水泥混凝土路面改造方案分析

贾富贵

（青海交通职业技术学院交通土木工程系，青海西宁 810003)

近年来，道路交通量迅猛增长，一批早期修建的地方道路和高速公路已相继进入了养护和改造阶段.以水泥混凝土路面为主导的刚性路面，因方便、经济、水泥来源丰富在整个公路中占据较大的比重.水泥混凝土路面从小裂缺边到断裂破损，日益影响到公路的通行能力.如何在原有的道路基础上进行改造，提高其路面强度、平整度、行车舒适度，从而全面提高道路的路用性能，正成为现在的公路建设者们思考和探索的重点.

1 水泥砼路面的缺陷及产生的危害

1.1 水泥砼路面的缺陷

水泥砼路面的缺陷可以分为表面缺陷和大缺陷2种类型，表面缺陷主要表现为小蜂窝、麻面、露石、砂斑、砂线、离析、龟裂等；大缺陷表现为蜂洞、开裂、脱空、沉陷、肯边、断板、滑移、错台等.

1.2 水泥砼路面破坏产生的危害

水泥砼路面产生缺陷后不及时进行修复,在重型车辆反复的碾压下,会使砼路面进一步破损,表面平整度受到严重影响,行车不顺畅.如果再遇雨雪侵蚀,基层和路基会因含水量过大导致强度降低,甚至引起路基路面水毁,还会导致形车困难以至堵车,极易引发交通事故.

2 水泥砼路面的一般处治方法

路面板局部出现缺陷的处治方法有：a)挖除整块砼板块重新浇筑砼；b）在裂缝处灌注环氧砂浆；c）当裂缝深度较深时，可采用以甲基丙烯酸酯等有机化合物为主剂的浆液灌入裂缝内.基层出现缺陷时的处治方法有：a）挖除路面补充填筑基层，浇筑砼路面；b）在砼面板上钻孔,用灌浆法灌注水泥砂浆或灌注环氧糠酮、聚氨脂等胶凝材料补强基层.

路基出现缺陷时的处治方法有：a)采用普通的换填法换填压实，浇筑砼路面；b)采用深层灌浆法，灌入砼砂浆；c）用适量固化剂、增塑剂、促进剂的树脂浆液贯入路基内快速凝结固化路基，加强路基强度.

3 水泥砼路面改造成沥青砼路面

3.1 沥青砼面层的控制

1）旧水泥混凝土板处理.旧水泥混凝土板受温度变化影响大，而且旧路面板存在接缝和裂缝，并常常伴有错台、断板、啃边、沉陷、脱空等损坏现象，使得复合结构中奇异部位尤为突出.以旧水泥混凝土路面作基层，应具有足够的强度与适宜的刚度.沥青混凝土路面属柔性路面，面层的强度直接取决于基层的强度，基层强度不足将直接导致面层的破坏.纵观国内水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层设计，最关键的问题是要对旧水泥路面板的处理.首先，对其使用状况进行全面彻底的调查，对出现的路面病害、部分结构承载力不足等进行深层次的分析.一般通过人工调查对旧水泥路的病害按段落桩号进行统计，采用探地雷达、弯沉仪对混凝土板的脱空和其结构层的均匀情况、路面承载能力进行检测评价.尤其在传荷能力较差的接缝处，板下脱空影响重大，必须对水泥混凝土路面的处治给予高度重视.其次，针对不同种类的病害进行有效的处理.对边角破碎损坏较深和较宽的路面，先用切割机切除损坏部分，然后浇注同标号混凝土；对破损较浅、较窄的，可凿除5 cm以上，然后用细石拌制的混凝土混合料填平；对发生错台或板块网状开裂，应首先考虑是路基质量出现问题，必须将整个板全部凿除，重新夯实路基及基层，浇注同标号混凝土；对于板块脱空、桥头沉陷、板底不均匀沉陷及弯沉较大的部位，钻穿板块，然后用水泥浆高压灌注处理.

2）反射裂缝的防治.反射裂缝是指下层混凝土板的接逢或裂缝，由于温度和湿度的不断变化与车辆荷载的反复作用，在加铺层的相应位置上产生裂缝.就沥青混凝土路面开裂的原因，可分为2大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝.根据反射裂缝的机理，主要应从结构和材料两方面进行考虑.面层厚度应保证超过10 cm，可有效防止受拉疲劳产生的裂缝，还可以降低车辆荷载引起的剪应力.材料中适当增加沥青用量，减小混合料空隙率，可延缓裂缝的扩展.设计采用应力吸收层，可用APP改性沥青油毡、铺设玻璃纤维格栅加强混凝土的抵抗差动位移 （剪切强度）的能力.此外，加强施工控制，保证在制备沥青混合料过程中不使沥青老化和加强碾压，使沥青混合料达到高的密实度，都有助于减少反射裂缝.

3）沥青混凝土加铺层厚度控制.沥青混凝土加铺层厚度由行车荷载和防止反射裂缝2个因素控制.旧水泥混凝土路面作为基层，强度较高，其上铺筑沥青混凝土结构层，强度满足行车荷载需要，关健是防止反射裂缝的产生.因此，设计厚度标准应与一般的沥青混凝土路面设计一样，在满足承载能力的前提下，路面结构层厚度应有良好的水稳定性和高温强度，沥青混凝土面层应满足使用功能的要求，加铺层厚度首先要满足原路面纵向线型，同时为避免过多的破碎和替换混凝土板，考虑旧路局部地方下沉、部分板翘曲、旧路路面横坡度变化等情况，注意将调坡与路面现有承载力调查法相结合.旧路改造一般采用两层密实型沥青混凝土结构，沥青混凝土面层的最小厚度为8～10 cm比较理想，一层为最小厚度5 cm的沥青混凝土整平层，一层为4 cm左右的抗滑表层，实现与其他沥青路面一样，具有良好的平整度、构造深度和密实度等.

