RCA復(fù)配雙改性瀝青在白改黑改造工程中的應(yīng)用

李彪

摘 要：水泥混凝土路面的瀝青化改造俗稱白改黑，是一種充分利用舊路面剩余強(qiáng)度，以瀝青混凝土加鋪層和水泥混凝土承重層相結(jié)合的復(fù)合式路面。文章以南寧市南站大道白改黑工程為例，首先分析現(xiàn)狀砼路面結(jié)構(gòu)破損狀況、強(qiáng)度衰減及道路承受的交通軸載，然后結(jié)合RCA復(fù)配式雙改性瀝青的特點(diǎn)，確定了復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)層，最后對(duì)施工中的RCA復(fù)配式雙改性瀝青混合料關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了介紹，為白改黑工程提供了新的設(shè)計(jì)思路和經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：路面剩余強(qiáng)度;路面病害;修復(fù)處治;加鋪厚度;彎拉強(qiáng)度;RCA復(fù)配雙改性瀝青砼路面結(jié)構(gòu);混合料技術(shù)指標(biāo)

0 前言

在現(xiàn)狀水泥混凝土路面上鋪設(shè)加鋪層，是路面在后續(xù)較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)恢復(fù)或提高使用性能的有效措施。目前國(guó)內(nèi)的路面修整中，廣泛地對(duì)水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土層來滿足路面強(qiáng)度方面的要求，使得瀝青混凝土成為了改善水泥混凝土路面使用性能的主要考慮對(duì)象。在水泥混凝土路面頂加鋪瀝青混合料面層，形成以瀝青混凝土作為上面層與以水泥混凝土作為下面層的新結(jié)構(gòu)復(fù)合式路面，能夠改善舊混凝土路面的表面功能，提高承載能力，并延長(zhǎng)使用壽命。但由于實(shí)際中現(xiàn)狀砼路面結(jié)構(gòu)層厚度、類型、破損狀況、強(qiáng)度衰減各自不同，道路所承受的交通軸載不同，各條道路需要的瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)和厚度并不相同，需要根據(jù)道路自身特點(diǎn)及實(shí)際情況確定。針對(duì)南寧市南站大道，作為一條進(jìn)出城重載交通要道，需研究與其適用的改造加鋪結(jié)構(gòu)，以達(dá)到道路改造的預(yù)期效果。

1 改造前路面病害情況

南寧市南站大道是南寧市西南方向的進(jìn)出城大通道，道路等級(jí)為城市主干路，紅線寬度60 m。交通荷載中重載車輛比例大，路面軸載屬于特重交通等級(jí)。改造前道路路面結(jié)構(gòu)為水泥砼路面，具體結(jié)構(gòu)為：26 cm厚的水泥砼面板+20 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石+20 cm厚的級(jí)配碎石。改造前局部路段出現(xiàn)嚴(yán)重的板塊破碎、板角斷裂、錯(cuò)臺(tái)等病害，部分路面橫向裂縫大量發(fā)展，路口板塊部分破碎，并有個(gè)別板塊出現(xiàn)下沉情況。南站大道現(xiàn)狀病害情況歸類如下：

1.1 裂縫類病害

現(xiàn)狀道路部分路段存在橫向裂縫、縱向裂縫和交叉裂縫等裂縫類病害，現(xiàn)狀病害實(shí)況如下圖所示：

1.2 接縫類破損病害

現(xiàn)狀道路部分路段存在接縫碎裂、接縫填縫料損壞和縱向接縫張開等裂縫類病害，現(xiàn)狀病害實(shí)況如下圖所示：

1.3 水泥混凝土路面板板角及板邊斷裂等病害

現(xiàn)狀道路部分位置存在水泥混凝土路面板板角及板邊斷裂，現(xiàn)狀病害實(shí)況如下圖所示：

1.4 水泥混凝土路面板破碎及斷板等病害

現(xiàn)狀道路部分位置存在水泥混凝土路面板破碎及斷板，現(xiàn)狀病害實(shí)況如下圖所示：

1.5 水泥混凝土路面板脫空、下沉等病害

現(xiàn)狀道路部分位置板塊塌陷、下沉，判斷存在水泥混凝土路面板底脫空現(xiàn)象，現(xiàn)狀病害實(shí)況如下圖所示：

2 舊路的修復(fù)

水泥混凝土路面舊路處治一般采用混凝土面板振裂壓碎做柔性路面基層，或采用局部維修現(xiàn)狀破損面板后加鋪的方式。由于本道路路面破損率約10%～15%，道路下分布數(shù)量較多的各類管線，經(jīng)綜合比選后，采用局部維修現(xiàn)狀破損面板后加鋪瀝青面層的方案?，F(xiàn)狀舊路的維修處治如下分類所述。

