沥青加铺层改造旧水泥混凝土路面的研究

沥青加铺层改造旧水泥混凝土路面的研究我国水泥砼路面始建于六十年代中期，八十年代以来，水泥砼路面在全国迅猛发展。总里程由1980年的1600km，飞速上升到1993年的28049km。目前，我国现有的水泥砼路面，有相当一部分已接近或超过设计年限，有的虽未达到设计年限，但由于交通量剧增，汽车轴载日益重型化或设计、施工等方面的原因，而出现路面损坏、使用品质下降的情况，影响了道路的使用功能，面临着修复工作。与沥青路面相比，水泥砼路面的修复比较困难，可采用的大修措施有三种：加铺沥青砼面层、加铺新水泥砼面层和翻修。由于沥青加铺层能有效地改善旧水泥路面的使用性能，同时充分利用旧水泥路面，造价低，施工方便，且对交通、环境影响小，因此在国内外旧水泥路面改造工程中应用最多。然而沥青加铺层中迅速发展的反射裂缝往往缩短了加铺层的使用寿命，如何控制反射裂缝的产生的时间和扩展的速度至今仍是一道难题。目前浙江省很多水泥砼路面正处于维修、待修状态，旧砼路面行车舒适性差，车速难以提高的状况是目前急需解决的问题，然而至今仍没有行之有效的改造方法。本文针对旧水泥混凝土路面加铺改造，运用新技术、新材料，用沥青加铺层改造旧砼路面的方法和理论进行研究，力图找到符合国情、切实可行的改造措施。一、国内外改造方案综述采用沥青面层作为旧路面的加铺层是一种典型的补强方法，这种形式的路面结构能吸收两种材料的优点，“刚柔相济”，即旧水泥砼提供了稳定、坚实的基层，沥青路面提供了一个摩阻系数较高、平整度好的面层，大大改善了路面的使用性能。然而这种复合结构涉及刚性、柔性两种路面结构形式，不仅材料差异大，而且旧路面板上存在接缝和裂缝，及错台、脱空等损坏现象，使得复合结构中奇异部位突出，这就会在罩面层对应于旧路面板接、裂缝的位置上出现反射裂缝。反射裂缝本身对罩面层的使用性能影响不大，但环境因素的负效应(雨水、氧化)常常使裂缝迅速扩散，从而缩短罩面层的寿命。为了减少反射裂缝的数量和减缓反射裂缝的发展速度，60年代起国外即展开防治沥青加铺层反射裂缝的研究。我国自80年代以来也进行过诸多研究，这些研究主要集中在针对控制反射裂缝产生和发展的力学分析上，并提出了一些防反措施，涉及整个路面结构，这些措施大致可分为三类：改善沥青罩面层性能、设置中间夹层和增设补强层。1改善罩面层性能主要是为了提高罩面层的变形能力和抗拉强度，从而抵抗或消散行车荷载产生的应力，常用的方法有：应用改性沥青或在混合料中加入纤维；增加面层厚度；在罩面层下部应用加筋材料。如：美国在Michigan、California等州采用加筋沥青砼来增加面层的抗拉强度，从而防治由于旧水泥板的移动而引起的开裂。Michigan州的试验证明钢筋网能有效地控制反射裂缝的产生，但这种效果在California及澳大利亚的试验中并不明显。英、美的研究认为增加罩面层的厚度能在一定程度上减缓反射裂缝的出现，但并不能抑制反射裂缝的产生。原205国道南无推挤等病害，运行情况良好。104国道绍兴境内，老路修于72年，20cm砼路面，下设3cm砂垫层。1995年8月改造，在旧路面上增设15cm水泥稳定级配碎石，再铺5+4改性沥青混合料。使用1年后，出现明显反射裂缝。G107线郑州境686K+850～697K+045段，信阳境950K～991K段及G310线开封境483K～498K段共66km旧砼路面，于97年初进行处治，方法为：将原砼路面严重破损板块破碎成40×40cm小块取出并对原路面基层进行处治，再将破碎后的砼块摆在其上，然后灌缝将砼块联接成一个整体。同时对全部裂缝唧泥(脱空)板块进行压浆稳定，最后加铺18cm的水泥稳定碎石基层加7cm沥青面层。至98年元月路况良好。综上所述：⑴国内外对旧砼路面加铺改造仍处于研究、试验阶段，至今仍未有一个效果非常令人满意，施工工艺可行且具有明显的技术经济效益的防治措施。由于各种条件的差异，相同的方法有时甚至得出相反的结论。⑵国内外的研究表明，彻底消除反射裂缝是不经济的、不现实的，加铺层采用防反措施目的是控制开裂，而不是消除开裂。所有的防反措施只是尽量推迟产生早期裂缝的时间和一旦产生裂缝后，如何减缓其向上面层发展的速度，从而达到延长其使用寿命的目的。⑶改造中，处治原砼路面很重要，尤其在传荷能力较差的接缝处，板下脱空能否有效地处理是关键。⑷所有的土工织物或网格防治水平位移比剪切位移更有效。不论是加筋还是应变消散类措施，当应用于传荷能力很差的路面时，任何薄层沥青类罩面对防治反射裂缝都显得无能为力。⑸为了有效地改造旧水泥砼路面，改善路面使用品质，应从提高面层、夹层性能，处治好旧板块、基层等多方面考虑改造方案。二、改造步骤⑴旧水泥砼路面路况调查与评价；⑵沥青加铺层施工前旧砼路面修补措施研究；⑶通过室内外试验并结合改造路段实体试验，提出合适的路面结构、沥青品种及混合料配合比设计原则；⑷通过试验路研究油毡、土工布、玻璃格栅等路用新材料在旧水泥砼路面改造中的应用及施工工艺；⑸沥青砼加铺层的受力分析