水泥混凝土路面加铺沥青层技术

交通运输部科学研究院道路结构与材料研究中心

2012年3月水泥混凝土路面加铺

沥青层技术研究主要内容

一、概述

二、国内外研究现状

四、加铺设计过程

五、加铺层结构设计方法

六、工程案例

三、技术关键公路总里程高速公路总里程一、概述2010年底，有铺装路面191.80万公里，其中沥青混凝土路面54.25万公里，水泥混凝土路面达137.55万公里。路面维修养护工程量逐步增大养护技术需要进一步创新修复工作机械化程度低快通早强材料预防性养护措施缺失加铺时机的选择十二五目标国省干线公路路面铺装率达到95%以上，总体技术状况MQI达到80以上；高速公路平均路面使用性能指数PQI大于90，国省干线公路（高速公路除外）平均PQI大于80，且PQI值小于70的比重下降至12%以内积极推进绿色养护，推广水泥路面就地利用加强水泥路面养护新技术和新材料研发路面耐久性不足早期损坏：开裂、断板、错台、沉陷等原因路面结构与材料耐久性不足施工与养护质量控制不佳水泥混凝土路面养护技术1.传统养护技术：路面快速修补局部挖除加铺罩面2.水泥混凝土路面再生利用技术破碎稳压通行能力显著下降平整度降低行车舒适性降低行车噪声增大

为了满足交通运输日益发展的需要，提高道路服务水平，对旧水泥混凝土路面进行加铺改造已经成为我国公路建设面临的一项迫切任务!加铺水泥混凝土面层

水泥混凝土路面加铺改造方式加铺沥青混凝土面层行车舒适、施工方便、快速开放交通，又能够充分利用旧水泥混凝土路面的强度沥青加铺层与水泥混凝土层作为两种不同的材料和结构层组合在一起时，由于模量的不同，在受到荷载及温度应力作用时，两种材料将会产生不同的应力——应变状态，因此，在其界面会产生应变差和应力差，如果结构及材料设计不合理—层间粘结失效，加铺层脱落。

σ1，ε1σ1，ε1σ2，ε2σ2，ε2脱落严重στ反射裂缝目前，我国现行的规范明确规定要针对路面检查评定结果确定养护对策，安排大、中修或专项工程，对整个路段路面平整度、抗滑能力不足的，可采取罩面，铺筑加铺层，以恢复其表面功能。规范增加了旧水泥混凝土路面加铺沥青层这一设计内容，但没有较为成熟的理论分析及设计方法，主要是充分吸收国外经验，参照国外相关研究成果，结合我国交通荷载情况，以经验法设计为主。二、国内外研究概况近几十年来国外发达国家如西班牙、美国、法国、加拿大、澳大利亚、日本等国家先后进行了复合式路面技术的开发与应用研究，已分别铺筑了实验路与实体工程。河南开封至洛阳段高速、尉氏至许昌高速、京珠高速长沙至湘潭段，广西桂林至南宁高速、黄沙河至灵川段旧水泥混凝土路面改造中均采用了复合式结构型式。复合式路面研究应用

橡胶沥青复合式路面橡胶沥青复合式路面，最早始于20世纪40年代的美国，经研究发现，在道路工程中应用这种材料后，沥青路面的抗滑性能、抗磨损性能、疲劳性能和抗车辙性能有了一定的提高，如果是同样的道路设计寿命年限，橡胶沥青路面厚度至少可减薄1/2，可节约大量的建设费用，同时还可缩短施工工期。美国在室内试验研究和试验路研究的基础上，建立了一系列的橡胶沥青混合料性能指标，以及相应的试验评价方法，积累了大量的成功经验。橡胶沥青复合式路面我国对橡胶沥青复合式路面的应用研究，主要集中在橡胶改性沥青的加工工艺、橡胶改性沥青性能评价指标和标准、橡胶沥青混合料设计方法以及施工工艺这些方面。胶粉（40目）200～220℃190～210℃45分钟

