水泥混凝土“白改黑”的几点浅见.pdf

2 0 1 3 年 5 月第 5 期 城 市道桥 与防洪 道路交通4 7 水泥混凝土“ 自改黑” 的几点浅见 韩 方伟 ( 徐 州市 交通规 划设 计研 究院 ， 江 苏徐 州 2 2 1 0 0 6) 摘要 ： 该 文介绍 了几种水 泥混凝 土路 面加铺 沥青 面层 的改造方 法 ， 并 对各种 方法 的特点 及在徐 州及 周边地 区使 用情 况做 了分 析 与 比较 ， 可供设计 人员在水 泥混凝 土路面 改造时参考 。 关键词 ： 水泥混凝土路面； 白改黑； 修复； 碎石化； 挖除； 加铺 中图分 类号 ： U 4 1 8 8 文献 标识 码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3) 0 5 0 0 4 7 0 2 0 前 言 由于水泥混凝土路面具有承 载能力 强 、稳定 性好 、 材料易得 、 有利环保 、 耐久性优 良等优点 ， 在 全世界各地得 到广泛应用 。我 国在 2 O世纪 9 0年 代修建了大量 的水泥混凝 土路面 ，到 2 0 0 0年 ， 公 路水泥混凝 土路 面的总里程 已达到 1 1 8 5 7 6 k m。 徐州及周边地 区在这一时期也修建 了大量 的水泥 混凝土路面 ：横贯徐州东西 的 3 1 0 、 3 1 1国道 、 3 2 3 省道 ， 连通南北 的 1 0 4国道 ， 2 5 2省道 。经过一 、 二 十年的使用 ，这些水泥混凝土路面陆续 出现 了各 种病 害 ， 严重影响 了道路 的正常运 营 ， 因此需要对 这些道路 的路 面进行改造。水泥混凝 土路面改造 有 “ 白改 白” 和“ 白改黑 ” 两大类改造 方式 ， 具 体选 用哪种改造方式应根据具体情况进行抉择 。 随着经济 的发展 ， 车辆保有量 的快 速增加 ， 特 别是小轿车保有量 的迅猛增长 ， 对道路行驶舒适性 要求提出了更高的要求。另外 ， 由于水泥混凝土路 面接缝多 ， 且易于破坏 ； 路 面一旦出现破坏 ， 维修较 为困难 ； 水泥混凝土路面的光 、 热反射能力较大 ， 容 易造成驾驶员眼部疲劳 ， 增加安全隐患等缺点。水 泥混凝土路面改造大都选择“ 白改黑” 的改造方式 。 水 泥混凝 土路面 “ 白改黑” 具体 的改造方案应 根据水泥混凝土路面破损及弯沉情况， 道路路基情 况等综合确定 。总得来说 ， 有 以下两类方法 ： ( 1 ) 处 治原混凝土板后加铺沥青面层 ； ( 2 ) 破碎或挖除原 有混凝土板后加铺沥青面层 。 下面结合徐州地区已 改造道路 的经验和教训 ， 对这两类方法作些介绍 。 1 修复破损的水泥混凝土路面 ，加铺沥青 混凝土面 层 该方 法主要利 用现有 混凝 土面板 的强度 ， 以 混凝土面板作为主要承重层 。一般来说 ， 这种方法 较 为节省投资 ，但也存 在混凝 土面板 接缝容易反 收稿 日期： 2 0 1 3 0 3 0 8 作者简介： 韩方伟( 1 9 7 7 一 ) ， 男， 江苏沛县人 ， 工程师 ， 从事公 路与城市道路工程设计工作。 射 至沥青 面层形成反射裂缝 ，加铺层 与原 混凝土 板 间黏结较差这两种主要病害 ，尤 以反射 裂缝 最 为严重 ， 也最难处治 。为减缓水泥板 反射 裂缝 ， 通 常有三大处理方案。 