舊水泥混凝土路面瀝青混合料加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、舊水泥混凝土路面瀝青混合料加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計肖 文 , 高建虹(深圳市市政工程設(shè)計院 , 廣東 深圳 518035摘 要 結(jié)合 107國道 (寶城段 改造工程的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計 , 介紹舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的結(jié)構(gòu)設(shè)計 。 關(guān)鍵詞 水泥混凝土 ; 路面 ; 瀝青混合料 ; 加鋪層 ; 結(jié)構(gòu)設(shè)計 ; 病害處理中圖分類號 U418. 8 文獻標識碼 B 文章編號 1002-1205(2003 02-0076-02Design of Asphalt Mixture Overlays on Concrete P avementsXIAO Wen , G AO Jian 2hong(Shenzhen Ins

2、titute of Planning , Shenzhen , G uangdong 518035, P. R. China K ey w ords C oncrete ; Pavement ; Asphalt mixture ; Overlay , Structural design ; pretreatment 水泥混凝土路面在使用過程中 , 由于種種原因 , 路面出現(xiàn)不同程度的破損 , 在舊水泥混凝土路面上 加鋪瀝青面層是一種比較常用的 、 有效的舊路修復(fù) 技術(shù) , 它具有工期短 、 對交通影響小 、 節(jié)省投資 、 修復(fù) 后路面服務(wù)性能好等優(yōu)點 。 綜合以前瀝青混合料加 鋪層路面使用狀況

3、 , 其主要問題是加鋪瀝青層中容 易出現(xiàn)擁包 、 反射裂縫 、 坑洞等缺點 , 這對修復(fù)后路 面的使用品質(zhì)和使用壽命影響很大 。 目前國內(nèi)對在 舊混凝土路面上加鋪瀝青面層研究較少 , 還沒形成 完整體系來指導(dǎo)設(shè)計和施工 。本文結(jié)合 107國道 (寶城段 改造工程 , 介紹在舊水泥混凝土路面上瀝 青加鋪層的結(jié)構(gòu)設(shè)計 。1 工程概況107國道在深圳市寶慶區(qū)境內(nèi)全長 32km , 東南 端通過南頭聯(lián)檢站接特區(qū)內(nèi)北環(huán)快速路和深南大 道 , 并依次穿過新安 、 西鄉(xiāng) 、 福永 、 沙井 、 松崗各鎮(zhèn) (辦 , 是深圳西部主要的對外通道 , 也是寶安區(qū)內(nèi)西 部組團間的主要聯(lián)絡(luò)道和過境為主的貨運干道 。 本

4、 次改造范圍是南頭聯(lián)檢站至西鄉(xiāng)大道段 , 全長為 5. 4km 左右 。 現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)為剛性路面罩 5cm 中粒 式瀝青混凝土 , 原罩面層基本在不同程度上都發(fā)現(xiàn) 了早期損壞 , 如油包 、 車轍 、 脫皮 、 剝落 、 坑洞 、 裂縫等 現(xiàn)象 , 同時舊水泥混凝土路面在長期使用過程中 , 出 現(xiàn)表面脫皮 、 麻面 、 破損 、 斷裂 、 沉降等病害 。深圳市地處亞熱帶海洋性氣候 , 年平均氣溫為 22. 2 , 極端最高氣溫為 38. 7 , 極端最低氣溫為 0. 2 , 主導(dǎo)風向夏季多為南風 , 冬季多為東北風 , 多年平均降雨量為 2000mm , 平均相對濕度為 80%。 交通荷載組成特

5、點 :近年來該路交通量迅速增 長 , 目前日交通量達 65000輛標準軸載 , 且有占較大 比重的大噸位集裝箱車輛 , 屬特重交通輛道路 。 全線按雙向八車道設(shè)計 , 計算行車速度為 60 km h , 路面設(shè)計荷載為 BZZ -100標準 , 橋梁設(shè)計荷 載為汽 2超 20、 驗算荷載為掛 2120。2 路況調(diào)查在鏟除原 5cm 罩面層后 , 對全線 3. 33km 舊水 泥混凝土路面損壞狀況進行調(diào)查分析 , 舊水泥混凝 土路面存在表面光滑 、 破損 、 斷裂等病害 , 同時采用 落錘式彎沉儀 (FW D 對全線進行動態(tài)彎沉測定 , 通 過對接縫兩側(cè)的彎沉值分析確定混凝土板的傳荷能 力和混凝

6、土板是否脫空 。 路面病害 , 見表 1。3 加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計要求綜合表 1原罩面層的病害情況 , 舊水泥混凝土 面板在病害處治后達到規(guī)定的接縫彎沉差和基層綜 合模量的基礎(chǔ)上 , 瀝青混合料加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿 足以下要求 , 以保證加鋪層在設(shè)計期限內(nèi)的使用性 能和耐久性 。第 28卷 , 第 2期 2003年 6月中 南 公 路 工 程Central S outh Highway EngineeringV ol. 28,N o. 2 Jun . , 2003收稿日期 2002-12-01表 1 路面病害調(diào)查病害位置 病害現(xiàn)象 病害原因k0+0000+260局部油包、 脫皮 原瀝青層油量過大 ,

