舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究

張 建 華

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

0 引言

對(duì)水泥混凝土路面做翻修處理需要將舊有的路面拆除，處理好路基，鋪設(shè)新的混凝土和瀝青。加鋪新的混凝土面層要在舊有的混凝土面板上加鋪瀝青混合料，在舊有水泥混凝土路面穩(wěn)定，基層結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)上，使瀝青混凝土路面的平整度得到提升，構(gòu)建起瀝青面層。以下對(duì)舊有水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，爭(zhēng)取對(duì)此方面的工程能夠有更加透徹的理解。

1 瀝青加鋪層設(shè)計(jì)方法

1.1 防治反射裂縫的設(shè)計(jì)

反射裂縫在混凝土施工中比較常見(jiàn)，為了緩解反射裂縫對(duì)道路路面產(chǎn)生的傷害就需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行綜合整治：

首先，舊有水泥混凝土板的穩(wěn)固和處理分析。瀝青混合料加鋪層的施工需要在舊有混凝土路面穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行，否則裂縫的存在很容易讓瀝青層面受到損害，進(jìn)而造成路面裂縫問(wèn)題。路面裂縫不僅僅對(duì)路面養(yǎng)護(hù)是難點(diǎn)，同時(shí)對(duì)行車(chē)安全也會(huì)造成極大的影響，因此在這樣情況下，就需要在加鋪瀝青之前對(duì)舊板的病害位置做好裂縫處理。

其次，中間夾層的設(shè)計(jì)。在舊有的混凝土層面和加鋪層之間還需要設(shè)置夾層，讓瀝青混凝土加鋪層的應(yīng)力在應(yīng)力偏離的情況下降低裂縫，另外還需要了解夾層內(nèi)部的抗剪力以便于對(duì)中間夾層的厚度做好計(jì)算分析。

最后，提升瀝青加鋪層的性能。加鋪層的性能提升主要是改變?yōu)r青加鋪層混合性材料的性能，讓瀝青加鋪層的抗裂性得到提升。使用比較低稠度的瀝青，通過(guò)攪拌，減少瀝青的氧化程度，逐步提升瀝青混合料的壓實(shí)程度，讓瀝青混合配料更符合工程建設(shè)的要求，在施工中能夠起到良好效果，提升瀝青加鋪的性能，也讓道路穩(wěn)定性得到增進(jìn)。

1.2 預(yù)防水損害的設(shè)計(jì)

舊有的水泥路面加鋪瀝青，需要對(duì)反射裂縫進(jìn)行分析之外還需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題就是在瀝青面層的水損害。常見(jiàn)的，降低路面防水損耗主要可以采取三種方案，分別是，在瀝青加鋪層面之下設(shè)置排水系統(tǒng)，還可以設(shè)置上封層或者下封層，保障瀝青混合料的比例要比設(shè)計(jì)時(shí)的孔隙小一些。具體可以從路面橫坡以及防水層設(shè)計(jì)或者排水地面設(shè)計(jì)等方面出發(fā)去做防水，減少瀝青面層的滲透性，瀝青滲透越高，那么水損害越嚴(yán)重，滲透性的減弱會(huì)讓路肩內(nèi)部的排水設(shè)施得到應(yīng)用。

1.3 強(qiáng)化瀝青層和水泥混凝土粘結(jié)設(shè)計(jì)

首先，若是未發(fā)生損壞的水泥混凝土面板，原來(lái)的紋路較為清晰，未經(jīng)過(guò)較大摩損，可以不用進(jìn)行鑿毛處理；若是原有的壓縫已經(jīng)被磨光，并且摩擦的系數(shù)非常大那么就需要采用一定的技術(shù)進(jìn)行粗糙化的處理，這樣能夠提升瀝青碎石混合面和原來(lái)舊有路面之間的粘合性，還能夠減少瀝青由于推移產(chǎn)生的地面損害。

其次，在新舊面層之間使用粘層油的方式進(jìn)行粘結(jié)，此種方式能夠讓加鋪層和舊有水泥混凝土路面兩者的粘合更強(qiáng)。無(wú)論是上封層或者是面層都可以使用粘層油[1]。