4） 沥青混凝土面层材料的选择.生产沥青混凝土所需材料为沥青、石料、填料.关键的材料沥青要选重交通道路石油沥青、改性沥青，其性能、指标必须符合高等级路面施工要求.集料在沥青混合料中起到一个整体骨架作用来抵抗路面的变形，集料本身的强度特性、集料与沥青的粘附性、集料的棱角性和集料的级配对沥青混凝土路面的强度、高温稳定性和水稳性起决定性作用.石料应结合当地的地材情况，根据路面的使用性能和要求确定.要采用优质石料用先进的锤式破碎机生产.控制石料中的扁平状含量，扁片颗粒含量多会增加石料的表面积和沥青用量，也会降低混合料的抗形变能力.一般选破碎面较多、扁平颗粒较少的石料，并且必须达到洁净、无杂质、无风化，具有良好的颗粒形状，抗压强度应不低于三级，压碎值小于25%，与沥青材料粘结力不低于三级.矿粉要洁净、干燥、无杂质，有30%能通过0.074 mm筛，亲水系数小于1.0，外观无团粒、结块.砂的细度模数为2.3～3.0，含泥率小于1%.

5） 提高沥青混凝土路面的抗渗性能.要保证路面结构的水稳定性和耐久性，预防水破坏是至关重要的.因此，应将路面抗渗性能作为一个重要指标来控制.尤其是粘附性有利于提高抗渗性.采用改性沥青、掺加抗剥落剂、在矿粉中掺加一定量的水泥，对抵抗剥离以提高沥青混合料水稳性都有明显效果.但要注意不同抗剥落剂与各种石料之间的匹配问题.当选用掺加水泥时，应注意确保施工实际掺加剂量的准确性.此外，要选择适当的级配范围，提高沥青用量及提高4.75～9.5 mm规格集料的用量相应地都可以提高混合料的抗渗性能.

3.2 水泥砼路面改造成沥青砼路面的方案

1）冲击法压实法.用专用机械对水泥砼路面进行强烈冲击并施以剪切力，使砼面板出现网状断裂，并用压路机进行重新碾压，在破碎砼板上浇筑半刚性基层和沥青砼面层.此方法需要专门的冲击机械，冲击后对路面以下路基结构物会产生一定的冲击影响.

2）钻孔破碎法.用普通的镐头机对砼面板每隔30～40 cm钻一个孔，并使每个孔之间产生裂纹，在孔内撒上小石子，用大型压路机进行碾压，在其上铺筑半刚性基层和沥青砼面层.此方法砼面板破碎不够彻底，留有隐患.

3）破碎再生利用法.将原有水泥砼面板利用人工或机械破碎为0~37.5 mm的碎石，经振动筛筛分后产生三种再生集料，代替天然石料用于半刚性基层中，再把掺有再生集料的半刚性基层铺筑在破除砼面板的路基上，然后铺筑沥青砼面层.此方法可在缺乏石料或基层材料级配不良的地区广泛使用，但需要专门的破碎场地，再生集料须有一定的抗压强度.

4）铺土工布法.保留水泥砼面板，在上面铺设完整的土工布后铺设沥青砼面层.此方法工艺简便，材料经济便捷，适用于交通量较小的公路上，交通量较大时会产生反射裂缝.

5）铺玻璃纤维格栅法.保留水泥砼面板，在上面铺设玻璃纤维格栅，再铺筑沥青砼面层.玻璃纤维格栅改变结构受力分布，在荷载和温度的作用下，使加铺层下面的拉应力降低，从而提高沥青面层的抗疲劳性，延迟裂缝的发展，推迟结构的破坏.此方法施工工艺简单，施工中需购买专业材料，铺设玻璃纤维格栅须严格防皱.

6）铺聚脂纤维布法.保留水泥砼面板，在面板的伸缩缝上沾上沥青胶水，铺设聚脂纤维布后再铺设沥青砼面层.此方法可在各种基层与面层的接缝上铺设，适用于交通量较大的公路，施工时因材料轻盈易皱需小心铺设.

7）铺防裂贴法.保留水泥砼面板，在面板的伸缩缝上沾上专用胶水，铺设防裂贴后再铺设沥青砼面层.防裂贴抗拉性能较强，适用于交通量较大的公路，铺设时砼面板需平整、干净，面板之间高底左右不宜错位太大.

上述几种砼路面的改造方法在青海省省道各改造试验路段中均取得了较好的效果，并已逐步推广使用.

目前公路交通流量的快速增长带来了路面的大量损毁，如何改造现有的水泥砼路面既关乎建设成本，也关乎工程质量.通过上述几种砼路面的改造方法的比较分析，拆除重建并非唯一的改造方案，应用新技术、新材料，最大限度地利用原有水泥砼路面板进行改造，可以降低工程造价、缩短工期、减少废弃物污染.

[1]JTJ034-2000，公路路面基层施工技术规范[S].

[2]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[3]JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].