水泥路面超薄抗裂白改黑施工技术研究

水泥路面超薄抗裂白改黑施工技术研究

崔剑,王海波,石赵明喆,马媛媛,徐海岑

海安市交通运输局 江苏 南通 226600

摘要：近年来，随着社会经济以及物流运输的不断发展，道路交通量日益剧增，车辆轴载日益重型化，多数水泥混凝土路面出现了不同程度的病害，极大程度上缩短了道路的使用寿命。本文依托于海安市Y257崔母路路段工程，采用超薄沥青混凝土加铺的方式对其原有水泥混凝土路面进行改造，在新旧路面间增设抗裂沥青混凝土层作为应力吸收层，并在各结构层间铺设粘结层。通过对改造道路的各项指标检测，证实了加铺层材料、结构设计的合理性，为旧水泥路面设计及后续研究提供一定的参考价值。

关键词：白改黑加铺结构设计；应力吸收层；施工技术

0引言

水泥混凝土路面凭借其优良的耐久性和耐候性，在我国公路基础建设初期得到了广泛的应用，现如今的城市道路中还有一部分仍保留了水泥混凝土路面结构，其大部分在环境、交通等作用下出现不同程度的病害，影响道路使用性能，大量的早期和近期修筑的水泥路面都面临着修复或重建任务[1-2]。目前，国内外通常采用旧水泥混凝土路面维修、破碎重铺水泥混凝土路面、直接加铺沥青结构层三种方式来对旧水泥混凝土路面进行改造。其中，直接加铺沥青结构层能够在充分利用水泥板剩余承载力的同时恢复道路使用性能，同时具备造价低、施工难度低、施工周期短等显著优势。本文依托于海安市Y257崔母路路段白改黑工程，从材料设计、结构层设计、施工管理等多角度对白改黑水泥路面改造技术进行介绍和分析。

1加铺层结构设计

海安市Y257崔母路工程，位于曲塘镇、南莫镇，全线共长6KM，其中本工程沿线1.058km新建道路，0.628km老路挖除新建，3.557km老路修补后进行白改黑。Y257崔母路为水泥路面，已通车数年，随着交通流量的不断增长，在车辆荷载及环境因素的长期作用下，水泥路面结构性能不断衰减，局部水泥路段路面已经出现剥落、开裂等病害。为延长路面结构的使用寿命，发挥其在公路网中的重要作用，本文结合国内外已有的病害处治成功经验，有针对性地提出适合本项目的病害治理的结构方案。

该结构采用白改黑用高抗裂AR-5沥青混凝土作为应力吸收层，该高抗裂沥青混凝土低温抗裂性能好，-10℃低温小梁弯曲应变大于7000με，在20℃、10Hz、2000με下的疲劳寿命超过20万次，能显著抑制水泥路面反射裂缝[4-5]，提高路面使用耐久性。

黏结层材料分别选用水性环氧沥青和二阶水性树脂沥青，粘结强度高，夏季高温施工不粘轮，抗推移，可提高沥青铺装层整体结构强度和路用耐久性。

X-PAVE10超薄罩面层作为路面上面层，该超薄罩面沥青弹韧性好，能够较好抑制裂缝的产生，同时该铺装结构能表现出优异的抗滑性能、抗车辙性能和低温抗裂性能。

本文依托于海安市Y257崔母路水泥路面白改黑工程试验路的铺筑，对施工过程中几个关键步骤分别进行探讨，并结合沥青混合料及路面实体指标检测、总结，探索合理的水泥路面白改黑施工工艺及质量控制标准，提升农村水泥路面白改黑改造技术水平。

图1 海安市Y257设计结构示意图

2 加铺层材料设计

2.1 AR-5生产配合比设计

本文在试验段试铺前对AR-5抗裂混凝土的生产配合比进行了设计，结果见表1~表3。

（1）生产级配设计及油石比

表1 生产配合比设计级配及油石比

（2）生产矿料配合比及最佳油石比

表2  矿料配合比及最佳油石比

（3）生产配比混合料体积指标

表3 沥青混合料马歇尔试验结果

2.2 X-PAVE10生产配合比设计

项目组在试验段试铺前对X-PAVE10沥青混合料的生产配合比进行了设计，设计结果见表4~表6。

（1）生产级配设计及油石比

表4 生产配合比设计级配及油石比

（2）生产矿料配合比及最佳油石比

表5 矿料配合比及最佳油石比

（3）生产配比混合料体积指标

表6 沥青混合料马歇尔试验结果

3施工工艺

3.1水性环氧沥青防水黏结层施工

施工前，对原路面进行及时清扫和局部病害处理。对路面裂缝进行灌缝处治。病害处治后采用智能沥青洒布车进行洒布，洒布前对洒布量进行标定，控制水性环氧沥青的洒布量在1.0kg/m2左右。喷洒的水性环氧沥青必须成均匀雾状，在路面全宽度内均匀分布成一薄层，不得有洒花漏空或成条状，也不得有堆积。喷洒不足的要补洒，喷洒过量处应予刮除。施工过程中，严禁乱踩未干作业面，严防钉子、木棍、钢筋等尖锐物人为破坏作业面。防水黏结材料洒布后应立即进行自然养护，封闭交通。材料干燥后不粘车轮和摊铺机履带，方可进行下一道工序.待水性环氧沥青完全破乳不粘轮后，采用抗裂贴对已经灌缝的裂缝进行贴缝处治。

3.2 AR-5抗裂混凝土施工

（a）摊铺

现场摊铺时，采用1台6m伸缩板ABG摊铺机进行全断面摊铺。摊铺速度均值在2.0~4.0m/min左右，松铺系数约1.20，压实后厚度为2.0cm左右。从现场摊铺情况看，摊铺机在摊铺过程中能够匀速、缓慢、连续不间断地进行摊铺，摊铺后铺面整体较为均匀。

