旧水泥路面加铺沥青混凝土施工技术

旧水泥路面加铺沥青混凝土施工技术

申建业 袁浩

河南长通公路工程勘察设计有限责任公司 ,河南 南阳 473000

摘要：本文依托某工程，分析了旧水泥路面病害成因，基于对路面状况调查，发现原水泥路面质量状况良好，因此直接进行了沥青混凝土加铺层结构设计，施工后各结构层压实度检测结果表明，均满足规范技术要求，且沥青各面层碾压均匀，总体压实质量优良。

关键词：旧水泥路面;沥青混凝土;路面施工;

我国早期修建的公路为提高承重能力，大量采用水泥混凝土路面结构类型，由于车辆荷载及早期修建的公路开始接近使用年限等问题，修建的水泥混凝土路面开始出现损坏，影响了水泥混凝土路面使用寿命和服务能力。因此，对旧水泥路面采用沥青混凝土加铺，以提高公路的服务水平。

1 工程概况

某公路工程为水泥混凝土路面，全线长7.877km，其中路面宽30m，行车道宽22m，设计时速为60km/h，原有路面结构为30cm水泥混凝土面板+30cm水泥稳定石粉基层+土基，路基沉降基本稳定。该公路自建成通车10年来，随着重型车辆增多、交通荷载增大，原水泥混凝土路面逐渐出现了局部破碎、板底脱空、裂缝、唧泥翻浆等多种病害，且经过多次维修也不能完全解决，为此，亟需对该水泥混凝土路面进行升级改造。经过研究决定，在旧水泥路面上加铺沥青混凝土面层，以提高原公路使用寿命。

2 工程实践

2.1 旧水泥路面病害成因分析

(1）断裂

水泥混凝土路面板出现贯穿性裂缝即为断裂破坏，属于结构性损伤，本质是水泥混凝土板受到的应力或应变超出了承受极限，而大多数普通水泥路面混凝土抗弯拉强度较低，边缘部分不设置钢筋时，极易在车辆荷载或其他外界因素作用下，在受拉部位或剪切部位发生断裂破坏。

(2）裂缝

横向裂缝是水泥路面产生的垂直于行车方向的裂缝，主要是干缩和温缩所致。由于水泥浆体占水泥混凝土质量的20%左右，硬化后散粒状砂石颗粒会胶结成整体，形成混凝土，其间水泥浆体中的层间水、物理吸附水以及毛细水等会在水泥混凝土的硬化过程中失去，同时水泥混凝土中的浆体开始出现收缩，即干缩现象。而干缩过程中受到水泥混凝土板间限制和外部荷载约束，出现收缩不适应情况，进而导致路面板破碎，最终发展成裂缝。

由于在建设过程中难免会出现半填半挖问题，导致在路基交界处会出现力学差异，后期也会随着车辆荷载作用产生沉降差，进而引起路面产生沿行车方向的纵向裂缝。为避免出现上述现象，施工过程中应采用合理的结构形式，依据规范要求分层填筑、分层碾压，适当条件下还可以对水泥混凝土板做一些特殊处理措施。

(3）破损

水泥路面板被分裂成三块以上的现象称为水泥混凝土的破损病害，其中温度和行车荷载是病害形成的主要原因，在雨水、荷载等各种环境因素作用下会对水泥路面基层顶面产生冲刷效应，促使细颗粒等被通过接缝带到路面上，从而产生唧泥现象，长期如此会造成板底脱空，甚至发生断角、下沉现象。水泥路面在使用过程中受到交通荷载的持续作用，应力应变长期处于随时变化状态，致使道路抗变形能力下降。与此同时，在车辆反复碾压下，还容易发生疲劳破坏而形成疲劳裂缝，由最初的微小裂纹发展成为相互连通的明显裂缝。

2.2 旧水泥路面状况调查

根据规范技术要求对该段水泥路面各种病害进行调查，评价其轻重程度，结果如表1所示。

表1 旧水泥路面状况调查

通过上述分析发现，该水泥混凝土路面病害以纵向裂缝和接缝处破碎病害为主，路面状况指数PCI为87.13，断板率DBL为3.55%，依据规范评定标准，本工程水泥路面PCI指数为优，DBL也为良好水平，表明路面质量状况良好，可直接在上面加铺沥青混凝土面层。

