瀝青加鋪層改造舊水泥混凝土路面的研究

瀝青加鋪層改造舊水泥混凝土路面的研究我國水泥砼路面始建于六十年代中期，八十年代以來，水泥砼路面在全國迅猛發(fā)展?？偫锍逃?980年的1600km，飛速上升到1993年的28049km。目前，我國現(xiàn)有的水泥砼路面，有相當一部分已接近或超過設計年限，有的雖未達到設計年限，但由于交通量劇增，汽車軸載日益重型化或設計、施工等方面的原因，而出現(xiàn)路面損壞、使用品質下降的情況，影響了道路的使用功能，面臨著修復工作。與瀝青路面相比，水泥砼路面的修復比較困難，可采用的大修措施有三種：加鋪瀝青砼面層、加鋪新水泥砼面層和翻修。由于瀝青加鋪層能有效地改善舊水泥路面的使用性能，同時充分利用舊水泥路面，造價低，施工方便，且對交通、環(huán)境影響小，因此在國內(nèi)外舊水泥路面改造工程中應用最多。然而瀝青加鋪層中迅速發(fā)展的反射裂縫往往縮短了加鋪層的使用壽命，如何控制反射裂縫的產(chǎn)生的時間和擴展的速度至今仍是一道難題。目前浙江省很多水泥砼路面正處于維修、待修狀態(tài)，舊砼路面行車舒適性差，車速難以提高的狀況是目前急需解決的問題，然而至今仍沒有行之有效的改造方法。本文針對舊水泥混凝土路面加鋪改造，運用新技術、新材料，用瀝青加鋪層改造舊砼路面的方法和理論進行研究，力圖找到符合國情、切實可行的改造措施。一、國內(nèi)外改造方案綜述采用瀝青面層作為舊路面的加鋪層是一種典型的補強方法，這種形式的路面結構能吸收兩種材料的優(yōu)點，“剛柔相濟”，即舊水泥砼提供了穩(wěn)定、堅實的基層，瀝青路面提供了一個摩阻系數(shù)較高、平整度好的面層，大大改善了路面的使用性能。然而這種復合結構涉及剛性、柔性兩種路面結構形式，不僅材料差異大，而且舊路面板上存在接縫和裂縫，及錯臺、脫空等損壞現(xiàn)象，使得復合結構中奇異部位突出，這就會在罩面層對應于舊路面板接、裂縫的位置上出現(xiàn)反射裂縫。反射裂縫本身對罩面層的使用性能影響不大，但環(huán)境因素的負效應(雨水、氧化)常常使裂縫迅速擴散，從而縮短罩面層的壽命。為了減少反射裂縫的數(shù)量和減緩反射裂縫的發(fā)展速度，60年代起國外即展開防治瀝青加鋪層反射裂縫的研究。我國自80年代以來也進行過諸多研究，這些研究主要集中在針對控制反射裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的力學分析上，并提出了一些防反措施，涉及整個路面結構，這些措施大致可分為三類：改善瀝青罩面層性能、設置中間夾層和增設補強層。1改善罩面層性能主要是為了提高罩面層的變形能力和抗拉強度，從而抵抗或消散行車荷載產(chǎn)生的應力，常用的方法有：應用改性瀝青或在混合料中加入纖維；增加面層厚度；在罩面層下部應用加筋材料。如：美國在Michigan、California等州采用加筋瀝青砼來增加面層的抗拉強度，從而防治由于舊水泥板的移動而引起的開裂。Michigan州的試驗證明鋼筋網(wǎng)能有效地控制反射裂縫的產(chǎn)生，但這種效果在California及澳大利亞的試驗中并不明顯。英、美的研究認為增加罩面層的厚度能在一定程度上減緩反射裂縫的出現(xiàn)，但并不能抑制反射裂縫的產(chǎn)生。原205國道南無推擠等病害，運行情況良好。104國道紹興境內(nèi)，老路修于72年，20cm砼路面，下設3cm砂墊層。1995年8月改造，在舊路面上增設15cm水泥穩(wěn)定級配碎石，再鋪5+4改性瀝青混合料。使用1年后，出現(xiàn)明顯反射裂縫。G107線鄭州境686K+850～697K+045段，信陽境950K～991K段及G310線開封境483K～498K段共66km舊砼路面，于97年初進行處治，方法為：將原砼路面嚴重破損板塊破碎成40×40cm小塊取出并對原路面基層進行處治，再將破碎后的砼塊擺在其上，然后灌縫將砼塊聯(lián)接成一個整體。同時對全部裂縫唧泥(脫空)板塊進行壓漿穩(wěn)定，最后加鋪18cm的水泥穩(wěn)定碎石基層加7cm瀝青面層。至98年元月路況良好。綜上所述：⑴國內(nèi)外對舊砼路面加鋪改造仍處于研究、試驗階段，至今仍未有一個效果非常令人滿意，施工工藝可行且具有明顯的技術經(jīng)濟效益的防治措施。由于各種條件的差異，相同的方法有時甚至得出相反的結論。⑵國內(nèi)外的研究表明，徹底消除反射裂縫是不經(jīng)濟的、不現(xiàn)實的，加鋪層采用防反措施目的是控制開裂，而不是消除開裂。所有的防反措施只是盡量推遲產(chǎn)生早期裂縫的時間和一旦產(chǎn)生裂縫后，如何減緩其向上面層發(fā)展的速度，從而達到延長其使用壽命的目的。⑶改造中，處治原砼路面很重要，尤其在傳荷能力較差的接縫處，板下脫空能否有效地處理是關鍵。⑷所有的土工織物或網(wǎng)格防治水平位移比剪切位移更有效。不論是加筋還是應變消散類措施，當應用于傳荷能力很差的路面時，任何薄層瀝青類罩面對防治反射裂縫都顯得無能為力。⑸為了有效地改造舊水泥砼路面，改善路面使用品質，應從提高面層、夾層性能，處治好舊板塊、基層等多方面考慮改造方案。二、改造步驟⑴舊水泥砼路面路況調查與評價；⑵瀝青加鋪層施工前舊砼路面修補措施研究；⑶通過室內(nèi)外試驗并結合改造路段實體試驗，提出合適的路面結構、瀝青品種及混合料配合比設計原則；⑷通過試驗路研究油氈、土工布、玻璃格柵等路用新材料在舊水泥砼路面改造中的應用及施工工藝；⑸瀝青砼加鋪層的受力分析