水泥混凝土路面改造方案分析

賈富貴

（青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通土木工程系，青海西寧 810003)

近年來(lái)，道路交通量迅猛增長(zhǎng)，一批早期修建的地方道路和高速公路已相繼進(jìn)入了養(yǎng)護(hù)和改造階段.以水泥混凝土路面為主導(dǎo)的剛性路面，因方便、經(jīng)濟(jì)、水泥來(lái)源豐富在整個(gè)公路中占據(jù)較大的比重.水泥混凝土路面從小裂缺邊到斷裂破損，日益影響到公路的通行能力.如何在原有的道路基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，提高其路面強(qiáng)度、平整度、行車舒適度，從而全面提高道路的路用性能，正成為現(xiàn)在的公路建設(shè)者們思考和探索的重點(diǎn).

1 水泥砼路面的缺陷及產(chǎn)生的危害

1.1 水泥砼路面的缺陷

水泥砼路面的缺陷可以分為表面缺陷和大缺陷2種類型，表面缺陷主要表現(xiàn)為小蜂窩、麻面、露石、砂斑、砂線、離析、龜裂等；大缺陷表現(xiàn)為蜂洞、開裂、脫空、沉陷、肯邊、斷板、滑移、錯(cuò)臺(tái)等.

1.2 水泥砼路面破壞產(chǎn)生的危害

水泥砼路面產(chǎn)生缺陷后不及時(shí)進(jìn)行修復(fù),在重型車輛反復(fù)的碾壓下,會(huì)使砼路面進(jìn)一步破損,表面平整度受到嚴(yán)重影響,行車不順暢.如果再遇雨雪侵蝕,基層和路基會(huì)因含水量過大導(dǎo)致強(qiáng)度降低,甚至引起路基路面水毀,還會(huì)導(dǎo)致形車?yán)щy以至堵車,極易引發(fā)交通事故.

2 水泥砼路面的一般處治方法

路面板局部出現(xiàn)缺陷的處治方法有：a)挖除整塊砼板塊重新澆筑砼；b）在裂縫處灌注環(huán)氧砂漿；c）當(dāng)裂縫深度較深時(shí)，可采用以甲基丙烯酸酯等有機(jī)化合物為主劑的漿液灌入裂縫內(nèi).基層出現(xiàn)缺陷時(shí)的處治方法有：a）挖除路面補(bǔ)充填筑基層，澆筑砼路面；b）在砼面板上鉆孔,用灌漿法灌注水泥砂漿或灌注環(huán)氧糠酮、聚氨脂等膠凝材料補(bǔ)強(qiáng)基層.

路基出現(xiàn)缺陷時(shí)的處治方法有：a)采用普通的換填法換填壓實(shí)，澆筑砼路面；b)采用深層灌漿法，灌入砼砂漿；c）用適量固化劑、增塑劑、促進(jìn)劑的樹脂漿液貫入路基內(nèi)快速凝結(jié)固化路基，加強(qiáng)路基強(qiáng)度.

3 水泥砼路面改造成瀝青砼路面

3.1 瀝青砼面層的控制

1）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.縱觀國(guó)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5 cm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、板底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.

2）反射裂縫的防治.反射裂縫是指下層混凝土板的接逢或裂縫，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2大類，即荷載型裂縫和非荷載型裂縫.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10 cm，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.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.

3）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2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.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8～10 cm比較理想，一層為最小厚度5 cm的瀝青混凝土整平層，一層為4 cm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.

4） 瀝青混凝土面層材料的選擇.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(lái)抵抗路面的變形，集料本身的強(qiáng)度特性、集料與瀝青的粘附性、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(wú)雜質(zhì)、無(wú)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%，與瀝青材料粘結(jié)力不低于三級(jí).礦粉要潔凈、干燥、無(wú)雜質(zhì)，有30%能通過0.074 mm篩，親水系數(shù)小于1.0，外觀無(wú)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%.

5） 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(lái)控制.尤其是粘附性有利于提高抗?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4.75～9.5 mm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.