超薄橡胶沥青磨耗层减薄加铺层厚度水泥混凝土路面橡胶沥青磨耗层加入橡胶（高弹性）与我国构建资源节约环境友好型社会及畅通平安出行环境方针政策相一致节省表面优质材料显著提高疲劳耐久能力保证路面结构承载能力

世界不同国家和地区都积极开展了复合式路面的应用研究，从国内外的工程实践应用研究来看，成功与失败各占一半。主要原因是结构组合及材料设计不合理、施工工艺问题。研究现状分析无材料选择依据无标准规范无成熟设计方法三无1、旧易水泥岸混凝舅土路据面状预况检拖测及碌评价２、棍加铺衫前旧承水泥怕混凝陆土路炉面病刮害处渡治３、丑水泥案路面扫和沥系青路氏面层桨间结称合４、语防治因旧水擦泥混制凝土舌路面正反射选裂缝翅的措贱施５、凝沥青谷加铺胃层厚江度的溉确定三、纤技术蛇关键1、加月铺前眉旧水己泥混丈凝土袜路面驼状况舞检测县及评片价路面碍破损游情况结构广承载辆能力行驶攀质量抗滑爆能力采用童目测投及仪船具量很测优良辩中次骨差采用女无破营损和善破损绣相结烧合的吃方法兼（FW蛇D或贝嫌克曼皂梁）优良树中次撑差断面吩类或誓反应泡类设焦备优良丹中次勺差摆式蚂仪优良测中次坊差２、腥加铺魄前旧网水泥叠混凝继土路死面病与害处棉治２、颗加铺侦前旧辰水泥俩混凝眠土路燥面病渠害处寇治加铺劫沥青墓层前童如果醋不对范旧水逮泥混维凝土趁路面忧进行腰表面论处理价，会务导致派层间粘尾结不摇够，肃加铺商后不鸟久就过产生则早期疏破坏修。３、洞水泥丧路面竟和沥汪青路剂面层倦间结静合４、义防治吃旧水登泥混庆凝土划路面简反射比裂缝坐的措拼施加铺宏维修杰改造方技术橡最大未的难牌点是睡防止船或减邪少水误泥混指凝土揪旧路影面的跃反射末裂缝脱。４、见防治垦旧水遍泥混会凝土坡路面萍反射阵裂缝蹦的措胜施反射糊裂缝匠是由析于原凉有的星旧水该泥混节凝土邮路面尿的裂桥缝在歪荷载辨和温无度的称作用衬下会龟扩展夏到沥露青面林层，痒而形线成的译一种马裂缝糊。反早射裂泛缝在紫许多旬寒冷仪国家示或地袖区如碎北美划、加告拿大严、日勤本、旨俄罗录斯、韵北欧饱以及落我国割北方早地区招非常僻普遍袍。反射裂缝４、怠防治千旧水缸泥混壶凝土斜路面龙反射艺裂缝俘的措居施反射壮裂缝可的存慎在会男极大汪地影皱响沥浙青加炎铺层饰的使准用寿滋命，挣不仅定影响跪行车汗舒适御性，仇而且势导致赵路面滔水下骂浸，恼影响辽到路谱基的慨强度凝与稳继定性冤。更互为重衣要的娱是，灿在行虹车荷预载反嫂复作线用和度周期肠性变列化环猎境温委度的禽影响温下，达常常滩使得臭裂缝亡迅速筑向四薪周扩晨展，惠大大牲缩短缘瑞了罩垄面层慕的使席用寿墨命。黎反射沾裂缝努是水霉泥路激面加例铺沥批青层稿面临娃的一糊大技旋术难尤题。４、娘防治牲旧水培泥混汇凝土泪路面喘反射郊裂缝杆的措集施目前数国内痛外对庭减少映反射活裂缝践的主边要方李法有酬：（１郑）使匀用防裤裂效娱果更尾好的沉面层鸣；（２帐）增粱加沥针青面谢层厚各度；（３尺）从挣结构捉本身谊入手诞防止痕和减夜少反摸射裂西缝(如采巴用碎采石化躲技术)；（４凑）设乖置应废力吸已收层握等。上述批方法林中有沿的造妹价偏月高，挽有的膝在设们计上读难度望较大描。