水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层技术研究与应用

摘要：近年来，随着交通量的剧增和汽车轴载日益重型化，原有的水泥混凝土路面行车舒适性差，噪音大，不美观；而且部分水泥砼板块不堪重负出现断裂、沉陷、坑洞、错台、破碎板等严重病害，来往车辆行车颠簸和不适已形成一定的安全隐患。2012年度我局为了改善城区交通环境，适应当地社会经济发展需要，决定对泰兴市城区10条道路实施水泥砼路面改为沥青砼路面，本文结合了工程实际，对“白加黑”的改造工程进行了技术总结。

关键词：水泥路面加铺沥青面层技术研究与应用

中图分类号：TV42文献标识码： A

一、概述

泰兴市新区国庆东路、文江路等9条城市道路建成于2004至2009之间，路面结构类型为水泥混凝土，由于水泥混凝土路面接缝较多，路面平整度较差，反光强，车辆行驶在水泥混凝土路面上行车舒适度差、噪音大，易扬尘，同时经过4～8年的使用部分路面已产生病害，如：板块断裂、错台、裂缝、坑槽等。为了提高城市中车辆行驶地舒适性，降低行车产生的噪音、减少扬尘、改善城市居民的生活环境，美化路容路貌，需对新区国庆东路、文江路等9条城市道路路面进行“白加黑”罩面工程，即水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土路面，同时对现有的路面病害进行整治。

二、“白加黑”罩面工程设计原则

根据新区这9条路的交通量、使用性质、路面现状，以及所在地的气候、水文、地质、材料以及路面改造的目的等情况，对水泥混凝土路面加铺层设计提出以下原则：

1、在满足交通量和使用性能等技术要求的条件下，按照因地制宜、合理选材、节约投资的原则进行路面结构方案的技术经济比较，选择技术先进、安全可靠、经济合理、为方便施工与施工组织的结构方案。2、重视新技术、新工艺、新材料的运用，按照科学、可靠、可行的经济指导思想。3、旧路加铺层设计，应尽可能采用较薄的路面结构，减少对沿线交通设施、沿线进出口、地块的影响；减少桥梁恒载的增加。4、应按照防排结合的原则进行路面结构内部防排水设计，将路面结构与防排水进行综合设计，尽量防止雨水渗入路面结构与路基内部。5、路面结构方案应方便施工与施工组织, 确保交通畅通与交通安全, 尽可能采用机械化作业, 提高劳动效率与施工速度, 减少人工作业环节, 保障施工质量、施工进度与人员安全。

三、 现有路面病害的处理

经过现场踏勘，现有路面病害主要有：混凝土面板开裂、板块脱空、破损、面板错台、孔洞、表面起皮、露骨、剥落、麻面等，在加铺沥青混凝土面层前必须对现有路面病害进行处理，以保证混凝土面板的整体强度满足道路后期使用的要求，消除产生新生路面病害的隐患。

1、破碎板整治

（1）基层处理，整块换板

板有两个以上裂缝、两个以上破损角、一个破损角面积大于1/4板块，且路面基层出现破坏的。

（2）整块换板，基层不做处理

板块有两条以上裂缝、或者板块有两个以上的角损害、或者一板角的损害面积大于1/4的板面积，但基层完好的。

（3）板块局部维修

板块内仅有一条贯穿缝，或一个破损角，且破损角的面积小于1/4板的面积。

2、裂缝整治

当板内有裂缝且板内无错台时，则不需换板，只进行裂缝维修和混凝土加固即可。小于1cm的缝，采用灌缝处理，大于1cm的缝，采用填缝处理。原有旧水泥砼路面的接缝都要采用新型灌缝和填缝材料，以有效防止路面水从路面渗入基层，保证基层有足够的强度和稳定性。

