水泥混凝土路面瀝青加鋪技術(shù)研究

蘇騰飛

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司第六分公司，石家莊 050000）

1 引言

國內(nèi)車流量的增加、超載現(xiàn)象的出現(xiàn)造成許多水泥混凝土路面過早地出現(xiàn)了各種病害，許多路面已達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)，面對這種現(xiàn)象，目前更多的是采用水泥混凝土瀝青加鋪技術(shù)處理。水泥混凝土路面瀝青加鋪技術(shù)能夠有效延長舊路面的使用壽命。其在極大程度上保留了原路面的剛性結(jié)構(gòu)，同時(shí)又賦予了新路面一定的柔性，可以提高駕駛員行駛的舒適性和安全性[1]。但是，在該技術(shù)的應(yīng)用中，由于瀝青混合料的彈性模量、膨脹系數(shù)與水泥板不同，會(huì)產(chǎn)生從下至上的反射裂縫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)路面斷裂等現(xiàn)象。為了更好地解決反射裂縫問題，讓加鋪技術(shù)更加成熟，本文從舊水泥路面病害檢測及評價(jià)、復(fù)合路面結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì)出發(fā)，深入研究該技術(shù)。

2 舊水泥混凝土路面的檢測與處理

采用瀝青加鋪技術(shù)處理舊水泥混凝土路面時(shí)，需要根據(jù)原路面的破損狀況進(jìn)行加鋪層設(shè)計(jì)，檢測指標(biāo)包括：原路面結(jié)構(gòu)損壞狀況、承載能力、平整度以及抗滑性。

2.1 路面損壞狀況檢測

目前，一般采用網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化檢測系統(tǒng)對路面的損壞狀況進(jìn)行檢測，自動(dòng)化檢測系統(tǒng)應(yīng)用過程為：路面圖像采集→圖像數(shù)字化→圖像儲存→圖像處理與分析→路面破損識別與分析。

由于自動(dòng)采集系統(tǒng)價(jià)格貴、操作難度高，一些項(xiàng)目仍采用傳統(tǒng)的破損檢測方法，傳統(tǒng)的檢測方法較自動(dòng)采集系統(tǒng)有成本低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，但其效率低、工作量大，具有較多的安全隱患。

路面損壞分級依據(jù)見表1。引用斷板率（DBL）來對路面損壞狀況進(jìn)行評定，斷板率是指斷裂板占總板的百分比，各病害斷板率權(quán)重值見表2，路面損壞狀況評定標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表1 路面損壞分級依據(jù)

表2 各類病害斷板率權(quán)重系數(shù)表

表3 路面損壞狀況評定標(biāo)準(zhǔn)

2.2 路面承載力檢測

國內(nèi)通常使用彎沉值來評價(jià)路面的承載能力，其也可用來判斷路面的板底脫空情況以及接縫處傳遞荷載的能力[2]。原路面板底脫空會(huì)誘發(fā)2塊水泥板之間產(chǎn)生豎向位移導(dǎo)致加鋪的瀝青混合料開裂，接縫處發(fā)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象同樣是造成加鋪層開裂的重要原因。表4為板底脫空檢測方法，按照工程實(shí)際情況選擇最優(yōu)方法檢測。板底脫空評判標(biāo)準(zhǔn)見表5。

表4 板底脫空檢測方法

表5 板底脫空評判標(biāo)準(zhǔn)

3 工程概況

某公路雙向四車道，全長12 km，由于車流量指數(shù)式增長，路面已出現(xiàn)破損現(xiàn)象，為了保證路面行駛安全現(xiàn)決定對其進(jìn)行加鋪處理。表6為原水泥混凝土路面的路面破損以及承載力檢測結(jié)果。

表6 路面檢測結(jié)果

4 瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料設(shè)計(jì)

