水泥混凝土路面加铺沥青面层

郑 军

(西安市政设计研究院有限公司)

水泥混凝土路面加铺沥青面层

郑 军

(西安市政设计研究院有限公司)

在旧水泥混凝土路面加铺沥青面层是改善其路面路用性能较为有效的方法。结合原水泥混凝土路面路况的调查和处理、原路面也沥青加铺层之间夹层的粘结、沥青加铺层的厚度设计以及施工讲述了水泥混凝土路面加铺沥青面层的应用特点。

水泥混凝土;沥青加铺层;夹层;厚度设计;施工

1 原路面的调查和处理

1.1 原路面病害调查

旧混凝土路面通常容易产生露骨、沉陷、裂缝、接缝失效、角隅断裂、脱空、错台、断板和破碎等病害。必须通过对原路面病害的仔细调查和检测，统计各病害的类型及范围，分析出其产生的具体原因、严重程度，并根据规范评定出原路面的技术状况。

1.2 原路面病害处理

对原路面病害的处治关系到加铺工程的成败，目前，主要采用三种方式来处理原路面的病害:(1)处治旧板，处治旧板病害后变其为基层使用。(2)破碎旧板，处治旧板病害后变其为基层或垫层使用。(3)废弃旧板，即重新修筑。而原路面具体采用哪种病害处理方式，取决于原路面破损状况以及接缝传荷能力的评定结果，以下是根据原路面不同病害的损坏程度建议的处治方法。

表1 旧路面板块处治方法

2 旧路面与加铺层间夹层的设计

2.1 应力吸收层

是指在旧路面上设置一层具有低劲度高弹性的软沥青层，能有效降低旧路面与沥青加铺层之间形成的粘附阻力，促使上下两层易于滑移和蠕动，以减少由温度应力引起的反射裂缝。常见的应力吸收层有美国的Strata系统(但价格昂贵)以及中国的层布法应力吸收层、普通基质沥青应力吸收层、橡胶应力吸收层以和同步碎石封层等

2.2 土工格栅

土工格栅通常具有较高拉伸强度和优良变形延展性能，能有效抑制温度和荷载所引起的反射裂缝。常用的土工材料有聚酯土工格栅、金属格栅和玻璃格栅等。

2.3 土工织物夹层

土工织物夹层的作用原理类似于橡胶沥青应力吸收层，但由于土工织物具有较高的模量，其还可以对沥青加铺层产生一定的加筋作用。常用的土工织物材料包括及聚乙烯、聚酯无纺织物以及聚丙烯或聚酯织物等。

2.4 裂缝缓解层

通常采用级配碎石或大粒径的开级配沥青碎石。级配碎石一般采用10～15 cm的厚度，而大粒径沥青碎石采用8～12 cm的厚度。裂缝缓解层能减弱拉应变、拉应力的传递，同时吸收并消散荷载应力和温度应力。

3 沥青加铺层的设计

通过分析反射裂缝形成的机理，为减少和延缓反射裂缝，应从加铺厚度确定和加铺材料来考虑加铺层的设计。

3.1 确定加铺层厚度

国内沥青加铺层的设计理论，基于弹性层状连续体系，分析钻孔和弯沉检测所得的结构参数，并通过层底弯拉应力、路表弯沉值和沥青层剪应力三个指标来计算沥青加铺层厚度。具体的设计步骤如下。

(1)采用路面板裂缝处的弯沉差作为控制指标，根据每厘米的加铺层能减少路面板裂缝处4.0%的弯沉差来初步确定加铺层厚度h1，其旧路面板的弯沉差采用实测值。

(2)采用路面板裂缝处的加铺层断裂作为控制指标，通过室内试验测得拟用加铺层材料和面层材料的抗拉强度和抗压模量。为了考虑到加铺层呆料对面层的影响，应对修正加铺层材料的模量，

并根据h1和修订后的模量对照应力图，检查加铺层层底拉应力是否超过了材料的强度，若超过，则加铺层会发生断裂，需增加加铺层的厚度，以降低加铺层层底的应力，或采用更高强度的加铺材料，此时加铺层厚度为h2。

