混凝土路面加铺沥青面层路面结构设计分析.pdf

江西建材工程技术与应用2352023年6 月混凝土路面加铺沥青面层路面结构设计分析黄志君福建东南设计集团有限公司，福建 三明 365000摘 要：文中以三明碧桂园片区路网工程（规划三路、四路、五路，凤凰湖路）设计改造工程为研究对象，对该工程的原混凝土路面加铺沥青面层进行分析，指出“白加黑”工程施工结束后可能出现的原有混凝土路面病害的诱因，提出了相应的处理措施，并对路面结构进行了针对性设计。关键词：白加黑；反射裂缝；路面结构中图分类号：U416 文献标识码：B文章编号：1006-2890（2023）06-0235-02Pavement Structure Design of Concrete Pavement with Asphalt OverlayHuang ZhijunFujian Southeast Design Group Co.Ltd.,Sanming,Fujian 365000Abstract:Taking the design and renovation project of Sanming Country Guiyuan Area Road network project（Planning San Road,Si Road,Wu Road,Phoenix Lake Road）as the research object,this paper analyzes the original concrete pavement of the project with asphalt surface layer,points out the causes of the original concrete pavement disease that may appear after the completion of the white and black project,and puts forward the corresponding treatment measures.The pavement structure is designed specifically.Key words:White and black;Reflection crack;Pavement structure作者简介：黄志君（1989-），男，福建闽清人，本科，工程师，主要研究方向为市政路桥设计。0 引言以混凝土为主要材料的道路常称为“白色路面”，由于其稳定性好、使用寿命长、造价低、荷载大等特点，广泛应用于我国城市道路中。但是，随着混凝土路面使用年限的增加，以及外部环境的损耗等因素，其在使用过程中会产生裂缝、塌陷等多种病害。因此，对于出现问题的混凝土路面，应采取相应措施进行处理，否则将影响行车安全和舒适性。传统的方法是将受损的混凝土路面凿除并重新铺设混凝土，该方法工期长，不符合现代城市效率要求。加铺沥青在混凝土路面上，也就是俗称“白加黑”的形式，成为改造城市道路的优选方案。本文以三明碧桂园片区路网工程（规划三路、四路、五路、凤凰湖路）为案例，对“白加黑”的主要技术进行分析。1 工程概况三明碧桂园片区路网工程位于福建省三明市三元区，包括四条道路，分别是碧桂园路（规划三路）、玖珑溪路（规划四路）、文化路（规划五路）和凤凰湖路。其中，规划三路为城市次干道，设计车速为30 km/h，采用24.5 m作为道路的红线宽度。道路全线不设置超高加宽，道路总长为1354.121 m。加铺沥青前，规划三路作为施工道路使用一段时间后，混凝土路面出现裂缝、露骨及错台等情况，本次设计内容为混凝土路面加铺沥青。2 原水泥路面加铺沥青后的病因分析2.1 原有混凝土路面病害处理不彻底对于“白加黑”改造工程而言，原有混凝土路面作为承载结构层起着关键作用，其病害必须彻底处理，以确保道路在实现结构完整的同时，拥有较长的使用寿命年限。