4.1 瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

加鋪層厚度的計(jì)算步驟如下。

4.1.1 荷載疲勞應(yīng)力的計(jì)算

按水泥路面與地基光滑接觸、加鋪層與水泥路面完全連續(xù)接觸的假定，荷載應(yīng)力計(jì)算公式為：

式中，σp為荷載疲勞應(yīng)力，MPa；kr為應(yīng)力折減系數(shù)；kf為疲勞應(yīng)力系數(shù)；kc為考慮超載和動(dòng)載等因素對路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)；σps為標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的未考慮接縫傳荷能力的荷載應(yīng)力。

式中，B為系數(shù)；ha為擬加鋪層厚度，cm；σ0為板底最大荷載應(yīng)力，MPa。

4.1.2 溫度應(yīng)力計(jì)算

溫度疲勞應(yīng)力σt按式（3）計(jì)算：

式中，kt為考慮溫度應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)；σtm為最大溫度梯度時(shí)水泥混凝土板的溫度應(yīng)力，MPa。

4.1.3 加鋪層厚度的確定

利用初擬的瀝青加鋪厚度計(jì)算出荷載疲勞應(yīng)力以及溫度疲勞應(yīng)力，當(dāng)0.95σ≤σp+σt≤1.03σ（σ為舊路面彎拉強(qiáng)度），初擬加鋪厚度可作為設(shè)計(jì)加鋪厚度。本文采用的是10 cm的加鋪厚度，滿足驗(yàn)算要求。

4.2 瀝青加鋪層材料設(shè)計(jì)

本文瀝青加鋪層采用上面層4 cmSMA-13下面層6 cmAC-20，采用SBS改性瀝青為黏層。

SMA-13配合比設(shè)計(jì)，上面層材料選擇兩種不同粒徑的玄武巖：4.75～9.5 mm、9.5～16 mm，經(jīng)檢驗(yàn)，各物理力學(xué)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。瀝青采用PE類Ⅲ-C型改性瀝青，設(shè)計(jì)的油石比為6.0%[3]。依照要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)∶1號碎石∶2號碎石∶石屑∶礦粉=49∶26∶16∶9，級配曲線呈S形完美貼合規(guī)范設(shè)計(jì)中值曲線。

AC-20配合比設(shè)計(jì)，下面層材料選擇3種不同粒徑的玄武巖：4.75～9.5 mm、9.5～16 mm、9.5～19 mm，經(jīng)檢驗(yàn)各物理力學(xué)指標(biāo)均符合規(guī)范要求瀝青采用PE類Ⅲ-C型改性瀝青，采用的油石比為5.0%。依照要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)∶1號碎石∶2號碎石，3號碎石∶石屑：礦粉=30∶16∶16∶22∶12∶4，級配曲線呈S形完美貼合規(guī)范設(shè)計(jì)中值曲線。

4.3 路面防開裂設(shè)計(jì)

為了抑制反射裂縫的產(chǎn)生本文進(jìn)行了防裂設(shè)計(jì)，防裂土工布是目前最常用的防裂材料[4]。在原路面每個(gè)裂縫兩側(cè)貼上寬度為50 cm×2 cm的土工布50 cm，其縱向抗拉強(qiáng)度15.4 g/m2、橫向抗拉強(qiáng)度為15 g/m2，耐高溫性好均滿足規(guī)范要求。

4.4 質(zhì)量驗(yàn)收

該工程的竣工養(yǎng)護(hù)28 d后進(jìn)行現(xiàn)場路面檢測，各檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表7。

表7 驗(yàn)收數(shù)據(jù)表

該路面滿足施工質(zhì)量要求，通過驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

本文結(jié)合具體工程實(shí)踐，從舊路面的檢測、新路面的結(jié)構(gòu)以及材料設(shè)計(jì)出發(fā)，對水泥路面加鋪技術(shù)進(jìn)行研究，研究結(jié)果表明：水泥混凝土路面瀝青加鋪技術(shù)具有施工簡便、成本低的優(yōu)勢，其在節(jié)約了成本的同時(shí)極大地提高了駕駛者的舒適感。