而颂应力莲吸收孙层是堵一种酸造价食适中顶，阻诞裂效誉果良粮好的文方法观。４、伤防治有旧水范泥混辽凝土州路面编反射荷裂缝六的措奇施应力倘吸收惕层在庆路面顾结构踢中能狮依靠射自身顶的塑晓性变翻形来善吸收向应力栗。根克据断那裂力裁学的牺理论透，低尺弹性摸模量孝，高牌韧性萌的应恭力吸秩收层丧，可摧以缓翼解裂芽缝尖饥端的冻应力篇集中矩现象丑，因稿而能张起到会较明德显的荐防裂鸭作用萄。国变内外到对此哨类防廊裂措锅施开兔展了酬不少相试验华研究居，并政取得他了一富定的逝研究蜓成果予。常用议措施土工布土工格栅改性沥青层改性沥青砂细粒式沥青混凝土碎石封层碎石剧封层仙应力甚吸收慰层施狭工示溪意图高性议能应毯力吸怎收层截技术亮指标采用SB士S等聚应合物踩改性丑沥青软化愤点75～85娱℃车辙似试验锤动稳忙定度DS蚀≥2棵00深0次/m堤m小梁各弯曲逆试验同最大挤破坏胳应变εm斜ax佣≥3合50飘0u猴ε混合堵料级轮配需践专门闪设计牧，其愚中矿娘粉用谱量大绳于8%，油证石比8%。高性映能应展力吸释收层由于奶应力振吸收吊层沥捐青混融合料宁细集馆料多坐、沥且青用笔量多臣等特忌点，纯在配挎合比坦设计声方法糊上与存普通HM浅A存在楚较多廊不同灶之处折。除胡应满羡足普桌通HM立A的相帅关要矿求外亚，还粱应注粗意以说下几普点:（１俊）既杜能满寇足抵乱抗重边复车农辆荷骂载作剑用的遇疲劳狡性能礼的要鸭求，返又能使满足宗该层黎抵抗牲永久健变形醋的抗漠车辙睡要求嗽；（２肤）能女够防莲止水丈渗入练到路吼面结红构内醒部；（３能）施役工方稻便，慎易于蛾生产躁、拌修和以兆及摊汪铺压晶实。四、剩加铺怒设计价过程1.路面畏损坏片状况成调查订及评拔定2.旧水格泥混馅凝土绘路面鲜的修救复设美计3.最小枕加铺团厚度臂的计捞算4.道路茧纵断袍面设殊计5.沥青席混凝淘土加声铺层拿结构悲设计在车拔辆荷起载与非温度标应力睁作用拾下，颜旧水沟泥混降凝土仔板接臭缝处米，会欧产生肢垂直刚相对颈位移漫与水州平相插对位泊移，义从而免导致斯沥青京加铺异层内售产生哪较大抛的拉献应力搜与剪虫应力岗，引哀发反写射裂灵缝。设计熔控制化的指过标为稻因旧菊路面疤板的闲移动切产生轿的拉个应变财和因陷接缝财两侧洞不同口的竖磁向位但移造吉成的床剪应押变。该方额法力尖学概非念简书单清设楚，絮易于到接受鸭和应蓄用，贫但由北于该宝分析秘方法堂中作平了一爸些粗神糙的兔假定杨，从坏而并未不能代准确尝的分服析沥吐青加浴铺层渗中应亭力分坏布状驼况，栽无法拣考虑矩接缝品或裂咐缝处径的应库力集阅中对他罩面肌层反颠射裂矿缝的慰影响炎。AR宪E(哥Au塑st赏in摔R究es妖ea渐rc肥h拐En大gi后ne炊er骑s)法五、谜加铺脑层设男计方需法该法灰是一限种经抽验法蝴，认址为沥逝青加丸铺层扔的破恋坏原汗因是地行车夜荷载禁所引吴起的行接缝半处的注竖向总弯沉更差。佣设计模参数猴主要回考虑锡水泥副混凝漏土板扩长、缝接缝删宽度窝和层拐间处弹置措指施。陪层间怒处置府可设解置土悔工织窃物、认应力两吸收搏薄膜抽层、洪排水辩下封菊层或供对旧径水泥榜混凝衔土板度进行够破碎钥与稳臣定处长理。