2 瀝青加鋪層設(shè)計(jì)分析

2.1 加鋪層厚度的確定分析

首先，舊有路面的損壞程度不同，有些非常復(fù)雜并且存在變異程度大的現(xiàn)象，對(duì)加鋪層厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)要考慮多方面因素。采用AI法、AASHTO法等，在相關(guān)資料查詢中獲悉瀝青加鋪層厚度的公式可以使用h=B(hd-he)，he=c1c2c3h0，其中，h為瀝青加鋪的厚度；hd為在現(xiàn)有地基承載力的基礎(chǔ)上按照道路交通的相關(guān)要求，所確定的單層面混凝土所需厚度，cm；c1為損壞裂縫和接縫修復(fù)的系數(shù)；c2為舊層面的耐久系數(shù)；c3為道路疲勞損壞程度。了解負(fù)面影響因素，如對(duì)低溫因素或者是最大溫度梯度因素等。瀝青混合材料屬于有熱度的粘性材料，路面溫度提升的過(guò)程中應(yīng)力也會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)松弛的現(xiàn)象。瀝青加鋪層溫度應(yīng)力在設(shè)計(jì)和計(jì)算的過(guò)程中需要將瀝青混合材料的松弛效應(yīng)加以考慮。

其次，瀝青加鋪層剪應(yīng)力的指標(biāo)的確定需要秉承路面結(jié)構(gòu)不被破壞的原則，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的剪應(yīng)力不能大于結(jié)構(gòu)層材料的抗剪強(qiáng)度。即τ>τα，此公式當(dāng)中的抗剪強(qiáng)度為τ。若是要對(duì)瀝青路面面層進(jìn)行抗剪強(qiáng)度的分析，需要了解容易發(fā)生推移以及壅包現(xiàn)象的條件，例如，夏季高溫時(shí)節(jié)，更需要關(guān)注混合料的容許剪應(yīng)力。了解在載荷力最小的狀態(tài)下瀝青加鋪層的剪應(yīng)力最大t，為了避免瀝青加鋪層面有反射裂縫現(xiàn)象產(chǎn)生，瀝青加鋪層面的載荷作用還需要使用最大剪應(yīng)力去計(jì)算，對(duì)比最大剪應(yīng)力和容許剪應(yīng)力，初步確定瀝青加鋪層面的厚度能夠和基本要求相吻合，容許剪應(yīng)力的指標(biāo)應(yīng)該充分考慮到抗剪強(qiáng)度t以及剪應(yīng)力的系數(shù)KT，可參考如下公式：

瀝青混合料的容許剪應(yīng)力=瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度/路面抗剪的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)即tR=t/KT。

最后，混凝土板彎拉應(yīng)力指標(biāo)。此項(xiàng)指標(biāo)對(duì)于瀝青加鋪層的厚度確定還需要按照控制水泥的混凝土路面載荷應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，了解在長(zhǎng)期使用綜合疲勞作用下的水泥混凝土彎曲程度是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，臨界載荷力處于混凝土路面面板的中部邊緣位置上[2]。

2.2 粘結(jié)層的設(shè)計(jì)分析

首先，對(duì)粘結(jié)層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度中的負(fù)面影響因素進(jìn)行分析。按照不同粘結(jié)類(lèi)型點(diǎn)的最大剪切力構(gòu)成可以看到粗糙點(diǎn)大小，一般剪切的應(yīng)力是非常分散的，若是層面的粗糙程度小，那么剪切就相對(duì)集中。層間粘結(jié)的程度直接和瀝青使用時(shí)間長(zhǎng)短構(gòu)成關(guān)系。粘層油的粘度越大那么粘結(jié)力度就越強(qiáng)，還能夠保障相互層面上的鎖定作用，減少變形產(chǎn)生的可能，瀝青是一種非常溫和類(lèi)型的材料,粘度會(huì)伴隨著溫度的變化發(fā)生變化，若是遇到高溫就會(huì)有各種印跡產(chǎn)生，例如，車(chē)轍還有壅包等等。舊有混凝土路面的粗糙程度以及瀝青混合料的性能也是影響因素。除此之外還有粘層油以及舊有混凝土土板之間的交互作用[3]。

其次，粘結(jié)層水的穩(wěn)定性。有些水分會(huì)從路肩向著粘結(jié)層滲透，若是路肩排水情況不暢通就會(huì)滲透到粘結(jié)層的內(nèi)部。如果存在一些水損壞的復(fù)合路，可以使用加鋪層的方式，若是瀝青混凝土粘結(jié)層當(dāng)中有水滲透出來(lái)就可能發(fā)生損壞。動(dòng)力水對(duì)粘結(jié)層的作用，行車(chē)過(guò)程中非常有可能產(chǎn)生動(dòng)水壓力，水壓動(dòng)力都是瞬間形成的，車(chē)輛行駛過(guò)程中的整條輪跡都一直存在。路表水在停滯地點(diǎn)有動(dòng)力水壓P，伴隨著車(chē)速的行進(jìn)里程不斷增加；若是加鋪層面開(kāi)裂，點(diǎn)的位置是路表水的停滯地點(diǎn)，那么層間的水動(dòng)力就可以通過(guò)計(jì)算完成；若是車(chē)速非?？欤敲创斯降牧Χ染捅容^大；如果層間水和路表水之間不產(chǎn)生直接的接觸，在車(chē)載作用之下就會(huì)有水動(dòng)力產(chǎn)生，與水的分布也有非常大的關(guān)聯(lián)性。