若未对原有混凝土路面结构中的病变进行处理，则沥青面将再次出现原来的结构问题，从而影响改建后路面结构的整体稳定性，不仅增加了维修费用，而且缩短了使用寿命。因此，病害处理对于“白加黑”改造工程至关重要。为确保在“白加黑”面层结构施工后，原有混凝土路面的病害不影响施工质量，在设计准备阶段，需根据破损调查结果出具报告。施工期间，以原路面在实地测量得到的弯沉数值 Lr为依据，采取适当方法处理，保障施工顺利进行。实际测量所得的弯沉值常用于判断最终采取何种方法修复混凝土路面的重要参考，如表1 所示。表1 单点实测弯沉值 Lr对应处理方式表单点实测弯沉值 Lr/（0.01 mm）处理方法Lr14无需处理1440需破碎整块板，处理基层，并重新浇筑板块注：灌浆后两相邻板间弯沉差应不大于0.06 mm。2.1.1 原有混凝土路面修复（1）裂缝。当路面强度不足是由裂缝带来时，应采用补充强度的方法；裂缝的出现并未影响原路面强度时，应采用密封方法。修复方法：压注灌浆法，适用于非拓展性裂裂缝，宽度不超过0.5 mm；直接灌浆发，适用于裂缝宽度保持1.53.0 mm；扩缝灌浆法，适用于裂缝宽度小于3 mm；斜植钢筋法，适用于裂缝宽度在5 mm左右1。（2）骨料露出及错台。在原有混凝土路面上，若发现存在裸露的地方，应及时进行清理。在实际沥青面层铺设施工前，江西建材工程技术与应用2362023年6 月应再一次涂刷沥青粘层。若原混凝土路面的轻错台板高差不到10 mm，需先进行凿毛处理（凿毛深度范围为0.51.0 cm），再铺设沥青。对于两块板高差不小于10 mm的错台较大的区域，将下沉板的表面凿毛2030 mm，以将其中杂物清除干净。在浇筑C20细石子砼之前，应先保证面层润湿，因此，需进行洒水处理。同时，铺设沥青的前提是混凝土具备一定强度。2.1.2 原有混凝土路面接缝处理针对原混凝土路面存在的横缝、纵缝、胀缝及施工缝等问题，采取以下处理手段。（1）针对缝宽不到1 cm的横、纵缝。首先，进行深度不少于5 cm的清洁；其次，采用改性沥青进行饱满灌缝填充处理；最后，进行改性乳化沥青粘层的铺设。（2）针对缝宽在1 cm以上的接缝。首先，进行深度不低于5 cm的清洁；其次，采用环氧砂浆进行饱满灌缝填充处理；最后，进行改性乳化沥青粘层的铺设。（3）针对因断裂产生的横、纵缝。首先，进行深度不小于5 cm的清洁；其次，采用环氧砂浆进行饱满灌缝填充处理；最后，进行改性乳化沥青粘层的铺设。在对两个相邻的混凝土板进行处理之后，应该将弯曲沉差控制在0.06 mm之内，并按照间隔30 mm、深度510 mm的标准对其进行凿毛处理。修复后的混凝土路面技术指标要求为：两个相邻的混凝土板块子之间的弯沉值差不大于0.06 mm；加固后的混凝土路面板弯沉值不大于0.2 mm。2.2 原有水泥路面加铺沥青的结合不良混凝土和沥青混凝土的弹性模量（也称为路面模量）存在差异。加铺沥青后，如果沥青混凝土层的厚度较薄或者沥青混凝土材料的性质不合适，如过于刚硬或过于脆弱。这种情况下，由于两者之间的弹性模量差异较大，可能会导致层间结合不良。在道路使用过程中，交通载荷、温度变化等外部因素作用下，两者之间的结合界面可能发生剪切、推移或脱层现象，从而影响道路结构的稳定性和耐久性。本项目借鉴三明市“白加黑”工程的成功经验，处理手段为铺设橡胶沥青应力吸收层，对原有的水泥路和沥青层进行了加固，降低其出现反射裂纹的概率。橡胶沥青应力吸收层：首先，混凝土路面的整洁和干爽是工作开展的基础。铺装时采用热橡胶沥青，其用量为1.52.0 kg/m2；其次，热橡胶沥青的二次铺设结束后，随即以1218 kg/m2的标准抛洒碎石；最后，借助25 t以上的地胶轮压路机，通过来回三遍的操作开展碾压工作，以保证碎石均嵌入了沥青膜，并最终形成2 cm左右的橡胶沥青应力吸收层。其优点如下。（1）减少路面反射裂缝。针对旧水泥砂浆中出现的微小裂纹和空隙，橡胶沥青应力吸收层起到了较好的密封作用。