1 1 改善罩面层的厚度与性能 最有效 的方法就是增 加罩面层的厚度 ，根据 相关研究 ，沥青混凝土加铺层厚度超过 1 5 c m可 以改变整个 路面结构的应力状况 ，减少 温度对老 路混凝 土板 块的影 响 ，但增加厚度也 意味着增 加 成本 。另外 ， 在加铺层沥青混合料的配 比上 ， 改变 组 成材料 ， 优化 骨料级配 ， 包 括采用 改性沥青 、 橡 胶 沥青来提 高加铺层 的变形能力 ，添加一些添加 剂来提高混合料 的变形能力或者是强度 。也可 以 采用沥青含量 比较高 的混合料类型 ，比如 S MA混 合料 。经验表 明， 由于沥青用量 比较高 ， 所 以抗反 射裂缝 的效果 比较好 。当然 ， 采用这种沥青混凝土 工程造价更高 。成本过高是制约使用 加厚沥青混 凝土面层这种方法 的主要原 因。 1 2 采用 中间层 中间层分为两种 类型 ： 一是高模 量 的夹层 ， 例 如玻纤格栅 、 聚酯纤维布等土工材料 。由于材料模 量 比较高 ， 抗 拉强度高 ， 加铺 在罩 面下 ， 在沥青 混 凝 土裂缝 产生后 与沥青混凝土共 同受力 ，可提高 面层 的抗 拉强度 ， 起到一定延缓反射裂缝的作用 ； 但其在垂直方 向上刚度很小 ， 抗剪能力很弱 。二是 采用低模量 的夹层 ，通常称为应力 吸收薄膜夹层 f S A M) 。这种材料 比较柔软 ， 变形能力很强 ， 即使在 较大 的变形下仍然不会开裂 ，可 以将水泥板受力 不 同而产生 的一定位移 、 裂缝在这一层 消散掉 ， 就 不会 向加铺层上反射 。这种方法对夹层 的施工要 求较高 ， 另外其实 际使用效果有待观察 。 1 3 采 用 补 强层 当旧混凝 土路 面破损严重或道路 的交通量尤 其是重载交通量 比较大时 ，在沥青罩面层和处治 后 的混凝土路面之间增加一层基层 。常用 的方式 是采用半 刚性基层 ， 以增加加铺层 的厚度 ， 减少反 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 8 道路交通 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 5 月第 5 期 射裂缝发生的几率 ， 并尽可能地降低造价 。这种方 式对老路水 泥混凝 土面板 的处治要求不如 以上两 种方式严 格 ， 施工速度较快 ， 质量易 于控制 ， 因此 在路面改造工程中应用得 比较广泛 。但其 防止 、 减 缓反射裂缝 的效果也不是十分理想 ，老混凝 土面 板 的接缝 、 裂缝始终是 隐患 ， 特别是纵 向接缝易在 沥青 面层形成反射裂缝 ； 同时路 面加高过高 ， 对沿 线村镇居 民生产 、 生活均有不利影响。 徐州市三环南路( 3 1 1国道 ) 位于泉山、 珠 山山 脚 ， 岩层埋藏浅 ， 地质情况 良好 ， 路基稳固 ； 路面破 损较少 ， 总体 P Q I 为 8 9分 ， 评定标准为 良级 。因此 采用修复病害板块 ， 然后油毛毡贴缝 ， 铺筑应力 吸 收层后加铺沥青混凝土的改造方法 。 铺筑应力吸收 层之前彻底修复病害板块 ： 更换破碎板 ， 修 复或增 设传力杆及拉杆 ， 修补和填封裂缝 ， 磨平错台 ， 压浆 填封板底脱空 ，清 除旧混凝土面层表面的松散碎 屑 、 油剂 和轮胎擦痕 ， 剔除接缝 中失效 的填缝料和 杂物 ， 并重新封缝 。