沥青加铺层路面改造关键技术分析研究

2021-04-23王雅婷

中华建设 2021年4期

王雅婷

本文阐述了路面改造项目在现场管理、施工工艺、质量控制等方面的特点及基本原则，深入总结和评价了加铺沥青层前旧水泥砼路面的不同处理措施及效果、四类不同层间粘结材料的优缺点、加铺层与纵断面设计的关系、纵坡和坡长指标的选取特点、超薄磨耗层预防性养护的应用等关键问题。

充分利用旧水泥路面的剩余寿命进行沥青层加铺是目前应用广泛的路面改造措施，该方法形成的复合路面结构形式不仅能发挥水泥路面的高承载能力及长寿命的特点，还可以利用沥青面层连续舒适低噪音的优势。相关资料表明，旧水泥砼路面加铺沥青层改造的实施里程虽得到长足发展，但也出现了一些典型的病害形式，国内对这种复合路面的研究多集中在确定合理的加铺层厚度、材料性能及病害处理等方面，并以室内试验和理论分析为主，从加铺纵断面线形设计、质量控制及现场管理等方面少有研究。

在总结实体工程经验的基础上，提出影响路面改造质量的关键技术对提高加铺层性能、优化设计方案、积极探究新材料在路面中的应用起到重要作用。

一、加铺沥青层前旧水泥砼路面处理

旧水泥砼路面加铺沥青层路面改造工程中，由于沥青层和水泥砼板模量差异较大，车辆荷载作用下在容易在界面处产生过大的剪应力破坏层间粘结，进而导致沥青层处于不利的应力状态，层间粘结情况是控制加铺质量的关键。因此，为了增强层间粘结，消减剪应力大小，除选择合理的粘层材料外，在加铺沥青层前还需要旧水泥砼提供一个平整、粗糙、洁净的表面。以往常用的加铺沥青层前旧水泥砼路面处理方式为铣刨0.5～1cm，该种处理方法能彻底清除标线、磨平错台，提供机械咬合力。但经过长期观测发现，加铺沥青层后所产生面层推挤、裂缝、掉皮的现象并不少见，经过试验分析该种处理方法由于界面的构造深度过大，对旧水泥板的结构寿命伤害较明显，疲劳性能下降，并且由于铣刨后凹凸棱角的存在使得粘层油无法均匀的发挥粘结性能，反而不利于层间连续，实体工程中粘结效果并不突出。除此之外，铣刨施工过程中现场噪声较大、施工时间长、对现状交通干扰大、均匀度不宜控制、产生的大量灰尘以及水泥残渣不宜清理等问题也对现场管理和质量控制造成困难。

经研究分析，认为加铺前对旧路面拉毛粗糙化后充分清洗即可达到界面平整、粗糙、洁净的目的，能有效避免铣刨过于追求粗糙而带来的副作用，既不损伤板厚，也可缩短工期，保证加铺质量。具体做法可以在加铺前彻底铲除旧路标线、磨平轻微错台、清理表面杂质、高压水冲洗晾干或采用路面抛丸机处理等使旧砼路面达到粗糙要求。实际工程中也可以从拉毛粗糙化和高性能粘层油两方面入手，选择更高粘度的粘层材料投入应用。

二、不同粘层材料的选择

沥青加铺改造项目中，在层间撒布粘层油是保持层间连续，发挥各结构层整体承载性能的关键。经过总结分析，水泥砼板和沥青层之间的粘层材料主要有两大类：没有层厚的改性乳化沥青及改性热沥青，有一定层厚的防水粘结层及应力吸收层。

1.改性乳化沥青及改性热沥青

改性乳化沥青具有施工简单、撒布均匀、使用效果良好的优点，但需要等待2h左右的破乳时间，并且容易随纵横坡流淌，在界面上容易残留有部分水分，对粘结效果有一定影响。改性热沥青具有粘结性能好的特点，但撒布不宜均匀，增加的沥青用量较大，容易形成泛油等病害，另外改性热沥青的撒布温度高达175℃，粘度大，等待降温时间较长，期间需要严格封闭交通，特别是对于以集散功能为主的道路，沿线村口较多，控制村民出入（人行、自行车、摩托车）现场管理难度大，控制不好不仅污染粘层，还容易发生安全事故，实际往往不能达到满意的效果。