3、板底脱空断裂

确定为板块脱空时（弯沉值大于20），并且弯沉差小于0.06mm，板块间具有较好的传荷能力，应进行灌浆处理。

4、错台维修

当错台高差小于1cm，用切削机械凿除错台，修补纵坡变化控制在1%。当错台高度大于1cm时，且一块板不稳定时（弯沉差大于6），应进行换板处理。

5、孔洞

对孔洞坑槽，填上聚合物乳液混凝土。最后喷洒养生剂。处理后的旧混凝土，其强度、平整度、路拱横坡均应满足设计和规范有关要求。

6、光滑处打毛处理

为了保证旧混凝土路面与新铺沥青路面很好地结合，对混凝土路面上光滑的部分区域要采用专用的混凝土铣刨设备进行拉毛施工。

四、 路面加铺层方案

根据此次“白加黑”罩面工程设计原则，以及现有路面强度及病害情况提出路面加铺层方案。

1、原混凝土路面与加铺沥青层间处理方案比选

对原混凝土路面与加铺沥青层间进行有效处理是加铺成功的关键环节之一，其不仅可以防止基层裂缝的反射，还可以防止雨水渗入基层，延长沥青路面的使用寿命。目前层间处理方式主要有两种方法：土工布/土工格栅、橡胶沥青应力吸收层。两种方式的优缺点对比如下：

处置方式 优缺点 推荐方案

土工布/

土工格栅 1）对处治平行裂缝效果明显，但无法处治纵向缝。

2）土工布、土工格栅铺设应选在沥青冷却失去粘结性之前进行，铺筑时必须要平整，无皱褶。

3）土工格栅易引起层间滑动和粘结不良 不推荐

橡胶沥青应力吸收层 1）封水和抗渗性能好；

2）层间的粘结效果好；

3）抗裂性能优良；

4）提高路面使用寿命，后期维护成本低；

5）防止沥青面层产生水冲刷作用，防止沥青面层产生反射裂缝与疲劳裂缝。 推荐：橡胶沥青应力吸收层可大大改善层间应力状态，避免推移、坑槽现象的产生，延缓反射裂缝的发生。

2、沥青路面加铺层方案比选

根据国庆东路、文江路等9条路的交通量及其发展趋势，现有混凝土面板基本完好，强度满足使用要求，在加铺沥青混凝土面层后原混凝土路面仍将作为主要承载结构层，同时通过对改性沥青和沥青添加剂的使用，有效地增强沥青混凝土的强度及稳定性，降低加铺结构层的厚度，现拟定2种沥青路面加铺层方案（以下方案面层厚度支路为5cm，主次干道为6cm。）

方案一：

面层：6cm厚MA100改性剂沥青混凝土（MA100-AC-13）

1cm厚橡胶沥青应力吸收层（AR-SAMI）

方案二：

面层：6cm厚改性沥青玛蹄脂碎石混合料（SBS-SMA-13）

1cm厚橡胶沥青应力吸收层（AR-SAMI）

四种沥青路面加铺层方案比较表：

方案类型 性能特点 造价 推荐方案

方案一

MA100改性剂沥青混凝土 优点：

1）高温性能、水稳定性明显优于SBS改性沥青；

2）抗剪性能与动态弹性模量明显大于SBS改性沥青；

3）低温性能与SBS改性沥青相当；

4）拌合温度比SBS降低了15-20℃，减少了沥青的老化程度，节省了能耗；

5）成本比SBS改性沥青混合料降低了45元/吨；

6）特别适用于抗车辙要求高的市政道路。

缺点：用于极寒地区时低温性能需进一步提高。 101/m2 推荐

方案二

改性沥青玛蹄脂碎石混合料 优点：

1) 有非常好的高温抗车辙能力；

2）低温变形性能和水稳定性有较多的改善；

3）构造深度大，抗滑性能好；

缺点：造价高，纤维不易分散，施工要求高。 121/m2 不推荐

注：造价在同等厚度6cm的情况下进行比较。

结论：在满足抗剪切、耐磨耗、抗车辙、抗水损害、抗低温性能等前提下，综合考虑材料单价，推荐路面加铺层方案一，即为面层6cm厚MA100改性剂沥青混凝土（MA100-AC-13）+1cm厚橡胶沥青应力吸收层（AR-SAMI）。