所有的纵缝及横缝均采用油毛 毡贴缝 ， 整体加铺一层 2 c m厚改性沥青吸收层 ， 然 后铺筑 1 2 c m的沥青面层 。经过近 3 a的运营 ， 沥 青面层很少病害产生 。 但 同样的方法用在 3 1 0国道 徐州西段及 1 0 4国道徐州北段水 泥混凝 土路 面改 造上 ， 3 a内沥青面层便产生大量 的裂缝 。 经调查发 现主要有 以下两个原因： 一是因为这两段道路通行 重车较多 ， 在重型荷载作用下 ， 应力吸收层失效 ； 二 是这两段道路路基均为土基 ， 地质相对较差 。 淮北市 3 0 3省 道水泥路改造采用 了类似方法 修复水泥混凝土面板 ， 再满铺玻纤格栅 ， 然后加铺 1 2 e m沥青面层的方法 。 从使用效果来看 ， 不到 4 a 路面即出现大量病 害 ， 其 中以裂缝类为主。 徐州地 区大部分水泥混凝 土路 面改造采 用的 是修复水泥板后加铺水泥稳定碎石及沥青面层 的 方法 。修复混凝板土时 ， 采用混凝土更换破碎板 ， 大面积 的破碎板也可采用水稳碎石修复 ，压浆填 封板底脱 空。然后 加铺 1 8 e m或 2 0 e m水泥碎石 及沥青混凝土面层 。该方法 由于加铺层较厚 ， 使用 时 间较长 ，但也不能防止水 泥板接缝反射至沥青 面层上 ， 一 般不超过 6 a ， 沥青 面层就会 出现较多 反射裂缝 ， 尤其是纵向裂缝 ( 行车道和硬路肩之间 纵 向裂缝 最为显著 ) 。 由此可 以看 出使用 修复混凝 土面板 ，加铺 面 层 的方法较难 实现理想 的改造 目的。对于位于地 质条件较 差 ，路基存在 隐患的道路更需要谨 慎选 择这类方法 。 2 挖除或破碎旧水泥板加铺基层及沥青面层 在现行规范 中，该类方法适用于水泥混凝土 面板破损严重 ，板底脱 空也很严重 的道路大修改 造 。具体有 以下几种方法 。 2 1 挖除旧水泥板加铺基层及沥青面层 挖除所有 的旧水泥板 ，利用现有 的路 基及基 层作为新铺 沥青混凝 土路面 的路 基及底基 层 ， 在 其上铺筑基层及沥青 面层 。这种方法最为彻底 ， 不 存在反射 裂缝 的问题 ，且能够较好地发现并处理 老路路基的缺陷 ，同时可 以降低加铺后 的路 面高 程 。其主要缺点是挖 除全部水泥板 的社会 负面影 响较大 ， 加铺的基层厚度较大 ， 投资较多。 2 2 破碎 旧水泥板加铺基层及沥青面层 此种方法是将 混凝 土板破碎成小块 ，用做新 建路 面的底基层或垫层 ，其上加铺基 层及沥青 面 层 。根据打裂破碎的方式 ， 可分成两种类型 。 2 2 1 打裂压稳工艺( 冲碾 ) 原理是将 旧混凝土路面采用 冲击 的方法进行 破碎 ， 减小板块 的尺寸效应 ， 从而减少接缝 处的位 移 ， 打碎 以后碾 压 ， 再加铺基层和沥青面层。工程 经验表 明 ，这种方式可 以起 到一定的延缓反射裂 缝 的作用。 2 2 2 碎石化( R u b b l i z a t i o n ) 处理 采用多锤 头破碎机将水泥混凝土路面彻底破 碎 ， 消除原水泥混凝土路面病害 ， 且碎石化后 的粒 径合理， 不会产生应力集中现象， 使原水泥混凝土 板块在平面上强度分布均匀 ，还能保 留原水 泥混 凝土路面的一定强度 。破碎后 ， 采用 z型压路机进 行碾 压 ， 消除脱空效应 ， 再加铺基层 与沥青 面层 。 