此外，针对混凝土路面的半刚性基层和横缝产生的收缩和干缩裂缝等，橡胶沥青应力吸收层同样起到了较好的密封作用，有效应对了原有裂缝到沥青铺装层的反射过程。（2）应力吸收作用。本次设计的胶结料采用的是具有柔性体系结构的橡胶沥青，可显著吸收和缓冲原混凝土路面对加铺层的集中应力以及原半刚性基层对其的影响作用，还可使加铺层底的拉应力降低或均匀化加铺层所承载的载荷，同时延长加铺装层的使用寿命。从经济效益、施工及应力吸收层作为功能层的目的考虑，应力吸收层厚度不建议过大，以2 cm为宜2。（3）粘结作用。从铺装层到基层的路面整体性，因橡胶应力吸收层与下面层和上铺装层之间均在1.0 MPa以上的粘结力而得以保障，同时，路面使用寿命明显延长。2.3 路面排水随着水分的不断渗透，沥青与集料之间的界面结合能力下降，导致沥青混凝土的强度下降。剥落、剪切、分层等现象常发生于交通繁忙路段，沥青混凝土加铺层易发生此类情况。与此同时，沥青混凝土与混凝土之间的界面粘连强度降低，导致反射裂缝的产生3-4。基于水对沥青路面的不良作用，设计道路工程时，应注意排水问题，若产生积水，应及时排出5。在设计中，应强化路面易积水部位的排水能力，可采取以下排水措施对路面水进行处理6-7：在项目中，对雨水口改造部分进行设计时，增加排水管通往雨水口，敷设排水管时，应保证管底标高与原有混凝土路面标高处在同一标高，以及时排水。3 路面结构设计设计沥青混凝土路面时，应严格遵循 CJJ 1692012 城镇道路路面设计规范的相关要求。此次对原混凝土面层加铺分为两层，具体方案如表2 所示。在具体设计中，针对反射裂缝，宜采取橡胶应力吸收层进行预防。表2路面结构层厚度表（机动车道）结构层材料厚度/cm上面层SMA-13 改性沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-13）4.0粘层乳化沥青0.30.6 L/m2-下面层AC-20C粗型密集配中粒式沥青混合料（AC-20C）6.0吸收层橡胶应力吸收层2.0粘层乳化沥青0.30.6 L/m2-面层原混凝土路面（处理方式：铣刨）1.04 结语本文结合实际案例，依据裂缝类型和裂缝宽度，对原水泥路面加铺沥青前进行修复处理。其要求原水泥路面应达到原设计强度，并通过分析水泥面层和沥青面层两种弹性模量差异较大的面层结合后出现剪切、推移或脱层现象，设计加入2 cm橡胶沥青吸收层后，能有效减少路面反射裂缝，降低加铺层底的拉应力，增强两种面层的粘结力；通过在排水不流畅的地方增设排水管，减少了路面积水、渗水对加铺沥青层强度和反射裂缝的影响。针对混凝土道路破损影响交通安全和行车舒适性问题，进行“白加黑”加铺改造对提升城镇道路交通需求十分必要。本设计方法可为旧水泥路面提升改造设计提供宝贵的经验。参考文献 1 庄广坤.水泥混凝土路面裂缝病害产生的原因及防治措施J.科技创新与应用，2022（6）：149-151.2 陈超.橡胶沥青应力吸收层的结构性能分析J.福建交通科技，2022（1）：25-27，78.3 肖文，高建虹.旧水泥混凝土路面沥青混合料加铺层结构设计J.中南公路工程，2003，28（2）：76-77，80.4 李宇峙，张起森，刘朝晖，等.长永高速公路旧水泥混凝土路面上沥青混合料加铺层结构设计J.中外公路，2001（4）：6-9.5 胡启晨，洪挺.破碎水泥混凝土路面的沥青路面加铺层结构设计分析J.建筑与装饰，2020（26）：98.6 朱自萍，孙海鹏，胡志伟.合巢芜高速公路大修改造工程旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计J.安徽建筑，2004，11（6）：88-89.7 赖用满.旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构设计及防反射裂缝研究J.中国市政工程，2007（3）：28-31.