RCA复配双改性沥青在白改黑改造工程中的应用

李彪

摘 要：水泥混凝土路面的沥青化改造俗称白改黑，是一种充分利用旧路面剩余强度，以沥青混凝土加铺层和水泥混凝土承重层相结合的复合式路面。文章以南宁市南站大道白改黑工程为例，首先分析现状砼路面结构破损状况、强度衰减及道路承受的交通轴载，然后结合RCA复配式双改性沥青的特点，确定了复合式路面结构层，最后对施工中的RCA复配式双改性沥青混合料关键技术指标进行了介绍，为白改黑工程提供了新的设计思路和经验借鉴。

关键词：路面剩余强度;路面病害;修复处治;加铺厚度;弯拉强度;RCA复配双改性沥青砼路面结构;混合料技术指标

0 前言

在现状水泥混凝土路面上铺设加铺层，是路面在后续较长时期内恢复或提高使用性能的有效措施。目前国内的路面修整中，广泛地对水泥混凝土路面加铺沥青混凝土层来满足路面强度方面的要求，使得沥青混凝土成为了改善水泥混凝土路面使用性能的主要考虑对象。在水泥混凝土路面顶加铺沥青混合料面层，形成以沥青混凝土作为上面层与以水泥混凝土作为下面层的新结构复合式路面，能够改善旧混凝土路面的表面功能，提高承载能力，并延长使用寿命。但由于实际中现状砼路面结构层厚度、类型、破损状况、强度衰减各自不同，道路所承受的交通轴载不同，各条道路需要的沥青加铺层结构和厚度并不相同，需要根据道路自身特点及实际情况确定。针对南宁市南站大道，作为一条进出城重载交通要道，需研究与其适用的改造加铺结构，以达到道路改造的预期效果。

1 改造前路面病害情况

南宁市南站大道是南宁市西南方向的进出城大通道，道路等级为城市主干路，红线宽度60 m。交通荷载中重载车辆比例大，路面轴载属于特重交通等级。改造前道路路面结构为水泥砼路面，具体结构为：26 cm厚的水泥砼面板+20 cm厚的水泥稳定碎石+20 cm厚的级配碎石。改造前局部路段出现严重的板块破碎、板角断裂、错台等病害，部分路面横向裂缝大量发展，路口板块部分破碎，并有个别板块出现下沉情况。南站大道现状病害情况归类如下：

1.1 裂缝类病害

现状道路部分路段存在横向裂缝、纵向裂缝和交叉裂缝等裂缝类病害，现状病害实况如下图所示：

1.2 接缝类破损病害

现状道路部分路段存在接缝碎裂、接缝填缝料损坏和纵向接缝张开等裂缝类病害，现状病害实况如下图所示：

1.3 水泥混凝土路面板板角及板边断裂等病害

现状道路部分位置存在水泥混凝土路面板板角及板边断裂，现状病害实况如下图所示：

1.4 水泥混凝土路面板破碎及断板等病害

现状道路部分位置存在水泥混凝土路面板破碎及斷板，现状病害实况如下图所示：

1.5 水泥混凝土路面板脱空、下沉等病害

现状道路部分位置板块塌陷、下沉，判断存在水泥混凝土路面板底脱空现象，现状病害实况如下图所示：

2 旧路的修复

水泥混凝土路面旧路处治一般采用混凝土面板振裂压碎做柔性路面基层，或采用局部维修现状破损面板后加铺的方式。由于本道路路面破损率约10%～15%，道路下分布数量较多的各类管线，经综合比选后，采用局部维修现状破损面板后加铺沥青面层的方案。现状旧路的维修处治如下分类所述。

2.1 水泥混凝土面板板裂缝处治

对于路面板出现小于2 mm宽的轻微裂缝，采用直接灌浆法处治。

对裂缝宽度大于或等于2 mm且小于15 mm贯穿板厚的中等裂缝，裂缝开裂比较规则，且缝长没有贯穿多块砼板，仅在单块板之内，采用扩缝补块的方法处治，采用异形切割机切割，清理干净后，压入背衬条，背衬条直径为缝宽的1.5倍。然后采用固化时间短，硬度高的聚氨酯填缝胶进行密封填充。

对于15 mm以上的裂缝，裂缝长度贯穿多块砼板，开裂不规则，一般处理方法有两种： 一种是采用挖补方法全深度补块;另外一种是拆除全板后完全换板。考虑裂缝不规则及板块破坏严重，美观等要求，本项目采用完全换板处理。先破除原路面结构，后将对于路基处治合格后，浇筑40 cm素混凝土+26 cm水泥混凝土板（fcm=5.0 MPa），并对面板进行切缝、灌缝。

2.2 水泥混凝土面板接缝填缝料更换

对老化纵横向缩缝、纵横向施工缝采用刀片进行切割，清理干净后，采用聚氨酯填缝胶进行密封填充。缝宽度为6 mm～10 mm，深度为40 mm。

胀缝采用切割机进行切割，缝宽为25 mm以下，采用开孔橡胶条（主要成分由氯丁橡胶、酚醛树脂等组成）进行填缝。

2.3 水泥混凝土面板板角、板边破坏处治

水泥混凝土板角及板边损坏按破裂面确定切割范围，并将破除范围切割成规则的垂直面，切割深度与原水泥混凝土面层厚度一致。新旧界面清理干净并做湿润处理，必要时需在新旧板间涂刷界面剂，增强新旧混凝土的整体性，然后采用水泥混凝土进行浇筑。水泥混凝土破除恢复路面后，需恢复原水泥混凝土路面接缝的灌封料，灌封料要求同前所述。