该方法在国内有推广应用的趋势 。 在该类方法 中， 打裂压 稳工艺 ( 冲碾 ) 最 为简 单 ， 且投资相对较少 。冲击破碎后的水泥混凝土消 除了脱空， 但由于板块较大， 板块之间的裂缝也较 容易反射至沥青 面层 。而且 由于板块之 间缝 隙较 大， 容易产生不均匀沉降等病害。碎石化方案较好 地处理 了这一问题 ，但 由于碎石化 噪音及振 动较 大 ， 在城镇等建筑物及人群密集路段不宜使用 。另 外 ， 由于碎石化经验不 足 ， 较容 易导致改造失 败 。 挖 除所有 的混凝土面板 ， 处治老路路基及基层后 ， 按照新建沥青混凝土路面建设新路面能够彻底解 决混凝 土反射裂缝 问题 ， 且施 工方便 ， 质量易于保 证 。其 主要问题是浪费较为严重 ， 且废弃混凝土面 板容易造成环境污染。针对这一 问题 ， 可以购置一 套混凝土板破碎回收设备 ，将挖 出的混凝 土板破 碎、 筛分， 回收其中的碎石和石粉。 为节省运费， 可 将破碎 回收设 备与半 刚性材料拌 和站安置在同一 场地 。这样一套设备还可以用 于粉 碎建筑垃圾 以 ( 下转 第 5 2页 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 2 道路交通 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 5 月第 5 期 ( 3 ) 面层 沥青尽量选 择低稠 度 、 高延 度 、 低含 腊量 的优质沥青 ， 在满 足稳定度要求 的前提下 ， 选 择针人度较大的沥青 ， 必要时可选用干性沥青 。 5 3 施工措施 填 土中不得含有淤泥 、 腐殖土及有机物等 ， 压 实度达到规定值 ； 严把沥青混合料质量关 ， 使沥青 混合料级配最佳 ， 矿料拌合粗细均匀一致 ， 严格按 配合 比控制油石 比 ；控制沥青混合料所用沥青 的 延度 ，拌制沥青混合料 时防止沥青混合料加热过 度“ 烧焦” ； 混合料 自加工厂运到现场气候较低时， 应覆盖油布保温 ； 严格控制沥青混合料施工温 度 ； 摊铺沥青混合料后紧接着碾压 ， 缩短碾压长度 ； 严 格按碾压操作规程作业，压路机在对沥青路面进 行碾压 时 ， 车辆禁止在新压路面调头 ， 碾压的速度 不宜快 ；在半 刚性基层施工中 ，控制压实的含水 量 ； 大风 和降雨时停止摊铺 和碾压 ； 宜采用全路宽 整幅摊 铺 ，避免纵 向分 幅接茬 ；半刚性基层碾压 后 ， 应及 时覆盖洒水养生 ， 潮湿养护 51 4 d ； 刚性 基层施工后 ， 养生期 内严禁车辆通行 ， 并在养生期 结束后及 时浇面层 。 5 。 4 超载措施 ( 1 ) 适 当增加路面厚度 ， 使用更优 质材料提 高 路 面整体强度 。 ( 2 ) 增加车辆 的后轴 ， 改善车辆 对路面的作用 发展双后 轴及对后轴大型载货车辆 ，避免道路的 早期破坏 。 ( 3 ) 执法从 严 ， 限制车辆 超载 运输 ， 避 免道路 的早期破坏 。 6 裂缝 的治 理 小的很像裂缝 和纵 向裂缝 ，缝宽在 6 mm以内 ， 宜 将缝隙刷扫干净 ， 并用压缩 空气 吹去尘土后 ， 可用 灌人热沥青或乳化沥青材料加以封闭处 理 ；缝宽 大于 6 mm的 ， 将裂缝 内杂质处理干净 后 ， 用沥青 砂或细粒式 沥青混凝土填充 、捣实 ，并用烙铁封 口， 撒砂 ， 扫匀 ； 也可 以采用乳化沥青混合料填封 。 ( 2 ) 轻微 龟裂可采用刷油法处治 ， 或进行小 面 层 喷油封面 ， 防止渗水 扩大裂缝 ； 大 面积龟裂 、 网 裂采用加封层或沥青表面处理。严重龟裂 、 网裂应 对基层进行补强。 ( 3 ) 碾 压 中出现微 裂缝 ， 可 在终碾 前 ， 用 轮胎 碾进行复压 ， 消除裂缝。 ( 4 ) 因土基 、 路面基层 的病害或强度不足引起 的破损 ， 应处理路基或基层 ， 然后再修复路 面。 7 结语 沥青路面裂缝 的形式多种 ，路面裂缝产 生的 原 因不一 ，在施工 中必须牢 固树立预 防为主的思 想 ， 严格把住施 工各个环节 。在工程质量控制 中 ， 做到事前积极 防治 、事 中严格 控制 、事后及时处 治 ， 最大 限度地降低沥青路 面裂缝 的产生 ， 将裂缝 控制在允许 的范 围之 内，确保沥青路面的使用寿 命。实际上按 照现行沥青路面设计规范要求 ， 沥青 路面厚度设计相对偏厚 ，目前采用 的半刚性基层 收缩性都 比较小 ， 施工工艺水平有很大提高 ， 所 以 新建半 刚性沥青路 面上出现 的裂缝绝大 多数是 沥 青路面本身产生的温度裂缝。如何提高沥青面层 的防裂性能 、改善沥青及沥青混合料 的使用 品质 应是今后研究 的主要方 向。 ( 1 ) 一经发现裂缝后应立即修补 以免水通过缝 参考文献 隙渗透到基层 ， 造成基层破坏而影响面层。对于较 1 1 J T G F 4 0 2 0 0 4 ， 公路沥青路面施工技术规范【 s ( 上接 第 4 8页 ) 生产免烧砖 ，也可 以用于今后大面积 的水泥混凝 土农村公 路大修改造 。 淮北市 3 0 3省道水泥混凝 土路面破损严重 ， 采 用了冲碾后加铺 3 6 c m水泥稳定碎石基层及 1 2 c m 沥青混 凝土 的改 造方法 ， 未超 过 5 a ， 路 面产 生 了 大量病 害。 而 3 1 0国道邳州东段 由于沿线穿经城镇 较 多 ， 采 用了挖除现有两层混凝 土板 ( 共 4 7 c m) ， 然后加铺 了 3 6 c m水泥稳定碎石基层及 1 2 c m沥 青混凝 土 ， 改造后 5 a 仅 出现少量病害 ， 而且 主要 是水稳稳定碎石裂缝导致的反射横向裂缝 。 3 结语 水泥混 凝土路面“ 白改黑” 改造 方案的选择主 要依据 老水泥路路基及路 面破损情况而定。从水 泥混凝土路面改造技术现状来看 ，修 复老路加铺 沥青 面层一直未能彻底解决反射裂缝 问题 。结合 徐州及周 边地 区水泥混凝 土路 面改造 情况 ，建议 采用碎石化或破碎挖 除回收碎石的方法来改造水 泥混凝土路面。 参 考文献 1 】 J T G D 4 0 2 0 0 2， 公路水 泥混凝土路 面设计规 范 s 】 2 J T G D 5 0 2 0 0 6 ， 公路沥 青路面设计 规范【 s 3 蒋应 军著 重载交通水 泥混凝 土路面 M】 北 京 ： 中国科学 技术 出 版社 【 4 4 王松根， 等著 就水泥混凝土路面碎石化技术应用指南【 M 】 北 京 ： 人 民交通 出版社 5 】 廖卫东， 陈栓发， 李祖仲著 改性沥青混合料应力吸收层材料特 性 与结构行 为【 M】 北京 ： 科学 出版社 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m