水泥混凝土路面改造方案分析

賈富貴

（青海交通職業技術學院交通土木工程系，青海西寧 810003)

近年來，道路交通量迅猛增長，一批早期修建的地方道路和高速公路已相繼進入了養護和改造階段.以水泥混凝土路面為主導的剛性路面，因方便、經濟、水泥來源豐富在整個公路中占據較大的比重.水泥混凝土路面從小裂缺邊到斷裂破損，日益影響到公路的通行能力.如何在原有的道路基礎上進行改造，提高其路面強度、平整度、行車舒適度，從而全面提高道路的路用性能，正成為現在的公路建設者們思考和探索的重點.

1 水泥砼路面的缺陷及產生的危害

1.1 水泥砼路面的缺陷

水泥砼路面的缺陷可以分為表面缺陷和大缺陷2種類型，表面缺陷主要表現為小蜂窩、麻面、露石、砂斑、砂線、離析、龜裂等；大缺陷表現為蜂洞、開裂、脫空、沉陷、肯邊、斷板、滑移、錯臺等.

1.2 水泥砼路面破壞產生的危害

水泥砼路面產生缺陷后不及時進行修復,在重型車輛反復的碾壓下,會使砼路面進一步破損,表面平整度受到嚴重影響,行車不順暢.如果再遇雨雪侵蝕,基層和路基會因含水量過大導致強度降低,甚至引起路基路面水毀,還會導致形車困難以至堵車,極易引發交通事故.

2 水泥砼路面的一般處治方法

路面板局部出現缺陷的處治方法有：a)挖除整塊砼板塊重新澆筑砼；b）在裂縫處灌注環氧砂漿；c）當裂縫深度較深時，可采用以甲基丙烯酸酯等有機化合物為主劑的漿液灌入裂縫內.基層出現缺陷時的處治方法有：a）挖除路面補充填筑基層，澆筑砼路面；b）在砼面板上鉆孔,用灌漿法灌注水泥砂漿或灌注環氧糠酮、聚氨脂等膠凝材料補強基層.

路基出現缺陷時的處治方法有：a)采用普通的換填法換填壓實，澆筑砼路面；b)采用深層灌漿法，灌入砼砂漿；c）用適量固化劑、增塑劑、促進劑的樹脂漿液貫入路基內快速凝結固化路基，加強路基強度.

3 水泥砼路面改造成瀝青砼路面

3.1 瀝青砼面層的控制

1）舊水泥混凝土板處理.舊水泥混凝土板受溫度變化影響大，而且舊路面板存在接縫和裂縫，并常常伴有錯臺、斷板、啃邊、沉陷、脫空等損壞現象，使得復合結構中奇異部位尤為突出.以舊水泥混凝土路面作基層，應具有足夠的強度與適宜的剛度.瀝青混凝土路面屬柔性路面，面層的強度直接取決于基層的強度，基層強度不足將直接導致面層的破壞.縱觀國內水泥混凝土路面上瀝青混凝土加鋪層設計，最關鍵的問題是要對舊水泥路面板的處理.首先，對其使用狀況進行全面徹底的調查，對出現的路面病害、部分結構承載力不足等進行深層次的分析.一般通過人工調查對舊水泥路的病害按段落樁號進行統計，采用探地雷達、彎沉儀對混凝土板的脫空和其結構層的均勻情況、路面承載能力進行檢測評價.尤其在傳荷能力較差的接縫處，板下脫空影響重大，必須對水泥混凝土路面的處治給予高度重視.其次，針對不同種類的病害進行有效的處理.對邊角破碎損壞較深和較寬的路面，先用切割機切除損壞部分，然后澆注同標號混凝土；對破損較淺、較窄的，可鑿除5 cm以上，然后用細石拌制的混凝土混合料填平；對發生錯臺或板塊網狀開裂，應首先考慮是路基質量出現問題，必須將整個板全部鑿除，重新夯實路基及基層，澆注同標號混凝土；對于板塊脫空、橋頭沉陷、板底不均勻沉陷及彎沉較大的部位，鉆穿板塊，然后用水泥漿高壓灌注處理.

2）反射裂縫的防治.反射裂縫是指下層混凝土板的接逢或裂縫，由于溫度和濕度的不斷變化與車輛荷載的反復作用，在加鋪層的相應位置上產生裂縫.就瀝青混凝土路面開裂的原因，可分為2大類，即荷載型裂縫和非荷載型裂縫.根據反射裂縫的機理，主要應從結構和材料兩方面進行考慮.面層厚度應保證超過10 cm，可有效防止受拉疲勞產生的裂縫，還可以降低車輛荷載引起的剪應力.材料中適當增加瀝青用量，減小混合料空隙率，可延緩裂縫的擴展.設計采用應力吸收層，可用APP改性瀝青油氈、鋪設玻璃纖維格柵加強混凝土的抵抗差動位移 （剪切強度）的能力.此外，加強施工控制，保證在制備瀝青混合料過程中不使瀝青老化和加強碾壓，使瀝青混合料達到高的密實度，都有助于減少反射裂縫.

3）瀝青混凝土加鋪層厚度控制.瀝青混凝土加鋪層厚度由行車荷載和防止反射裂縫2個因素控制.舊水泥混凝土路面作為基層，強度較高，其上鋪筑瀝青混凝土結構層，強度滿足行車荷載需要，關健是防止反射裂縫的產生.因此，設計厚度標準應與一般的瀝青混凝土路面設計一樣，在滿足承載能力的前提下，路面結構層厚度應有良好的水穩定性和高溫強度，瀝青混凝土面層應滿足使用功能的要求，加鋪層厚度首先要滿足原路面縱向線型，同時為避免過多的破碎和替換混凝土板，考慮舊路局部地方下沉、部分板翹曲、舊路路面橫坡度變化等情況，注意將調坡與路面現有承載力調查法相結合.舊路改造一般采用兩層密實型瀝青混凝土結構，瀝青混凝土面層的最小厚度為8～10 cm比較理想，一層為最小厚度5 cm的瀝青混凝土整平層，一層為4 cm左右的抗滑表層，實現與其他瀝青路面一樣，具有良好的平整度、構造深度和密實度等.