综合考虑路面改造项目交通组织的特点，对于采用改性热沥青作为砼板和加铺层之间的粘层实际应用不多，其性能特点值得深入研究。

2.防水粘结层与应力吸收层

防水粘结层起到防水粘结的作用，厚度一般为6mm，增加的沥青用量可通过单一粒径细集料碎石稳定，同时调节改性沥青温度，使用效果较好，但增加了施工工序，碎石粒径和撒布均匀度控制较严格。应力吸收层厚度为1.5～2.5cm，采用特殊聚合物高粘沥青或高性能橡胶沥青及反击破辉绿岩或玄武岩集料，很多应力吸收层采用纤维纱提高材料韧性，起到加筋的作用，使得层间粘结、防水、防反射裂缝性能大幅增加。为使沥青、纤维、集料在加热状态及时接触而更好的发挥粘结性、整体结构的效果，施工时必须采用专用的纤维同步施工设备，并对设备各项功能进行调试和标定，保证沥青、纤维、碎石同步施工。应力吸收层综合性能优良，但配合比设计中油石比较高，对原材料要求非常严格，施工工艺要求高，造价偏高。

三、加铺层和纵断面设计的关系

与新建路面不同，路面加铺改造过程中往往需要依据旧路面现状的标高和超高横坡对纵断面线形进行调整，使加铺一定厚度后纵断面标高符合相应技术等级的要求。在进行加铺纵断面拉坡时，关键是协调好加铺层厚度和纵坡坡度、坡长的关系，特别是为满足坡长要求而导致加铺厚度过大时不仅造成材料浪费，还容易产生车辙、交通设施高度不足等问题，设计时应以控制加铺层厚度为主，反复试坡优化，灵活运用技术指标，做到经济合理。当由于施工差异，局部现状旧路面难以满足相应技术等级时，可在通视良好的路段适当降低纵坡坡长，按第一级设计速度的坡长要求执行。加铺层应满足纵横坡排水的要求，纵坡坡度一般不应小于0.3%，局部路段条件受限时也可采用零坡，但不应设置在超高过渡段。对于旧路面存在明显沉陷、拱起路段，应先进行病害处理，恢复旧路纵断面线形后再进行加铺。

根据项目特点，设计速度不超过60km/h时，4cm以内的沥青罩面或刨4cm铺4cm的情况，可对旧路进行病害处理后等厚铺筑，以适应旧路线形为主。10cm厚沥青加铺层，工程量以及是否分层铺筑对施工和线形影响较大，为满足厚度对路面改造后的平整度，可通过调整下面层厚度设置调平层，尽量控制线形指标。

四、超薄磨耗层预防性养护

预防性养护对于封闭细微裂缝、轻微车辙、延长大中修养护时间等起到重要作用，超薄磨耗层依据其厚度薄、性能优越等特点，作为预防性养护项目具有优异的抗疲劳、抗高温、抗飞散、抗水损害及抗老化等性能，尤其适用于对路面标高控制严格的城镇路段。

应用于预防性养护的超薄磨耗层厚度一般为1.5～2.0cm，采用特种SBS改性沥青，沥青各项指标均提出严格要求，其中软化点≥100℃，弹性恢复（25℃）≥90%，60℃动力粘度≥400000，具有显著的高粘高弹性能。粗集料采用质地坚硬、表面粗糙、形状接近立方体的玄武岩、辉绿岩硬度和强度高的破碎石料，其磨光值、压碎值等提出严格要求，细集料必须采用洁净、干燥、无风化、无杂质，与沥青有良好粘结能力的机制砂，严格控制粗细集料合成级配，满足图1所示。