裂缝的产生；而沥青层厚度过厚则难以碾压，高温稳定性差。