AI系(美国虏沥青移学会)法该法兔以弯庭沉差让为控狸制指钉标，侮给出续了简宜单的友图表鹿来确扰定罩颠面层艇的厚匙度，员虽然覆考虑坦了防悟反措含施在坛减薄缠罩面参层厚达度方孤面的腹影响颤，但忙没有尊给出远定量岁的关绣系。五、艳加铺蓄层设嗽计方旗法AA越SH哨TO法AA的SH普TO设计锦法是揭迄今肉为止雕较完借善的把经验阴设计达方法恒，是令基于鸣等效屋结构抵数来微确定逐沥青湿加铺弱层的渠厚度替，具迟体内浩容包短括可行退性研预究、旧水汪泥混衣凝土贞板的术处理、防反欧措施窜的选滑择和厚度最计算等。AA伪SH欧TO经验累设计覆法是以新收建水道泥混合凝土励路面敲设计撞方程潜为基习础，考柏虑旧塞路面瞧的剩榴余寿叹命，箩对影炎响路步面使夹用性恢能的铺其他傲因素巷也作析了较其全面冒的考舞虑，怖并引蹈入了烫可靠害度的摔概念革。此消法设热计概冬念明构确，谢易于护操作糠，但疑它没定有考膏虑防警反措率施对算路面充使用拐性能强和罩井面层珠厚度董的影缸响。五、口加铺绪层设卖计方蠢法工程宾案例原路闹面结膊构示挖意图随着疏周边年道路旦网络摊的不州断完菜善，锁人民携生活六水平渴的提填高，丈乘客堤对于晓行车乳舒适抱性的障要求狐越来册越强分烈，码水泥墙路面蒙舒适中性差超的弊荷端逐输渐体循现，辛为了池满足恳乘客姻舒适灰性的厌要求论，同朵时提拆高高布速公住路的端服务源质量域，对少原路灿段进杆行加愉铺沥驴青混筋凝土强改造额设计墓。一、银工程盯概况二、茄设计盒依据（一刺）交矿通调改查与术分析三、到原路承面状街况及我总体忌评价交通来流及沈交通突组成轴重美超载洽状况（一谁）交息通调挨查与克分析在过司去5年，匠交通展量持椅续增议长，兵在全井部车炒辆中捆，一背类车白、四辉类车梦、五坑类车做增长工速度啦较快匆。20派06年至20领11年，闻五类缠车年孙平均拼增长躺速度僻达到31屿.巾9%，远睬远超跟过国傲内一至般地奸方公么路交尿通量凤增长袖速度潜。交通叙量预粱测（一呈）交心通调展查与舞分析根据华方案巧设计富中的吃车型靠分类泽及超舞载比乏例，输利用AA路SH胁TO中的么轴载徐换算甲系数翼对各善类车葡辆进特行轴乎载换狸算，题得到耀设计智基准损期10年的单累计涂标准越轴载欢作用面次数心为43耀27轻.乐2万次盯。（二朱）路席况评闪估评价读指标路面市行驶腾质量碑评价从上吸述数烈据可尿以看渡出，RQ学I评定页为“饮优”胸等级辱的占3%，评范定为框“良蒙”的榴占59以%，评偶定为撕“中吹”的送占33剑%，评警定为岂“次狮”的截占5%，评苗定为逢“差失”的腰无。甲因此辛，路行面状援况多微处于皇优良昨状态秧。平整征度指愁数从以胁上图楼表可膛以看封出，的主车款道国蕉际平爆整度投ＩＲ暂Ｉ百穗米均名值主薪要集道中在2-淡5鹊(m狡/k理m)之间压，部歼分路拌段Ｉ严ＲＩ>3绳.希5渠(m沾/k旋m)，其尤中优公、良梨比例耽占50蜓%，中夹次差待比例蛾占50黄%。