淺談水泥混凝土路面的改造技術(shù)

摘要:近年來在許多二級(jí)公路改建和擴(kuò)建中,為節(jié)約工程投資,有效地利用舊水泥混凝土路面,在其上加鋪瀝青混凝土,以改善其使用性能,但加鋪的瀝青混凝土常出現(xiàn)反射裂縫,進(jìn)而導(dǎo)致面層的開裂和剝落,表面水下滲,造成路面損壞。為此,對(duì)水泥混凝土路面改造技術(shù)需進(jìn)一步分析研究,以更好地加以利用。

關(guān)鍵詞:舊水泥混凝土;水泥混凝土路面 ;反射裂縫

中圖分類號(hào):TV741文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)29-0187-02

舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層是一種特殊的路面結(jié)構(gòu),其應(yīng)力、應(yīng)變特性與一般的彈性層狀體系有較大的差別,質(zhì)量控制涉及舊水泥混凝土板的處理、反射裂縫的防治、加鋪層厚度控制、面層材料的選擇、提高路面的抗?jié)B性能等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

一、舊水泥混凝土板處理

舊水泥混凝土板受溫度變化影響大,而且舊路面板存在接縫和裂縫,并常常伴有錯(cuò)臺(tái)、斷板、啃邊、沉陷、脫空等損壞現(xiàn)象,使得復(fù)合結(jié)構(gòu)中奇異部位尤為突出。以舊水泥混凝土路面作基層,應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與適宜的剛度。瀝青混凝土路面屬柔性路面,面層的強(qiáng)度直接取決于基層的強(qiáng)度,基層強(qiáng)度不足將直接導(dǎo)致面層的破壞?？v觀國內(nèi)水泥混凝土路面上瀝青混凝土加鋪層設(shè)計(jì),最關(guān)鍵的問題是要對(duì)舊水泥路面板的處理。首先對(duì)其使用狀況進(jìn)行全面徹底的調(diào)查,對(duì)出現(xiàn)的路面病害、部分結(jié)構(gòu)承載力不足等進(jìn)行深層次的分析。一般通過人工調(diào)查對(duì)舊水泥路的病害按段落樁號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),采用探地雷達(dá)、彎沉儀對(duì)混凝土板的脫空和其結(jié)構(gòu)層的均勻情況、路面承載能力進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)。尤其在傳荷能力較差的接縫處,板下脫空影響重大,必須對(duì)水泥混凝土路面的處治給予高度重視。其次針對(duì)不同種類的病害進(jìn)行有效的處理。對(duì)邊角破碎損壞較深和較寬的路面,先用切割機(jī)切除損壞部分,然后澆注同標(biāo)號(hào)混凝土;對(duì)破損較淺、較窄的,可鑿除5cm以上,然后用細(xì)石拌制的混凝土混合料填平;對(duì)發(fā)生錯(cuò)臺(tái)或板塊網(wǎng)狀開裂,應(yīng)首先考慮是路基質(zhì)量出現(xiàn)問題,必須將整個(gè)板全部鑿除,重新夯實(shí)路基及基層,澆注同標(biāo)號(hào)混凝土;對(duì)于板塊脫空、橋頭沉陷、板的不均勻沉陷及彎沉較大的部位,鉆穿板塊,然后用水泥漿高壓灌注處理。

二、反射裂縫的防治

反射裂縫是指下層混凝土板的接縫或裂縫,由于溫度和濕度的不斷變化與車輛荷載的反復(fù)作用,在加鋪層的相應(yīng)位置上產(chǎn)生裂縫。就瀝青混凝土路面開裂的原因,可分為兩大類,即荷載型裂縫和非荷載型裂縫。通常是由于舊水泥混凝土路面接縫、裂縫處的豎向和水平位移所致。豎向位移是接縫、裂縫兩側(cè)板面由于車輛荷載作用產(chǎn)生的垂直方向的相對(duì)位移。水平位移是由于溫度或濕度變化引起的水泥混凝土板的脹縮產(chǎn)生的水平方向的位移。水泥混凝土板產(chǎn)生的水平位移,使瀝青加鋪層在接縫、裂縫處產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),即出現(xiàn)開裂。在溫度、濕度應(yīng)力和車輛荷載的綜合作用下,裂縫不斷向上發(fā)展,反射到加鋪層表面。因此,需要對(duì)瀝青混凝土面層反射裂縫進(jìn)行綜合防治。