3 沥青混凝土加铺层设计

3.1 加铺层方案设计

加铺层沥青混凝土设计方案如下：下面层普通ATB-25、中面层SBS改性沥青混凝土AC-20C、上面层SBS改性沥青混凝土AC-13C，为达到各沥青面层的性能要求，应对各加铺层沥青混凝土原材料和目标配合比进行相应设计。

3.2 原材料

(1）沥青。本项目使用A-70#道路石油沥青和SBS改性沥青，根据规范技术要求对各项技术性能进行检验。

(2）集料。粗集料选择石灰岩和辉绿岩两种，细集料选择石灰岩，根据规范要求对粗细集料各项技术性能进行检验。

(3）填料。填料选择石灰岩磨成的矿粉。

3.3 矿料配合比组成设计

通过各档矿料级配筛分结果，对上面层SBS改性沥青混凝土AC-13C、中面层SBS改性沥青混凝土AC-20C及下面层普通ATB-25进行了矿料组成设计，设计结果见表2。

表2 各结构层沥青路面矿料组成设计

4 沥青混凝土加铺层施工技术

4.1 施工准备

施工前首先需要对旧水泥路面裂缝、断板等病害加以处理，可使用乳化沥青或改性乳化沥青进行灌缝处置，防止后期加铺沥青混凝土面层后影响使用性能。待裂缝等病害处理完毕后，防止雨水侵入而破坏原水泥路面，应尽快进行透层施工。透层施工需要分两次洒布乳化沥青，每次洒布量约为1.0kg/m²，乳化沥青破乳后使用压路机进行二次压实。

4.2 沥青加铺

沥青面层施工过程中，沥青混凝土的拌和、运输、摊铺及碾压是保证沥青面层施工质量的关键。本工程试验路段各加铺层沥青混凝土都是在拌和楼生产的，拌和楼的配合比与各面层沥青混凝土生产配合比应保持一致，拌和时间和温度根据沥青混凝土类型不同而变化，基质加热温度在155～165℃，SBS改性沥青加热温度在165～175℃，矿料加热温度不低于175℃，SBS改性沥青混凝土出厂温度不低于170℃，ATB-25的出厂温度不低于145℃。为保证沥青面层施工的连续性，沥青路面施工机械的配备必须协调，同时，各种设备应先进行调试，调试正常后方可投入施工。

沥青混合料运到现场以后，应立即进行摊铺和碾压，各面层沥青混合料的摊铺和碾压应满足规范技术要求。下面层普通ATB-25的松铺系数为1.25，中面层SBS改性沥青混凝土AC-20C和上面层SBS改性沥青混凝土AC-13C的松铺系数为1.20，同时，为确保摊铺均匀性，各面层沥青混凝土摊铺速度均控制1.5～2.5m/min左右。沥青混合料摊铺后，先采用双钢轮振动压路机进行初压，然后采用关掉振动功能的振动压路机或胶轮压路机进行复压和终压。

4.3 施工质量检测

为评价各面层施工质量，采用无核密度仪对每个断面内6个位置的压实度进行检测，每个断面长10m，根据现场钻芯实测密度对PQI测试结果进行标定，并按马歇尔密度计算得到各面层压实度，结果如表3所示。

表3 沥青混凝土加铺层各层压实度检测结果

由表3可知，沥青混凝土各加铺层压实度均大于98%，符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2017）要求，同时，压实度变异系数均小于0.05，表明沥青各面层碾压均匀，总体压实质量优良。

5 结语

本文结合工程案例，基于旧水泥路面病害成因及路面状况调查分析，对沥青混凝土加铺层进行设计，同时详述了加铺层施工步骤，并对施工后的各层压实度进行检测，结果均符合规范技术要求，表明沥青各面层碾压均匀，总体压实质量优良。