路面消破损拔情况破碎江板微细悬网状回裂缝路面搬破损霞情况横向境裂缝纵向份裂缝路面瞧破损光情况角隅绪断裂错台路面奥破损叨情况接缝优料脱损落超高去路段观唧浆通过涌现场桑采用剑贝克宁曼梁膨对超怪车道剩的砼雹板角拥进行移脱空绑检测毙，共竿检测旺了21苍70块，债板角晋弯沉混值达钟到20杰(荣0.浊0众1m蠢m)的共19萄4块，贺占检衡测数句量的6.阻1态%。由脊于贝叫克曼燃梁弯信沉检汉测是糕抽查闷，每考三块猜板检骄测一网块板吊，由显于对匀病害饶板不抚进行歌检测炕，因狱此实绩际脱哄空比吸例应科该加甜上病荐害板村，计垂算得昆到的店脱空小比例过为16押.晋6%。路面趁结构宪情况基层棋顶面瞎当量剩回弹怨模量银（MP进a）通过当钻芯杀及FW织D弯沉载检测搂，得构如下膛检测录结果获。A线方吧向共穗检测10唱0块板往，基妙层顶起面当城量回邮弹模类量平化均值金为39题7M柱Pa，最患大值坝为10斜82趟MP孔a，最鸡小值驴为11承7M脂Pa，标拐准差置为16模0M绑Pa；B线共牌检测10浮0块板清，基貌层顶货面当弹量回尤弹模捕量平抄均值金为44秆0M笛Pa，最肿大值昆为85迷4M侄Pa，最扭小值港为10帜8M驾Pa，标缠准差拳为15甚5M泊Pa；从筝抽检件测结来果来震看，A、B线错态台、作横缝飘、填萌缝料标缺损端、纵霜裂病废害砼踏板的暴基层爽顶面师当量钳回弹家模量蚁均值挡低于咬平均拌值。主要止结论虚及原莫因1、勘蹄测结批论(1纤)加铺毅路段逮水泥技混凝怠土路厘面各台结构宪层的冷厚度爽、强周度均轻能满贞足设臂计要夹求，波路面街结构益承载盆力按牛照标撑准轴邀载可盛满足蹄设计站年限觉的使婆用要符求。(2虑)路面醉平整格度优肠良率和比率互较小花，仅帖占50意%，通校过加确铺沥恼青混鸭凝土钥可以威有效由改善火其平缎整度廉。(3炊)路面垃病害听板较弹多，马断板稳及重扎裂缝意板总著数为61田5块，则主要葱病害趴类型围为破行碎板宰、横迎向裂线缝板败，有朗少部处分的减纵向看裂缝磨板、查角隅闲板；粗同时招轻裂仿缝板绿发展荒速度庄较快皆。根亦据脱蝇空检勉测资迫料，吴考虑牌病害听板为农脱空杠板后彼，板绪底脱恰空率绵为16厅.6颈%。主要桶结论缠及原鞠因2、破假损原宝因(1侮)一般亡路段农路面培破损漂。根包据检漫测资缎料，消比较幸严重袍的纵自横裂尤缝板总的基件层当轻量回间弹模颜量均虎较低汤，因彼此，溪接缝更料脱贷落及探张开遣，排巨水系遭统的轮堵塞胖造成馆唧泥链脱空杆，在拨水和带重车液的作洪用下脱发生下断裂洽破坏窗。(2牵)超载执严重渔，通伶过测犯量超皇载车们的轴嗽重可迷知，搁部分枯车辆雷严重泡超载备，超万载达禁到了4.歪77倍，停超载愉的存务在对姐路面述正常熄使用哨产生氏严重逢的影知响。(3粗)交通惜量增冒长较贿快，言通过凯计算采，年傻增长女率在15妈%以上驶，繁乡丰重的省交通拉量对字路面霜带来循了严洪重考僚验。(4暖)加铺禾路段活处于惭山岭灵重丘但区，看雨季田跨度碗时间知长，剩雨量诊充沛羞，雨歌水是全造成掩路面鲁损坏酷的主页要原头因。根据咱理论设分析酒及使邪用经茫验，侨加铺兆段路怀面结衡构选替用2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