根據(jù)反射裂縫的機(jī)理,主要應(yīng)從結(jié)構(gòu)和材料兩方面進(jìn)行考慮。面層厚度應(yīng)保證超過10cm,可有效防止受拉疲勞產(chǎn)生的裂縫,還可以降低車輛荷載引起的剪應(yīng)力。材料中適當(dāng)增加瀝青用量,減小混合料空隙率,可延緩裂縫的擴(kuò)展。設(shè)計(jì)采用應(yīng)力吸收層,可用APP改性瀝青油氈、鋪設(shè)玻璃纖維格柵加強(qiáng)混凝土的抵抗差動(dòng)位移(剪切強(qiáng)度)的能力。APP改性瀝青油氈貼在舊水泥混凝土板上,有效地防止地表水通過舊水泥混凝土板縫下滲到土基,又能減少地下水通過舊混凝土板間接縫進(jìn)入加鋪層而浸濕加鋪結(jié)構(gòu)層材料,防止無機(jī)結(jié)合料處治的粒料層強(qiáng)度降低,延緩瀝青混凝土面層出現(xiàn)剝落和松散。APP改性瀝青油氈鋪設(shè)在舊水泥混凝土板與加鋪層之間,能起到應(yīng)力吸收夾層的作用,并將反射裂縫應(yīng)力由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向,起到了消散水平應(yīng)變和傳遞豎向荷載的作用,增強(qiáng)瀝青混凝土的整體抗拉強(qiáng)度,延緩反射裂縫的產(chǎn)生。玻璃纖維格柵是國內(nèi)外公認(rèn)的可用于減少瀝青路面反射裂縫的技術(shù)措施。它具有高抗拉強(qiáng)度和彈性模量高的特點(diǎn),其功能就是增強(qiáng)瀝青混凝土的整體抗拉強(qiáng)度,改善鋪裝層的整體受力狀態(tài),減少永久變形,延遲疲勞破壞,防止和減少路面裂縫的產(chǎn)生。此外加強(qiáng)施工控制,保證在制備瀝青混合料過程中不使瀝青老化和加強(qiáng)碾壓,使瀝青混合料達(dá)到高的密實(shí)度,都有助于減少反射裂縫。

三、瀝青混凝土加鋪層厚度控制

瀝青混凝土加鋪層厚度由行車荷載和防止反射裂縫兩個(gè)因素控制。舊水泥混凝土路面作為基層,強(qiáng)度較高,其上鋪筑瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層,強(qiáng)度滿足行車荷載需要,關(guān)健是防止反射裂縫的產(chǎn)生。多年的研究表明,過厚的瀝青混凝土面層由于溫度影響會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此,設(shè)計(jì)厚度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與一般的瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)一樣,在滿足承載能力的前提下,路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)有良好的水穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度,瀝青混凝土面層應(yīng)滿足使用功能的要求,加鋪層厚度首先要滿足原路面縱向線型,同時(shí)為避免過多的破碎和替換混凝土板,考慮舊路局部地方下沉、部分板翹曲、舊路路面橫坡度變化等情況,注意將調(diào)坡與路面現(xiàn)有承載力調(diào)查法相結(jié)合。舊路改造一般采用兩層密實(shí)型瀝青混凝土結(jié)構(gòu),瀝青混凝土面層的最小厚度為8～10cm比較理想,一層為最小厚度5cm的瀝青混凝土整平層,一層為4cm左右的抗滑表層,實(shí)現(xiàn)與其他瀝青路面一樣,具有良好的平整度、構(gòu)造深度和密實(shí)度等。