4） 瀝青混凝土面層材料的選擇.生產瀝青混凝土所需材料為瀝青、石料、填料.關鍵的材料瀝青要選重交通道路石油瀝青、改性瀝青，其性能、指標必須符合高等級路面施工要求.集料在瀝青混合料中起到一個整體骨架作用來抵抗路面的變形，集料本身的強度特性、集料與瀝青的粘附性、集料的棱角性和集料的級配對瀝青混凝土路面的強度、高溫穩定性和水穩性起決定性作用.石料應結合當地的地材情況，根據路面的使用性能和要求確定.要采用優質石料用先進的錘式破碎機生產.控制石料中的扁平狀含量，扁片顆粒含量多會增加石料的表面積和瀝青用量，也會降低混合料的抗形變能力.一般選破碎面較多、扁平顆粒較少的石料，并且必須達到潔凈、無雜質、無風化，具有良好的顆粒形狀，抗壓強度應不低于三級，壓碎值小于25%，與瀝青材料粘結力不低于三級.礦粉要潔凈、干燥、無雜質，有30%能通過0.074 mm篩，親水系數小于1.0，外觀無團粒、結塊.砂的細度模數為2.3～3.0，含泥率小于1%.

5） 提高瀝青混凝土路面的抗滲性能.要保證路面結構的水穩定性和耐久性，預防水破壞是至關重要的.因此，應將路面抗滲性能作為一個重要指標來控制.尤其是粘附性有利于提高抗滲性.采用改性瀝青、摻加抗剝落劑、在礦粉中摻加一定量的水泥，對抵抗剝離以提高瀝青混合料水穩性都有明顯效果.但要注意不同抗剝落劑與各種石料之間的匹配問題.當選用摻加水泥時，應注意確保施工實際摻加劑量的準確性.此外，要選擇適當的級配范圍，提高瀝青用量及提高4.75～9.5 mm規格集料的用量相應地都可以提高混合料的抗滲性能.

3.2 水泥砼路面改造成瀝青砼路面的方案

1）沖擊法壓實法.用專用機械對水泥砼路面進行強烈沖擊并施以剪切力，使砼面板出現網狀斷裂，并用壓路機進行重新碾壓，在破碎砼板上澆筑半剛性基層和瀝青砼面層.此方法需要專門的沖擊機械，沖擊后對路面以下路基結構物會產生一定的沖擊影響.

2）鉆孔破碎法.用普通的鎬頭機對砼面板每隔30～40 cm鉆一個孔，并使每個孔之間產生裂紋，在孔內撒上小石子，用大型壓路機進行碾壓，在其上鋪筑半剛性基層和瀝青砼面層.此方法砼面板破碎不夠徹底，留有隱患.

3）破碎再生利用法.將原有水泥砼面板利用人工或機械破碎為0~37.5 mm的碎石，經振動篩篩分后產生三種再生集料，代替天然石料用于半剛性基層中，再把摻有再生集料的半剛性基層鋪筑在破除砼面板的路基上，然后鋪筑瀝青砼面層.此方法可在缺乏石料或基層材料級配不良的地區廣泛使用，但需要專門的破碎場地，再生集料須有一定的抗壓強度.

4）鋪土工布法.保留水泥砼面板，在上面鋪設完整的土工布后鋪設瀝青砼面層.此方法工藝簡便，材料經濟便捷，適用于交通量較小的公路上，交通量較大時會產生反射裂縫.

5）鋪玻璃纖維格柵法.保留水泥砼面板，在上面鋪設玻璃纖維格柵，再鋪筑瀝青砼面層.玻璃纖維格柵改變結構受力分布，在荷載和溫度的作用下，使加鋪層下面的拉應力降低，從而提高瀝青面層的抗疲勞性，延遲裂縫的發展，推遲結構的破壞.此方法施工工藝簡單，施工中需購買專業材料，鋪設玻璃纖維格柵須嚴格防皺.

6）鋪聚脂纖維布法.保留水泥砼面板，在面板的伸縮縫上沾上瀝青膠水，鋪設聚脂纖維布后再鋪設瀝青砼面層.此方法可在各種基層與面層的接縫上鋪設，適用于交通量較大的公路，施工時因材料輕盈易皺需小心鋪設.

7）鋪防裂貼法.保留水泥砼面板，在面板的伸縮縫上沾上專用膠水，鋪設防裂貼后再鋪設瀝青砼面層.防裂貼抗拉性能較強，適用于交通量較大的公路，鋪設時砼面板需平整、干凈，面板之間高底左右不宜錯位太大.

上述幾種砼路面的改造方法在青海省省道各改造試驗路段中均取得了較好的效果，并已逐步推廣使用.

目前公路交通流量的快速增長帶來了路面的大量損毀，如何改造現有的水泥砼路面既關乎建設成本，也關乎工程質量.通過上述幾種砼路面的改造方法的比較分析，拆除重建并非唯一的改造方案，應用新技術、新材料，最大限度地利用原有水泥砼路面板進行改造，可以降低工程造價、縮短工期、減少廢棄物污染.

[1]JTJ034-2000，公路路面基層施工技術規范[S].

[2]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].

[3]JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技術規范[S].