（b）碾压

碾压方案如表7所示，碾压温度见表8，AR-5沥青混合料施工投入1台胶轮压路机、2台钢轮压路机，其中，初压钢轮压路机静压2遍，复压胶轮压路机压实遍数为2遍，终压钢轮压路机静压1遍。初始压实温度均值为155~160℃，压实速度均值为2.5km/h，复压温度均值为140℃左右，压实速度均值为4km/h。碾压时基本无混合料推移现象。碾压过程中，压路机能够做到高频、低幅、紧跟、慢压。

表7 施工碾压方案

表8 沥青混合料碾压温度

从现场碾压完的铺面外观看，铺面均匀密实，无明显轮迹印，铺面效果见图2。

(a) 钢轮初压(b)胶轮复压(c)钢轮终压(d)路面压实效果

图2 AR-5抗裂混凝土现场碾压效果图

3.3 二阶水性树脂沥青施工

   AR-5抗裂混凝土施工完后，待温度降温至50℃左右，立即进行二阶水性树脂沥青黏层油洒布。采用同步碎石封层车洒布，洒布前对洒布量进行标定，控制二阶水性树脂沥青的洒布量在0.4kg/m2左右。喷洒的二阶水性树脂沥青必须成均匀雾状，在路面全宽度内均匀分布成一薄层，不得有洒花漏空或成条状，也不得有堆积。喷洒不足的要补洒，喷洒过量处应予刮除。喷洒粘层油后，严禁运料车外的其他车辆和行人通过。

3.4 X-PAVE10超薄罩面施工

（a）摊铺

现场摊铺时，采用1台6m伸缩板ABG摊铺机进行全断面摊铺。X-PAVE10超薄罩面摊铺采用非接触式平衡梁控制标高，摊铺速度均值在3.0~6.0m/min左右，松铺系数约1.20，压实后厚度为2.0cm左右。从现场摊铺情况看，摊铺机在摊铺过程中能够匀速、缓慢、连续不间断地进行摊铺，摊铺后铺面整体较为均匀。现场摊铺温度控制在165℃～170℃左右。

（b）碾压

沥青混合料的压实是保证沥青面层质量的重要环节，应选择合理的压路机组合方式及碾压步骤。试验路碾压方案如表9所示，碾压温度见表10，X-PAVE10沥青混合料施工投入1台胶轮压路机、3台钢轮压路机，其中，初压钢轮压路机主要压实遍数为3遍，复压胶轮压路机压实遍数为5遍，终压钢轮压路机静压2遍。初始压实温度均为160~165℃，压实速度均值为2.5km/h，复压温度均为135~140℃左右，压实速度均值为4km/h。碾压时基本无混合料推移现象。碾压过程中，压路机能够做到高频、低幅、紧跟、慢压。

表9 施工碾压方案

表10 沥青混合料碾压温度

从现场碾压完的铺面外观看，铺面均匀密实，无明显轮迹印，铺面效果见图3。

(a) 钢轮初压(b)胶轮复压(c)钢轮终压(d)路面压实效果

图3 X-PAVE10超薄罩面层现场碾压效果图

4 沥青混合料生产检测与现场施工情况检测

4.1 生产AR-5沥青混合料质量检测

对施工中生产的AR-5抗裂混凝土沥青混合料的质量进行抽检，验证现场配合比的合理性。表11～12分别列出了现场抽检的马歇尔密度试验结果、抽提试验结果以及现场沥青混合料性能验证结果，结果表明现场生产的AR-5沥青混合料各项指标满足质量控制要求。

表11  马歇尔试验结果

表12 现场生产的X-pave10沥青混合料性能

4.2 生产X-APVE10沥青混合料质量检测

对施工中X-PAVE10沥青混合料的质量进行抽检，验证现场配合比的合理性。表13～14分别列出了现场抽检的马歇尔密度试验结果以及现场沥青混合料性能验证结果，结果表明现场生产的X-pave10沥青混合料各项指标满足质量控制要求。

表13  马歇尔试验结果

表14 现场生产的X-pave10沥青混合料性能

4.3 施工后现场检测

对施工后的路面质量进行现场检测，主要的检查项目有渗水系数、构造深度和压实厚度。检测结果见表15，施工后第二天，对X-PAVE10试铺段进行了渗水检测、构造深度、钻芯取样。现场检测指标满足设计要求。

表15 路面检测数据

5 结论

本文提出了一种旧水泥混凝土路面加铺改造方案，该铺装方案为水性环氧沥青防水黏结层+2cmAR-5高抗裂沥青混凝土+二阶水性树脂沥青黏层油+2cm超薄沥青混凝土，通过对施工后路面现场检测验证，其各项指标均满足设计要求，同时其具有以下特性：

（1）高抗裂沥青混凝土和水性环氧沥青防水黏结层能够显著抑制水泥路面白改黑反射裂缝的产生，一定程度上改善沥青路面的高温性能和低温性能；

（2）粘层油的使用加强了道路结构层之间的粘结作用，保证了结构层的整体性，提升了道路的结构性能；

（3）一定程度上提升水泥路面白改黑沥青路面的耐久性，且设计总厚度仅为4cm，铺装厚度薄，节约资源，便于后期养护，提高后期综合养护效益。

参考文献

[1]交通运输部.2021年交通运输行业发展统计公报[N].中国交通报,2022-05-25.

[2]李华，程英华. 我国水泥混凝土路面的现状与问题[J].公路,1994,(5): 1-4,49.

[3]满新耀.广西地区高速公路水泥混凝土路面沥青加铺层预防性养护技术研究[D].长安大学,2018.

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