2.1 水泥混凝土面板板裂縫處治

對(duì)于路面板出現(xiàn)小于2 mm寬的輕微裂縫，采用直接灌漿法處治。

對(duì)裂縫寬度大于或等于2 mm且小于15 mm貫穿板厚的中等裂縫，裂縫開裂比較規(guī)則，且縫長(zhǎng)沒有貫穿多塊砼板，僅在單塊板之內(nèi)，采用擴(kuò)縫補(bǔ)塊的方法處治，采用異形切割機(jī)切割，清理干凈后，壓入背襯條，背襯條直徑為縫寬的1.5倍。然后采用固化時(shí)間短，硬度高的聚氨酯填縫膠進(jìn)行密封填充。

對(duì)于15 mm以上的裂縫，裂縫長(zhǎng)度貫穿多塊砼板，開裂不規(guī)則，一般處理方法有兩種： 一種是采用挖補(bǔ)方法全深度補(bǔ)塊;另外一種是拆除全板后完全換板。考慮裂縫不規(guī)則及板塊破壞嚴(yán)重，美觀等要求，本項(xiàng)目采用完全換板處理。先破除原路面結(jié)構(gòu)，后將對(duì)于路基處治合格后，澆筑40 cm素混凝土+26 cm水泥混凝土板（fcm=5.0 MPa），并對(duì)面板進(jìn)行切縫、灌縫。

2.2 水泥混凝土面板接縫填縫料更換

對(duì)老化縱橫向縮縫、縱橫向施工縫采用刀片進(jìn)行切割，清理干凈后，采用聚氨酯填縫膠進(jìn)行密封填充。縫寬度為6 mm～10 mm，深度為40 mm。

脹縫采用切割機(jī)進(jìn)行切割，縫寬為25 mm以下，采用開孔橡膠條（主要成分由氯丁橡膠、酚醛樹脂等組成）進(jìn)行填縫。

2.3 水泥混凝土面板板角、板邊破壞處治

水泥混凝土板角及板邊損壞按破裂面確定切割范圍，并將破除范圍切割成規(guī)則的垂直面，切割深度與原水泥混凝土面層厚度一致。新舊界面清理干凈并做濕潤(rùn)處理，必要時(shí)需在新舊板間涂刷界面劑，增強(qiáng)新舊混凝土的整體性，然后采用水泥混凝土進(jìn)行澆筑。水泥混凝土破除恢復(fù)路面后，需恢復(fù)原水泥混凝土路面接縫的灌封料，灌封料要求同前所述。

2.4 水泥混凝土路面破碎板、斷板處治

水泥混凝土路面出現(xiàn)嚴(yán)重破碎板、斷板，基層已散失了承載能力，無法滿足正常的運(yùn)營(yíng)。采用對(duì)整塊板進(jìn)行破除，并挖除病害基層，采用澆筑C20素砼換填病害基層，處治合格后，再進(jìn)行水泥面板的重新澆筑。

2.5 基層病害處治

針對(duì)現(xiàn)狀存在沉陷、脫空、明顯分層等病害，采用兩種處治方式。砼面板完好，則無需換板，采用灌漿處治路基。若砼面板已又有損害，則開挖后換填路基，對(duì)路基處治合格后，澆筑40 cm素混凝土+26 cm水泥混凝土板（fcm=5.0 MPa），并對(duì)面板進(jìn)行切縫、灌縫。

3 加鋪層厚度的確定

水泥路面上加鋪瀝青面層，混凝土板仍舊是主要承重層，其受力原理仍類似于新建水泥混凝土路面，不同之處在于兩個(gè)方面。其一是加鋪瀝青面層后，混凝土板所受荷載疲勞應(yīng)力減小，溫度疲勞應(yīng)力增加，需進(jìn)行折算調(diào)整。其二是新建水泥路面以荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力綜合作用值小于設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值， 而白改黑加鋪路面則以加鋪層影響后的荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力綜合作用值小于現(xiàn)狀路面板的剩余強(qiáng)度，即現(xiàn)狀混凝土路面板的彎拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查南站大道的各類車輛，換算為單車道的標(biāo)準(zhǔn)軸次3 316次，并以此為基礎(chǔ)預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的設(shè)計(jì)荷載累計(jì)作用次數(shù)為2 286.6萬次，屬于特重交通等級(jí)。根據(jù)鉆芯取樣檢測(cè)，現(xiàn)狀混凝土板的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值在4.41 MPa～4.54 MPa。經(jīng)多次驗(yàn)算，采用加鋪厚度4 cm細(xì)粒式RCA復(fù)配式雙改性瀝青上面層+8 cm中粒式瀝青下面層，能夠使現(xiàn)狀舊混凝土面板不僅可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用，也可以承受最重軸載在最大溫度梯度時(shí)的一次作用。驗(yàn)算結(jié)果如下：

