沖擊壓穩(wěn)與高模量瀝青聯(lián)合技術(shù)在混凝土公路改造中的運(yùn)用

鐘 偉，鐘小平

(全南縣交通運(yùn)輸局)

我國(guó)公路改造工程如火如荼的展開(kāi)，而重載混凝土公路改造是工作人員面臨的棘手問(wèn)題之一。當(dāng)前，普遍認(rèn)為重載混凝土道路路面加高模量瀝青是較為有效的方法，但也暴露出不少問(wèn)題。通過(guò)不斷的工程實(shí)踐表明:采用沖擊壓穩(wěn)與高模量瀝青聯(lián)合技術(shù)對(duì)重載混凝土公路進(jìn)行改造，可明顯改善道路表面結(jié)構(gòu)，快速解決路面斷裂及破損等問(wèn)題，有顯著改造效果，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 沖擊壓穩(wěn)技術(shù)與高模量瀝青技術(shù)工作原理

沖擊壓穩(wěn)技術(shù)(Impact pressure stability technology)是粉粹原有混凝土道路路面，對(duì)其進(jìn)行壓固牢實(shí)，并將壓固的路面作為新路面的基層，再在路面上鋪滿瀝青或者混凝土。該項(xiàng)技術(shù)是一種新型改造技術(shù)，具有沖擊量大的特點(diǎn)，可快速打裂原有水凝混凝土板，將破裂的板塊穩(wěn)定在已有的路面上，充分利用原有路面承載能力，對(duì)石料填層產(chǎn)生無(wú)可比擬的壓實(shí)效果，為接下來(lái)的改造路面提供保障。進(jìn)行沖擊壓穩(wěn)時(shí)采用沖擊壓實(shí)機(jī)，改變傳統(tǒng)的拖式光輪壓路機(jī)的圓形鋼輪為半徑不等的五邊形，當(dāng)機(jī)器行走時(shí)，在路面與輪面阻力的作用下，反復(fù)抬升及落下，進(jìn)行沖擊壓穩(wěn)，達(dá)到夯實(shí)地面的目的。

高模量瀝青混凝土(High Modulus Asphalt Concrete，HMAC)是一種解決路面高溫病害的新材料，即在普通瀝青混合料中摻加0.4%的高模量瀝青混凝土外摻劑。具有高質(zhì)量及其高模量的優(yōu)點(diǎn)，可有效提高瀝青混合料的抗車轍性，加強(qiáng)混凝土路面的抗疲勞能力，增大混凝土路面維修時(shí)間差，最終延長(zhǎng)路面的使用期，提高道路的使用率。

2 待改造重載混凝土公路實(shí)踐分析

(1)沖擊壓穩(wěn)施工方法。本次工程使用的沖擊壓實(shí)機(jī)為五邊形沖擊壓實(shí)機(jī)，沖壓勢(shì)能為25 kJ，中壓實(shí)輪軸組件質(zhì)量為12 噸，其沖擊速度為(13～16)km/h，沖擊作用時(shí)間為0.02 s，沖擊力度可達(dá)2450 kN。相對(duì)其他沖擊壓實(shí)機(jī)而言，具有較大沖擊能量，可產(chǎn)生高能量及低頻率的振動(dòng)。①施工前，應(yīng)做好工作面的準(zhǔn)備工作。根據(jù)圖紙并現(xiàn)場(chǎng)勘察施工現(xiàn)場(chǎng)情況，弄清橋臺(tái)、通道及其涵洞的準(zhǔn)確位置，進(jìn)行沖壓時(shí)，沖壓邊界距通道的距離應(yīng)超過(guò)5 m，其沖壓邊界距離管涵變線超過(guò)2 m，采用噴漆的方式對(duì)壓實(shí)范圍及控制點(diǎn)進(jìn)行表明，對(duì)后期壓實(shí)工作起到提醒作用。②控制沖壓速度及遍數(shù)。沖擊壓實(shí)機(jī)在行駛時(shí)應(yīng)將速度控制在(12～16)km/h，根據(jù)路面沉降量對(duì)沖壓遍數(shù)進(jìn)行確定。對(duì)路面沖壓前應(yīng)對(duì)原地面高程進(jìn)行記錄，分別在沖壓10 遍、20 遍及25 遍后測(cè)量路面高度。確保兩次壓實(shí)的路面高度差小于5 mm，一旦達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，即可停止壓實(shí)。本次公路改造中，路面沖壓遍數(shù)約為20 遍。③合理安排沖壓順序。通常情況下，采用來(lái)回錯(cuò)輪的方式，使軌跡之間不再重疊，將沖擊壓力角呈現(xiàn)45°擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)相互交叉的重疊效果。在破碎時(shí)應(yīng)先沖擊2遍，防止破壞橫向欄桿。為了實(shí)現(xiàn)較好的沖擊效果，進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，其沖擊順序從路面的邊板開(kāi)始進(jìn)行，依次為路肩、慢車道、超車道，將沖壓遍數(shù)設(shè)置為12 遍。④做好沖壓后的觀測(cè)工作。沖壓后的路面常常表現(xiàn)出明顯的沉降，一般路面的沉降量在(4～6)cm，可有效消除原來(lái)路面的脫空現(xiàn)象。當(dāng)對(duì)路面沖壓完成后，工作人員應(yīng)做好沖壓后的觀測(cè)工作，觀察路面沉降量的變化、板塊的破碎情況及路面的回彈模量，最大限度符合路面設(shè)計(jì)要求。