(3)采用现行《公路沥青路面设计规范》的设计指标作为加铺层设计的第三个控制指标来对加铺层厚度进行验算，将加铺层视为设计层，根据现行《公路沥青路面设计规范》规定的计算方法确定加铺层的计算厚度为h3。

(4)根据以上设计步骤分别得到h1，h2，h3，三个厚度，故加铺层最终的设计厚度可确定为:h=max(h1，h2，h3)。

美国根据施工条件、压实时间、混合料中最大集料的尺寸、交通量以及投资情况等因素来确定就水泥混凝土上加铺层的厚度，通常采用的沥青加铺层厚度为3.8～7.6 cm。日本限定的沥青加铺层厚度不得小于4 cm。而德国限定最小厚度为3.5 cm。根据国外加铺层的使用情况和国内试验路段的研究成果，考虑到在旧水泥路面上过渡了一层半刚性层，且沥青加铺层只起到表面功能，因此，国内沥青加铺层的厚度一般取值为:高速公路和一级公路取7～8 cm的加铺厚度，而二级及二级以下的公路取为4～5 cm的加铺厚度。

从国内以往的经验表明，沥青加铺层最小厚度在8～10 cm之间时效果较为理想，当加铺层层厚度超过10 cm时，不仅可以防止受拉疲劳裂缝的产生，还可以降低车载产生的剪应力。

3.2 加铺层的材料选择

路面材料的优劣关系到加铺层的质量，必须严格控制进场材料，做好沥青混合料的生产质量。沥青混合料的生产材料包括集料、沥青和填料。其中最为关键的是沥青材料的选择，对于所选的改性沥青或中交通石油沥青，应该检验其各项性能指标均满足规范的要求。在混合料中适当的增加沥青含量，可以减小混合料的孔隙率，有效的推迟裂缝的产生。

4 加铺层施工

4.1 加铺前的处理

如果原路面与加铺层之间的粘结性能不足，在车载作用下，加铺层容易产生位移、拥包，剥落等病害，因此在施工时应该采取有效措施以保证原路面与加铺层之间的粘结能力。目前通常采用打砂技术、对原水泥路面凿毛或喷洒粘油层等措施来增强层间粘结力。此外，在加铺前应确保原水泥路面的清洁，不留残渣。在对原水泥路面进行凿毛时，对于新修补浇筑的水泥混凝土，可以在浇筑完后再对其拉毛。对于原水泥路表面，可以选用机具凿毛或人工凿毛，凿毛间距保持在10 cm的水平，且呈现出梅花状。

4.2 加铺沥青面

通常沥青面加铺层的施工可按照沥青路面的施工要求即可，按照以下的步骤进行施工:(1)拌和与运输混合料。该过程应该控制好集料级配、沥青用量以及拌和时间和温度，使混合料能有较好的摊铺性。(2)摊铺混合料。摊铺时，应控制好混合料的摊铺速度、温度以及摊铺平整度。(3)碾压混合料。选择合适的碾压机具，控制好初压、复压及终压。(4)接缝处理。应尽量控制纵、横缝的数量，保证相邻或上下层横缝对接时，错位在1 m以上，并严禁使斜接缝代替横向接缝，必要时考虑垂直的平向接缝。

5 结语

在对城市道路的路况进行改造时，通过在原水泥路面上加铺沥青面层，不仅可以充分利用废弃的水泥混凝土板，大量的节省基层材料，迎合国家节能环保的政策，而是也可以改善原水泥路面的使用质量，延长路面的使用寿命，实现良好的社会和经济效益。在进行水泥混凝土路面加铺面层工程中，最为关键的是处理好原路面的病害、层间粘结效果、以及施工工序。

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U416.217

C

1008－3383(2014)04－0064－02

2013－12－28

郑军(1979－)，男，河南温县人，工程师，主要从事公路与城市道路研究。