4 RCA復(fù)配雙改性瀝青面層加鋪結(jié)構(gòu)

4.1 RCA復(fù)配雙改性瀝青路面的特點(diǎn)及適用條件

RCA復(fù)配雙改性瀝青是采用高分子納米材料對(duì)天然巖瀝青進(jìn)行復(fù)配改性，制備得到RCA復(fù)配雙改性瀝青改性劑。RCA復(fù)配雙改性瀝青改性劑對(duì)基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性后可以顯著改善瀝青混合料的高溫抗車轍性能、抗水損壞性能、抗老化性能和防滑性能。提升瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性效果明顯，動(dòng)穩(wěn)定度最低可達(dá)7 000次/mm。

由于RCA復(fù)配雙改性瀝青以上特點(diǎn)，比較適用于重載交通道路;慢速交通路段，如山區(qū)公路上坡路段，經(jīng)常出現(xiàn)交通擁堵的道路;水平荷載作用較多的路段，如道路的交叉路口、收費(fèi)站附近、公交車站、急轉(zhuǎn)彎路段;同時(shí)RCA復(fù)配雙改性瀝青路面適用于夏炎熱區(qū)和夏熱多雨地區(qū)，如最熱月平均最高氣溫（高溫分區(qū)指標(biāo)）20℃以上的氣候區(qū)，年降雨量800 mm以上的氣候區(qū)。

4.2 加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

南站大道屬特重交通等級(jí)，特別是K0+120～K0+800段現(xiàn)狀路口多且間距較短，受車輛頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)作用，路面極易損壞。鑒于RCA復(fù)配雙改性瀝青路面以上的特點(diǎn)及其適用條件，經(jīng)多方案比選后采用RCA-SMA-13復(fù)配雙改性瀝青砼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加鋪，具體加鋪結(jié)構(gòu)層如下表。

修復(fù)合格的現(xiàn)狀水泥混凝土路面拉毛，對(duì)面板進(jìn)行清縫處理，在水泥砼面板接縫處貼玻纖格柵。

為有效遏制反射裂縫，在砼面板與瀝青加鋪層間設(shè)置2 cm厚AC-10橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。AC-10橡膠應(yīng)力吸收層具有良好的抗裂性能，能夠承受由于下承層的水平位移引起的拉應(yīng)力，阻止下層裂縫尖端延伸至罩面層，可延緩裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)形成的富油層能起到較好的防滲水作用。另注意以上各層間采用乳化瀝青粘層連結(jié)。

4.3 RCA瀝青混合料施工檢測(cè)

南站大道K0+120～K0+800采用RCA-SMA-13復(fù)配雙改性瀝青砼面層。由于RCA采用“干法”拌和，對(duì)拌和設(shè)備無特殊要求，施工工藝與常規(guī)瀝青路面相同。施工時(shí)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)，RCA瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)如下。

5 施工后效果

本工程改造實(shí)施后，道路表面平整、堅(jiān)實(shí)，色澤均勻，外觀效果顯著。竣工驗(yàn)收檢測(cè)值完全滿足相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值，如下表。根據(jù)施工后實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，RCA復(fù)配雙改性瀝青砼白改黑加鋪擁有優(yōu)良的路用性能，相比常規(guī)白改黑瀝青路面結(jié)構(gòu)層更加可行有效。

6 結(jié)語

本文以南站大道改造工程為例，在現(xiàn)狀病害全面分析及合理處治的基礎(chǔ)上，充分考慮本道路為進(jìn)出城要道，重載車輛比例高，且現(xiàn)狀路口多間距短，車輛頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)等實(shí)際情況，結(jié)合RCA復(fù)配雙改性瀝青路面的技術(shù)特點(diǎn)，確定了RCA復(fù)配雙改性瀝青路面的加鋪厚度和結(jié)構(gòu)。工程實(shí)施后，取得了較為顯著的效果。RCA復(fù)配雙改性瀝青復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)在南站大道的成功應(yīng)用，為以后類似水泥混凝土路面的白改黑工程提供了新的設(shè)計(jì)思路及借鑒經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]DBJ/T45-061-2018，RCA復(fù)配雙改性瀝青路面標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]袁芮，唐俊，孟勇軍.復(fù)配雙改性添加劑（RCA）混合料性能研究與應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2020（6）：267-270+30-31.

[3]李惠.淺談莆田市某水泥混凝土路面“白改黑”方案[J].福建建材，2018（7）：81-82+80.