淺析舊水泥混凝土路面鋪筑瀝青混凝土罩面層間處理技術(shù)

摘 要舊水泥混凝土路面改造成瀝青混凝土路面，要實(shí)現(xiàn)工程的耐久性是不容易的。本文結(jié)合工程實(shí)際，介紹了改建工程瀝青路面層間處理方法。通過(guò)層間受力情況的分析，闡述了層間處理材料的選用、施工技術(shù)及工藝過(guò)程。實(shí)踐證明這種處理結(jié)構(gòu)，既有較高的強(qiáng)度，又有較好的防水性能。

關(guān)鍵詞水泥混凝土;瀝青混凝土;層間結(jié)構(gòu);改性瀝青

中圖分類(lèi)號(hào)TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2009)121-0019-01

舊水泥混凝土路面，建于上世紀(jì)80年代，由于交通量劇增，使路面破壞嚴(yán)重，斑塊剝離現(xiàn)象非常多，有的地方面積很大，即使面積較小的也已經(jīng)連續(xù)成片，縱、橫裂縫和網(wǎng)裂現(xiàn)象更是十分嚴(yán)重，如不及時(shí)修補(bǔ)，將使路基結(jié)構(gòu)遭受水害和凍害。為保證公路的使用壽命，需要采用瀝青混凝土材料進(jìn)行修補(bǔ)。但瀝青路面在重交通和高溫同時(shí)作用下會(huì)產(chǎn)生大量的車(chē)轍，而重載和水共同作用則會(huì)導(dǎo)致水損害和過(guò)早的疲勞損壞。如何提高抗車(chē)轍和抗水害能力是一大技術(shù)難題，因此，科學(xué)合理的瀝青路面層間處理技術(shù)成為解決舊水泥混凝土路面改造的關(guān)鍵。

1瀝青路面層間受力分析

瀝青路面結(jié)構(gòu)分層原則上是按照不同結(jié)構(gòu)層所處的深度與強(qiáng)度的關(guān)系來(lái)劃分的，同時(shí)還要考慮工程預(yù)算和工藝技術(shù)上的要求，綜合考查各種因素后，一般不同的結(jié)構(gòu)層采用不同的混合料組成設(shè)計(jì)。瀝青混合料經(jīng)鋪筑并壓實(shí)成型后，形成骨料嵌擠結(jié)構(gòu)、瀝青膠結(jié)料填充結(jié)構(gòu)和孔隙所組成的一個(gè)整體性的、相對(duì)密實(shí)的連續(xù)結(jié)構(gòu)，每一結(jié)構(gòu)層因其組成設(shè)計(jì)的不同而使強(qiáng)度略有差異。因?yàn)閺?qiáng)度主要依賴于瀝青材料的本身的粘結(jié)力和骨料之間的內(nèi)摩擦力。在每一結(jié)構(gòu)層鋪筑施工時(shí)都必須強(qiáng)振壓實(shí)，達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。這時(shí)每一結(jié)構(gòu)層的表面都應(yīng)平整、光滑、密實(shí)，而正因其平整光滑，致使其結(jié)合面上的摩阻力較混合料內(nèi)部本身的摩阻力要來(lái)的低，其強(qiáng)度來(lái)源只能靠結(jié)合料的粘結(jié)力。如果沒(méi)有能夠提高層間結(jié)合力的材料進(jìn)行粘結(jié)處理，當(dāng)路面受到水平方向強(qiáng)大的剪切力時(shí)，就會(huì)被破壞，嚴(yán)重時(shí)形成擁包、開(kāi)裂和車(chē)轍等病害。

2層間處理材料的選擇

為了延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命，我們采用SBS改性瀝青和SBR復(fù)合粘結(jié)劑作為層間處理材料，并對(duì)改性瀝青混合料進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)。主要考查材料的抗低溫開(kāi)裂能力時(shí)，應(yīng)進(jìn)行低溫彎曲破壞試驗(yàn)。主要考查材料的抗水害能力時(shí)則進(jìn)行水穩(wěn)性試驗(yàn)。

根據(jù)我省公路山區(qū)較多，氣象上存在夏天多雨，冬天氣溫特別低的特點(diǎn)，我們?cè)谂f水泥混凝土路面改造工程中，選用SBS熱態(tài)改性瀝青做為路面結(jié)構(gòu)層，結(jié)合使用SBR復(fù)合粘結(jié)劑乳液用于水泥混凝土面板與瀝青結(jié)構(gòu)層之間的粘合劑，較好地實(shí)現(xiàn)了既防低溫彎曲破壞，又提高抗水害能力的雙重功效。

1)SBS能夠增加瀝青與石料的粘附性，SBS改性瀝青具有良好的穩(wěn)定性和低溫抗裂性，尤其是具有良好的彈性(即變形的自愈性)。

2)SBR復(fù)合粘結(jié)劑因在結(jié)構(gòu)和組成上是分子量很大的多環(huán)網(wǎng)狀連接的高聚物，對(duì)瀝青混凝土和水泥混凝土材料都有良好的濕潤(rùn)、滲透和粘結(jié)作用，同時(shí)大分子和結(jié)構(gòu)上的特性也決定了其具有優(yōu)良的耐高溫性能。由于SBR復(fù)合粘結(jié)劑中的改性成分相互聯(lián)成網(wǎng)狀，大大限制了瀝青成分中膠束的自由度，增大了瀝青材料的粘滯力，提高了瀝青混凝土的層間結(jié)合力，保證和提高了施工質(zhì)量。