四、瀝青混凝土面層材料的選擇

原材料是影響瀝青混凝土質(zhì)量的根本所在,嚴(yán)格把好進(jìn)場(chǎng)材料關(guān)對(duì)瀝青混凝土生產(chǎn)質(zhì)量將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。生產(chǎn)瀝青混凝土所需材料為瀝青、石料、填料。關(guān)鍵的材料瀝青要選重交通道路石油瀝青、改性瀝青,其性能、指標(biāo)必須符合高等級(jí)路面施工要求。集料在瀝青混合料中起到一個(gè)整體骨架作用來抵抗路面的變形,集料本身的強(qiáng)度特性、集料與瀝青的黏附性、集料的棱角性和集料的級(jí)配對(duì)瀝青混凝土路面的強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)性起決定性作用。石料應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡夭那闆r,根據(jù)路面的使用性能和要求確定。要采用優(yōu)質(zhì)石料用先進(jìn)的錘式破碎機(jī)生產(chǎn)。控制石料中的扁平狀含量,扁片顆粒含量多會(huì)增加石料的表面積和瀝青用量,也會(huì)降低混合料的抗形變能力。一般選破碎面較多、扁平顆粒較少的石料,并且必須達(dá)到潔凈、無雜質(zhì)、無風(fēng)化,具有良好的顆粒形狀,抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于三級(jí),壓碎值小于25%,與瀝青材料黏結(jié)力不低于三級(jí)。礦粉要潔凈、干燥、無雜質(zhì),有30%能通過0.074mm,親水系數(shù)小于1.0,外觀無團(tuán)粒、結(jié)塊。砂的細(xì)度模數(shù)為2.3～3.0,含泥率小于1%。

五、提高瀝青混凝土路面的抗?jié)B性能

要保證路面結(jié)構(gòu)的水穩(wěn)定性和耐久性,預(yù)防水破壞是至關(guān)重要的。因此,應(yīng)將路面抗?jié)B性能作為一個(gè)重要指標(biāo)來控制。尤其是黏附性有利于提高抗?jié)B性。采用改性瀝青、摻加抗剝落劑、在礦粉中摻加一定量的水泥,對(duì)抵抗剝離以提高瀝青混合料水穩(wěn)性都有明顯效果。但要注意不同抗剝落劑與各種石料之間的匹配問題。當(dāng)選用摻加水泥時(shí),應(yīng)注意確保施工實(shí)際摻加劑量的準(zhǔn)確性。此外,要選擇適當(dāng)?shù)募?jí)配范圍,提高瀝青用量及提高4.75～9.50mm規(guī)格集料的用量相應(yīng)地都可以提高混合料的抗?jié)B性能。

舊水泥混凝土上加鋪瀝青混凝土面層,是改造舊水泥混凝土路面行之有效的方法之一,在公路的改建和擴(kuò)建中大部分地區(qū)已普遍采用。雖然目前我國尚未有比較成熟的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和方法,對(duì)加鋪瀝青混凝土的板塊未提出相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)于特重交通路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)也十分不足,但近年來國內(nèi)許多科研、設(shè)計(jì)單位面對(duì)廣大工程改造的迫切需要,在這方面的研究中取得了不少有益的、值得借鑒的經(jīng)驗(yàn),成功的關(guān)鍵在于精心設(shè)計(jì)、精心施工。同樣厚度的瀝青加鋪層,采用不同的瀝青材料、不同的結(jié)構(gòu)層,其抗反射裂縫能力就不同。我們要對(duì)原有路面破損的成因進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查和深層次的分析,為材料組成設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。此外,在加鋪層施工中必須在試驗(yàn)數(shù)據(jù)指導(dǎo)下對(duì)整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)程實(shí)施科學(xué)的監(jiān)測(cè),參照施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定的頻率進(jìn)行抽提、篩分和做馬歇爾試驗(yàn),指導(dǎo)拌和站對(duì)生產(chǎn)參數(shù)作相應(yīng)的調(diào)整,進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計(jì)、施工的質(zhì)量控制。

作者簡(jiǎn)介:梁嵐曉(1982- ),女(壯族),廣西南寧人,廣西壯族自治區(qū)隆安公路管理局助理工程師,研究方向:公路橋梁施工技術(shù)。