五、 加铺沥青混凝土面层施工

1、沥青加铺层混合料技术指标

采用普通70号基质沥青、玄武岩集料、石灰石矿粉为材料，并添加03.%的润强MA-103 沥青增强改性剂制备出沥青混合料（MA103-AC-13），沥青增强改性剂建议使用江苏博特新材料有限公司生产的润强MA103 改性剂，其主要技术指标如表1所示，沥青混合料主要技术要求见表2。

表1 沥青增强改性剂主要性能指标

测试项目 单位 性能指标

尺寸 mm 2-7

15℃密度 g/cm3 0.92-0.98

熔点 ℃ 110-150

190℃熔融指数 g/10min ≥2

表2MA103-AC-13 沥青混凝土混合料技术要求

试 验 项 目 技 术 要 求

马歇尔试件击实次数 双面各击实75

空隙率（%） 4-6

沥青饱和度（%） 65-75

稳定度（kN） ≥8.0

流值（mm） 2.0-5.0

车辙试验动稳定度（60℃，0.7Mpa）（次/mm） ≥5000

弯曲试验破坏应变（-10℃，50mm/min）（με） ≥2400

水稳定性 残留马歇尔稳定度（%） ≥85

冻融劈裂试验残留强度比（%） ≥80

注：沥青混合料矿料间隙率（VMA，%）当马歇尔试件设计空隙率（%）为4、5、6 时，分别为14、15、16，当设计空隙率不是整数时用内插法确定要求的最小VMA。

2、橡胶沥青应力吸收层

橡胶沥青应力吸收层简称SAMI，采用碎石封层模式：用热橡胶沥青喷洒在现有的路表面，然后立即撒布单一粒级（9.5-13.2mm）的封层集料，再进行碾压，将集料嵌入沥青膜。橡胶沥青技术要求见表3。

表3 橡胶沥青技术要求

检测项目 技术指标

粘度，177℃，Pa·s 1.5-4.0

针入度（25℃，100g，5s），不小于（0.1mm） 25

软化点,不小于(℃) 54

弹性恢复,25℃,不小于(%) 60

其中橡胶沥青洒布量：2.0-2.5kg/m2，玄武岩碎石洒布量：10-14kg/m2。采用胶轮压路机，在碎石撒铺后应立即进行碾压作业。

3、MA103-AC-13沥青混合料拌合与摊铺工艺

(1)沥青增强改性剂MA103 投料工艺

采用外投式方法将沥青增强改性剂连包装袋一起与集料同时加入拌缸进行拌和，对于3000 型沥青拌合楼，每锅沥青混合料加入3 包沥青增强改性剂（每包3kg）；对于4000 型沥青拌合楼，每锅沥青混合料加入4 包沥青增强改性剂（每包3kg）。

(2)沥青混合料拌合工艺

将沥青增强改性剂与集料一起加入搅拌缸中，干拌10-15s，然后喷入沥青，湿拌35-40s 即可出锅。

(3)沥青混合料温度控制

沥青加热温度150℃-165℃，矿料温度175℃-185℃，混合料出厂温度170℃-185℃，超过195℃运输到现场温度 不低于160℃，摊铺温度 不低于150℃，初压开始温度 不低于145℃，碾压终了路表温度 不低于100℃，开放交通路表温度 不高于50℃，施工气温 不低于10℃ 。

(4)沥青混合料的摊铺工艺，混合料的运输：以防止温度散失过快，保证摊铺过程的连续性，本方案是在混凝土路面加铺橡胶沥青应力吸收层后摊铺沥青混合料，保证运输车辆轮胎清洁，避免车胎上积水。

六、結束语

本工程通过对水泥混凝土路面上加铺的沥青混凝土面层技术改进和研究，有效地降低道路加铺厚度，同时延长路面的使用寿命，提高路基的稳定性和沥青路面的水稳定性，大大改善了泰兴新区道路的使用品质，提升了新区形象，节约了工程投资。

作者简介：谢安娜(1980-)，女(汉族)，江苏省泰兴市，工程师，大学本科，，主要从事城市建设项目管理。