2.3 減緩反射裂縫分析

首先，縫合灌縫。反射裂縫的存在一般很難有辦法消除，因此可以對(duì)其開(kāi)裂程度進(jìn)行控制。在加鋪層當(dāng)中橫縫上建立縫隙，做灌縫處理，之后做路面接縫的維護(hù)，在施工中最為關(guān)鍵的是找到可以建立縫隙的位置，此種方式可以減少反射裂縫所產(chǎn)生的不良影響，還能夠讓路面的壽命得到延長(zhǎng)，使路面反射裂縫減小到最低程度。

其次，夾層的設(shè)計(jì)。在舊有的混凝土面層還有加鋪層當(dāng)中可以設(shè)置一個(gè)夾層，讓瀝青加鋪層的底面應(yīng)力和上部應(yīng)力集中在接縫里，對(duì)加鋪層結(jié)構(gòu)的抗拉力進(jìn)行改變。使用應(yīng)力消散的辦法，土工織物夾層辦法以及格柵等等多種辦法進(jìn)行夾層鋪設(shè)設(shè)計(jì)。

3 瀝青混凝土加鋪層的實(shí)踐分析

3.1 舊有水泥混凝土路面的處理

舊有水泥混凝土路面的處理可以使用雷達(dá)監(jiān)測(cè)的方式、目測(cè)的方式，對(duì)面板底脫空進(jìn)行處理，施工過(guò)程中相關(guān)單位還要做好目測(cè)定性的分析和有效處理，具體辦法是在灌漿以及硬化之后的半個(gè)月當(dāng)中使用載重汽車(chē)或者鋼輪壓路機(jī)等，在混凝土地面上觀察路面的情況。將舊板清除更換新板，根治輕微斷裂的地方，尤其是裂縫和凹槽。

3.2 瀝青混凝土加鋪層施工分析

瀝青碎石混合料的集料成分主要有兩種，一種是粗集料，一種是細(xì)集料，按照施工要求限定集料的含量，使用錘擊的方式做破碎處理，細(xì)集料的比例非常小，要想讓混合料的穩(wěn)定性得到全面的提升就需要使用機(jī)制砂，做好級(jí)配處理，混合料當(dāng)中不可以有石粉或者石屑填料。瀝青混凝土加鋪層的施工方式和其他瀝青混凝土路面施工方式相同，在鋪筑的瀝青層之下，使用全攤半幅施工的方式做好初壓和復(fù)壓工作，使用灑布粘層油按照瀝青層面的施工方式嚴(yán)格控制好各個(gè)環(huán)節(jié)的施工溫度。瀝青混合材料需要經(jīng)過(guò)攪拌機(jī)的攪拌才能夠正常使用，所有物料都平整之后，做好連續(xù)性的攤鋪，攤鋪的速度保持在3 m/min～4 m/min，不需要反復(fù)修整，保障路面平整即可，外形上的質(zhì)量還需要從高程、厚度以及寬度方面去分析和考慮，每一項(xiàng)指標(biāo)都需要符合規(guī)定和要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析和研究。了解瀝青加鋪層設(shè)計(jì)方法，然后闡述瀝青加鋪夾層的設(shè)計(jì)方式，最后從混凝土路面和加鋪層施工方法上對(duì)此種設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)踐。以上論述還有諸多不足之處，爭(zhēng)取在以后的學(xué)習(xí)中不斷完善，改進(jìn)，提升交通路面建設(shè)的力度。

[1] 呂蔣聰,任岐崗.沖擊壓實(shí)破裂穩(wěn)固后對(duì)瀝青混凝土加鋪層結(jié)構(gòu)影響的數(shù)值分析[J].公路工程,2012,37(2):53-56.

[2] 李 俠.基于應(yīng)力吸收層的水泥混凝土瀝青加鋪路面力學(xué)特性分析[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,44(3):420-425.

[3] 尉園園.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2013,11(2):42-45.