3瀝青改性前后的性能比較

使用未改性瀝青，因材料本身的局限，不能滿足工程質(zhì)量上的要求，尤其是在溫度穩(wěn)定性和粘結(jié)力方面所暴露出來(lái)的問(wèn)題，在大交通量和重軸載條件下更顯得性能低、工程質(zhì)量差。在理論上，瀝青路面層間最高溫度與其表面溫度之間，不論層厚大小，皆為直線關(guān)系。但層厚越大，則比率也越大，其關(guān)系表達(dá)式為:

Tmax=mTs+b 式中:m、b為系數(shù)。

隨路面面層厚度不同而變化。如果表面的溫度達(dá)到60℃，處于瀝青路面下5cm、10cm、 15cm處的溫度分別為:59.1℃、55.4℃、5 1.7 ℃。因此，為了改善瀝青路面的耐高溫性能，我們特別重視改性瀝青的60℃粘度，這一數(shù)據(jù)是判斷其在高溫穩(wěn)定性方面性能優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)。

在不同的路面深度所對(duì)應(yīng)的各溫度條件下，一般瀝青材料的粘結(jié)力就會(huì)使層間結(jié)合遭到破壞。而在低溫環(huán)境時(shí)，普通瀝青路面材料彈性不夠，應(yīng)變量小，在交通荷載的反復(fù)作用下極容易超過(guò)其所能承受的范圍，結(jié)構(gòu)層各結(jié)合面就會(huì)受到破壞而脆裂，所以瀝青路面層間處理材料不僅要有良好的粘結(jié)力，而且必須具有優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性。通過(guò)試驗(yàn)分析，SBR復(fù)合粘結(jié)劑的各種性能，尤其是彈性、熱穩(wěn)定性、延度等關(guān)鍵指標(biāo)均比普通瀝青有明顯的優(yōu)勢(shì)。采用SBR復(fù)合粘結(jié)劑作為粘層油，其路用性能明顯優(yōu)于普通乳化瀝青和熱瀝青。

4層間處理的施工

4.1透層

透層是基層表面的滲透層，因?yàn)樗嗷炷撩鎸踊静痪哂兴苄?，而舊水泥混凝土路面則更沒(méi)有防水性能了，所以，透層的主要作用在于改善和提高水泥混凝土表面的水密性。噴灑透層油之前必須對(duì)存在浮漿和污染的基層表面進(jìn)行嚴(yán)格清理，以使透層油能透入基層和實(shí)體部分，這是層間處理技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

透層油一般滲透調(diào)平層的深度為3-5 cm，調(diào)平層成型后，表面經(jīng)透層油滲透使其中開(kāi)口空隙被填充，形成一定深度的防水層。在完成調(diào)平層的鋪筑后，適時(shí)地噴灑透層油，可以提高養(yǎng)生質(zhì)量，經(jīng)過(guò)養(yǎng)生成型后的透層不易受到臨時(shí)行車(chē)的破壞。透層油一般以煤油稀釋瀝青為材料，最重要的性能指標(biāo)是粘度。如果粘度過(guò)低，即使?jié)B透深度大也不能取得良好的效果。因此在施工過(guò)程中，要特別注意控制好粘度，適當(dāng)?shù)恼扯纫ㄟ^(guò)試驗(yàn)確定。施工完畢透層表面不得有浮油現(xiàn)象。因?yàn)榱粼谕笇颖砻娴母∮蛙浕c(diǎn)較低，將會(huì)減弱層間結(jié)合力，所以透層油的粘度和用量要以實(shí)際路用試驗(yàn)結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)。

4.2粘結(jié)層與防水層

粘結(jié)層和防水層的共同點(diǎn)在于提高路面的層間結(jié)合力，與透層油結(jié)合成為防水中間層。這是水泥混凝土路面改造的關(guān)鍵所在。提高層間結(jié)合力必須同時(shí)改善高溫穩(wěn)定性、低溫抗脆裂性和抗水害能力，或者說(shuō)，層間結(jié)合力必須在高溫、低溫和水浸環(huán)境中均滿足一定的要求。為了保證防水層的防水作用，在材料的選用上應(yīng)注重粘結(jié)力和溫度穩(wěn)定性指標(biāo)，必須具有良好的水密性，即使在荷載作用下，結(jié)構(gòu)層受到較大應(yīng)力而產(chǎn)生應(yīng)變甚至破壞時(shí)也不致失去防水性能，并能夠使面層和基層間形成足夠的結(jié)合力，這就要求防水層的組成材料必須具備綜合性能，有良好的粘結(jié)力、水密性，熱穩(wěn)定性和耐低溫性能。

一般來(lái)說(shuō)，采用橡膠類(lèi)和熱塑性橡膠類(lèi)改性瀝青與酸性石料的粘附性都較好。橡膠類(lèi)改性劑中丁苯橡膠( SBR) 使用的比較廣泛。SBR摻入瀝青，可在瀝青中形成一種共軛結(jié)構(gòu)，增大瀝青的平均分子量，提高瀝青中分子之間的化學(xué)結(jié)合力，從而使瀝青的力學(xué)性能大大提高。由于SBR改性瀝青的粘度較高，其適用面較廣。

5結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上試驗(yàn)分析，我們認(rèn)為:采用SBS、SBR改性瀝青作為水泥混凝土路面改造成瀝青路面的層間處理材料，能夠顯著地改善路面結(jié)構(gòu)層的性能，有效地防止高溫變形和低溫脆裂，提高公路路面工程質(zhì)量。

基金項(xiàng)目:黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目E200813“瀝青混凝土路面加鋪層的力學(xué)性能研究”