3.2 水泥砼路面改造成瀝青砼路面的方案

1）沖擊法壓實(shí)法.用專用機(jī)械對(duì)水泥砼路面進(jìn)行強(qiáng)烈沖擊并施以剪切力，使砼面板出現(xiàn)網(wǎng)狀斷裂，并用壓路機(jī)進(jìn)行重新碾壓，在破碎砼板上澆筑半剛性基層和瀝青砼面層.此方法需要專門的沖擊機(jī)械，沖擊后對(duì)路面以下路基結(jié)構(gòu)物會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊影響.

2）鉆孔破碎法.用普通的鎬頭機(jī)對(duì)砼面板每隔30～40 cm鉆一個(gè)孔，并使每個(gè)孔之間產(chǎn)生裂紋，在孔內(nèi)撒上小石子，用大型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，在其上鋪筑半剛性基層和瀝青砼面層.此方法砼面板破碎不夠徹底，留有隱患.

3）破碎再生利用法.將原有水泥砼面板利用人工或機(jī)械破碎為0~37.5 mm的碎石，經(jīng)振動(dòng)篩篩分后產(chǎn)生三種再生集料，代替天然石料用于半剛性基層中，再把摻有再生集料的半剛性基層鋪筑在破除砼面板的路基上，然后鋪筑瀝青砼面層.此方法可在缺乏石料或基層材料級(jí)配不良的地區(qū)廣泛使用，但需要專門的破碎場(chǎng)地，再生集料須有一定的抗壓強(qiáng)度.

4）鋪土工布法.保留水泥砼面板，在上面鋪設(shè)完整的土工布后鋪設(shè)瀝青砼面層.此方法工藝簡(jiǎn)便，材料經(jīng)濟(jì)便捷，適用于交通量較小的公路上，交通量較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射裂縫.

5）鋪玻璃纖維格柵法.保留水泥砼面板，在上面鋪設(shè)玻璃纖維格柵，再鋪筑瀝青砼面層.玻璃纖維格柵改變結(jié)構(gòu)受力分布，在荷載和溫度的作用下，使加鋪層下面的拉應(yīng)力降低，從而提高瀝青面層的抗疲勞性，延遲裂縫的發(fā)展，推遲結(jié)構(gòu)的破壞.此方法施工工藝簡(jiǎn)單，施工中需購(gòu)買專業(yè)材料，鋪設(shè)玻璃纖維格柵須嚴(yán)格防皺.

6）鋪聚脂纖維布法.保留水泥砼面板，在面板的伸縮縫上沾上瀝青膠水，鋪設(shè)聚脂纖維布后再鋪設(shè)瀝青砼面層.此方法可在各種基層與面層的接縫上鋪設(shè)，適用于交通量較大的公路，施工時(shí)因材料輕盈易皺需小心鋪設(shè).

7）鋪防裂貼法.保留水泥砼面板，在面板的伸縮縫上沾上專用膠水，鋪設(shè)防裂貼后再鋪設(shè)瀝青砼面層.防裂貼抗拉性能較強(qiáng)，適用于交通量較大的公路，鋪設(shè)時(shí)砼面板需平整、干凈，面板之間高底左右不宜錯(cuò)位太大.

上述幾種砼路面的改造方法在青海省省道各改造試驗(yàn)路段中均取得了較好的效果，并已逐步推廣使用.

目前公路交通流量的快速增長(zhǎng)帶來(lái)了路面的大量損毀，如何改造現(xiàn)有的水泥砼路面既關(guān)乎建設(shè)成本，也關(guān)乎工程質(zhì)量.通過上述幾種砼路面的改造方法的比較分析，拆除重建并非唯一的改造方案，應(yīng)用新技術(shù)、新材料，最大限度地利用原有水泥砼路面板進(jìn)行改造，可以降低工程造價(jià)、縮短工期、減少?gòu)U棄物污染.

[1]JTJ034-2000，公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范[S].