2.4 水泥混凝土路面破碎板、断板处治

水泥混凝土路面出现严重破碎板、断板，基层已散失了承载能力，无法满足正常的运营。采用对整块板进行破除，并挖除病害基层，采用浇筑C20素砼换填病害基层，处治合格后，再进行水泥面板的重新浇筑。

2.5 基层病害处治

针对现状存在沉陷、脱空、明显分层等病害，采用两种处治方式。砼面板完好，则无需换板，采用灌浆处治路基。若砼面板已又有损害，则开挖后换填路基，对路基处治合格后，浇筑40 cm素混凝土+26 cm水泥混凝土板（fcm=5.0 MPa），并对面板进行切缝、灌缝。

3 加铺层厚度的确定

水泥路面上加铺沥青面层，混凝土板仍旧是主要承重层，其受力原理仍类似于新建水泥混凝土路面，不同之处在于两个方面。其一是加铺沥青面层后，混凝土板所受荷载疲劳应力减小，温度疲劳应力增加，需进行折算调整。其二是新建水泥路面以荷载应力和温度应力综合作用值小于设计弯拉强度标准值， 而白改黑加铺路面则以加铺层影响后的荷载应力和温度应力综合作用值小于现状路面板的剩余强度，即现状混凝土路面板的弯拉强度实测值。

根据现场调查南站大道的各类车辆，换算为单车道的标准轴次3 316次，并以此为基础预测设计使用年限内的设计荷载累计作用次数为2 286.6万次，属于特重交通等级。根据钻芯取样检测，现状混凝土板的弯拉强度标准值在4.41 MPa～4.54 MPa。经多次验算，采用加铺厚度4 cm细粒式RCA复配式双改性沥青上面层+8 cm中粒式沥青下面层，能够使现状旧混凝土面板不仅可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，也可以承受最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。验算结果如下：

4 RCA复配双改性沥青面层加铺结构

4.1 RCA复配双改性沥青路面的特点及适用条件

RCA复配双改性沥青是采用高分子纳米材料对天然岩沥青进行复配改性，制备得到RCA复配双改性沥青改性剂。RCA复配雙改性沥青改性剂对基质沥青进行改性后可以显著改善沥青混合料的高温抗车辙性能、抗水损坏性能、抗老化性能和防滑性能。提升沥青混合料的高温稳定性和水稳定性效果明显，动稳定度最低可达7 000次/mm。

由于RCA复配双改性沥青以上特点，比较适用于重载交通道路;慢速交通路段，如山区公路上坡路段，经常出现交通拥堵的道路;水平荷载作用较多的路段，如道路的交叉路口、收费站附近、公交车站、急转弯路段;同时RCA复配双改性沥青路面适用于夏炎热区和夏热多雨地区，如最热月平均最高气温（高温分区指标）20℃以上的气候区，年降雨量800 mm以上的气候区。

4.2 加铺层结构设计

南站大道属特重交通等级，特别是K0+120～K0+800段现状路口多且间距较短，受车辆频繁启动和制动作用，路面极易损坏。鉴于RCA复配双改性沥青路面以上的特点及其适用条件，经多方案比选后采用RCA-SMA-13复配双改性沥青砼结构进行加铺，具体加铺结构层如下表。

修复合格的现状水泥混凝土路面拉毛，对面板进行清缝处理，在水泥砼面板接缝处贴玻纤格栅。

为有效遏制反射裂缝，在砼面板与沥青加铺层间设置2 cm厚AC-10橡胶沥青应力吸收层。AC-10橡胶应力吸收层具有良好的抗裂性能，能够承受由于下承层的水平位移引起的拉应力，阻止下层裂缝尖端延伸至罩面层，可延缓裂缝的产生，同时形成的富油层能起到较好的防渗水作用。另注意以上各层间采用乳化沥青粘层连结。

4.3 RCA沥青混合料施工检测

南站大道K0+120～K0+800采用RCA-SMA-13复配双改性沥青砼面层。由于RCA采用“干法”拌和，对拌和设备无特殊要求，施工工艺与常规沥青路面相同。施工时经现场取样检测，RCA沥青混合料技术指标如下。

5 施工后效果

本工程改造实施后，道路表面平整、坚实，色泽均匀，外观效果显著。竣工验收检测值完全满足相应规范标准值，如下表。根据施工后实测数据表明，RCA复配双改性沥青砼白改黑加铺拥有优良的路用性能，相比常规白改黑沥青路面结构层更加可行有效。

6 结语

本文以南站大道改造工程为例，在现状病害全面分析及合理处治的基础上，充分考虑本道路为进出城要道，重载车辆比例高，且现状路口多间距短，车辆频繁启动和制动等实际情况，结合RCA复配双改性沥青路面的技术特点，确定了RCA复配双改性沥青路面的加铺厚度和结构。工程实施后，取得了较为显著的效果。RCA复配双改性沥青复合式路面结构在南站大道的成功应用，为以后类似水泥混凝土路面的白改黑工程提供了新的设计思路及借鉴经验。

参考文献：

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