對(duì)路面進(jìn)行沖擊壓穩(wěn)時(shí)應(yīng)注意以下幾方面:由于沖壓時(shí)產(chǎn)生較強(qiáng)的沖擊力，可能對(duì)周圍施工造成一定影響，應(yīng)盡量避開(kāi)周圍的涵洞及其他構(gòu)造物。同時(shí)因?yàn)槁访鏇_擊壓穩(wěn)后可能產(chǎn)生大量的裂縫，失去了抗雨水能力，導(dǎo)致板下基層水量的增多，但不易散發(fā)，進(jìn)而影響沖壓效果，鑒于此種情況，當(dāng)路面破碎后應(yīng)做好防水策略，盡快鋪滿瀝青。沖擊壓穩(wěn)后與車輛行駛前的一段期間內(nèi)，在路面上鋪滿1 cm 厚的石屑，采用大型腳輪機(jī)碾壓4 遍左右，使原本凸凹不平的路面相互貼近，穩(wěn)定在公路基層上，實(shí)現(xiàn)最佳的沖擊壓穩(wěn)效果。

(2)高模量瀝青施工方法。①合理設(shè)計(jì)瀝青與配合比。高模量瀝青采用特殊的瀝青品種生產(chǎn)而成，可顯著提高瀝青的高溫粘度，改善瀝青混合料的抗車轍能力。本次工程中所使用的瀝青配合比試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如下表1 所示。此外，混合料的配合比按照主骨料填充法來(lái)設(shè)計(jì)兩種混凝土，分別為富瀝青混凝土、瀝青馬蹄脂碎石混凝土。無(wú)論哪一種混凝土都能夠使細(xì)集料與瀝青充分填充主骨架空隙。

表1 高模量瀝青常規(guī)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)

②施工步驟。首先，做好工作面的準(zhǔn)備工作。去除破碎之后的碎塊，利用壓縮空氣清潔接縫、污物及異物;當(dāng)工作面有積水時(shí)應(yīng)禁止瀝青面的鋪設(shè)。其次，做好混合料的拌和。高模量瀝青混合料每盤拌和時(shí)間設(shè)置為45 s 左右，若為濕拌則為30 s，為干拌時(shí)間15 s。根據(jù)施工實(shí)際情況設(shè)置合理拌和時(shí)間。瀝青采用導(dǎo)熱油提前1 d 進(jìn)行加熱，其溫度適宜控制在160 ℃左右，其礦料加熱溫度適宜控制在185 ℃。當(dāng)攪拌和完成后裝卸時(shí)應(yīng)采用紅外線對(duì)其溫度進(jìn)行測(cè)量，若不符合要求則不能投入公路使用中。運(yùn)輸中的瀝青應(yīng)采用棉帆布加以覆蓋，防止溫度降的過(guò)快。若運(yùn)輸?shù)臑r青達(dá)到施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)溫度低于150 ℃則應(yīng)丟棄，重新拌和瀝青混合料。再次，做好混合料的攤鋪工作。其攤鋪溫度應(yīng)超過(guò)150 ℃，攤鋪前將燙加熱到100 ℃，其過(guò)程采用兩機(jī)攤鋪間隔控制，消除地面不平整對(duì)厚度帶來(lái)的不良影響。最后，做好混合料的碾壓。采用16 t 雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)與25 t 膠輪壓路機(jī)混合使用。其碾壓時(shí)初溫應(yīng)超過(guò)150 ℃，來(lái)回碾壓兩遍，其碾壓速度為每分鐘(2～3)m。使用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)碾壓完后，采用膠輪壓路機(jī)器碾壓2 遍，其碾壓速度為每秒(3～6)m。當(dāng)完成所有碾壓工作后及時(shí)消除路面的碾壓痕跡。需要注意的是，當(dāng)路面溫度小于50 ℃時(shí)方可讓車輛通行。③高模量瀝青混凝土模量試驗(yàn)。本工程采用高模量瀝青技術(shù)施工完成后進(jìn)行了鉆芯取樣，并對(duì)其進(jìn)行模量測(cè)試。采用cooper 試驗(yàn)機(jī)分別在25 ℃及40 ℃下對(duì)所采取的芯樣進(jìn)行試驗(yàn)研究。通過(guò)比較分析得出:在25 ℃的溫度下，高模量混合料為1 463，普遍改性瀝青混合料值為936，兩者之前對(duì)比值約為1.56;在40 ℃的溫度下，高模量混合料值為293，而普通改性瀝青混合料值為168，其對(duì)比值約為1.74。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果表明:高模量瀝青混合料的值不管在什么溫度條件下均高于普通改性瀝青混合料比，可有效提升路面的抗車轍性及抗疲勞性。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著交通量的不斷加大，路面斷裂及破損現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。在此背景下，一種新型重載混凝土公路改造技術(shù)營(yíng)運(yùn)而生。沖擊壓穩(wěn)與高模量瀝青聯(lián)合技術(shù)在重載混凝土公路改造中的應(yīng)用可明顯改善道路的承載力，延長(zhǎng)公路的使用壽命。

［1］張桓靖.沖擊斷裂穩(wěn)固技術(shù)在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用［J］.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，11(1):6－8.

［2］吳超凡，袁錦浪，鄧加齡等.舊水泥混凝土路面現(xiàn)場(chǎng)破碎再生評(píng)價(jià)與HHT－3 打裂壓穩(wěn)應(yīng)用［C］.第六屆中國(guó)公路科技創(chuàng)新高層論壇論文集.2013:107－112.

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