7、瀝青 層磨損嚴重0+474. 5 瀝青層罩面層出現(xiàn)龜裂橋頭路面接縫沉降0+5800+600 20m 范圍內(nèi)出現(xiàn)縱橫反射裂縫原水泥混凝土路面強度不 足 , 局部出現(xiàn)網(wǎng)裂0+6401+450 局部油包、 脫皮、坑洞原瀝青層油量過大1+5601+880 原瀝青層出現(xiàn)橫向推移、 車轍原瀝青層油量過大與舊混 凝土路面結(jié)合不良2+000 瀝青層罩面層出現(xiàn)龜裂原瀝青層在舊混凝土路面 縱、 橫縫處沉降差異造成2+2052+920 局部油包、 脫皮、坑洞原瀝青層油量過大與舊混 凝土路面結(jié)合不良3+250 瀝青層罩面層出現(xiàn)龜裂管涵接縫處3+330終點 為新建路面 為減少道路兩側(cè)拆遷改線 a . 增強表面抗滑性和提

8、高路面使用的耐久性 。 特征指標 :構(gòu)造深度 。從集料選擇和級配組成設(shè)計 入手 , 提高表面抗滑性和路面使用的耐久性 。 b . 加強高溫穩(wěn)定性 。即具有較強的抗車轍能 力和抗擠壓破壞能力 , 不使車轍過深而影響交通安 全 。 考慮到深圳地區(qū)的氣候環(huán)境 , 最高氣溫達到 38. 7 , 對高溫穩(wěn)定性提出了較高要求 , 要求采用 高粘度瀝青 、 優(yōu)質(zhì)礦料和最佳瀝青用量的高性能瀝 青混凝土 , 同時施工時避免離析 , 加強壓實達到要求 的空隙率 。 特征指標 :動穩(wěn)定度和永久變形 。 c . 防止水損害問題 。深圳地區(qū)年降雨量達到 2000mm 以上 , 屬于多雨地區(qū) 。瀝青路面早期損害 的一個重

9、要因素就是水的影響 。因此 , 要求瀝青必 須與集料牢牢地粘結(jié) , 評價加鋪層瀝青混合料水穩(wěn) 定性的特征指標有 :粘附性 、 抗剝離性能 ; 同時采用 防水結(jié)構(gòu)層設(shè)計 , 有利于排水和防止自由水滲入下 面結(jié)構(gòu)層 。d . 防止泛油問題 。 瀝青路面的泛油 , 將影響路 面的使用性能 , 降低抗滑能力 , 并引起其他路面病害 的產(chǎn)生 。 因此 , 從設(shè)計和施工上綜合各方面因素確 定最佳瀝青用量 。e . 延緩和減少反射裂縫 。實踐證明 :舊水泥混 凝土路面上瀝青加鋪層產(chǎn)生反射裂縫是無法避免 的 。 為此 , 在舊水泥混凝土板處治好的基礎(chǔ)上 , 采用 優(yōu)質(zhì)瀝青混合料 , 并從加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計中 ,

10、采取防裂 措施 , 以減少和延緩反射裂縫的產(chǎn)生 。 4 瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)方案在參照已有實體工程 、 專家評審意見和理論分 析基礎(chǔ)上 , 根據(jù)加鋪層的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 , 從多方面綜 合比較確定 。a . 上面層瀝青混合料類型的選用 。為了延緩 和減少反射裂縫的產(chǎn)生 , 提高面層抗滑性 , 要求上面 層瀝青混合料具有極好的高耐久性和高抗永久變形 能力 、 優(yōu)異的抗拉抗剪性能 、 良好的透水性 (路面不 易積水 , 選用 (S M A -13 瀝青瑪蹄脂碎石混合 料 。b . 下面層改性瀝青混凝土類型的選用 ?？紤] 到下面層的一個重要作用是延緩舊水泥混凝土路面 的反射裂縫 , 而反射裂縫是由于下面層在接

11、縫或裂 縫附近的位移引起接縫 、 裂縫上瀝青加鋪層出現(xiàn)應(yīng) 力集中所造成的 。 良好的改性瀝青混凝土下面層提 高抗變形能力有利于延緩反射裂縫的出現(xiàn)和擴展 , 同時為防止道路水損害 , 選用 AC -20I 密級配改性 瀝 青混凝土 。 設(shè)一層改性瀝青砂 (厚度小于 2. 5 mm 進行養(yǎng)護 , 寬度為 90cm 。c . 脹縫和工作縫施工工藝 。 首先將縫兩側(cè) 0. 5 m 范圍內(nèi)的路面鑿掉 5mm 后清除干凈 , 并清除縫中 (距路表 4cm 以下深 和周圍的雜物 , 然后用改性瀝 青砂填縫 , 填高出路面 2mm , 再沿縫兩側(cè) 50cm 寬 (全寬 100cm 用改性瀝青鋪平 (與現(xiàn)狀路面

12、齊平 , 用手動滾筒壓實 。d . 其它技術(shù)要求和措施 。 為使舊水泥混凝 土路面與瀝青加鋪層更好結(jié)合 , 舊水泥混凝土路面 用機械銑刨 2cm , 并清掃干凈后用水清洗二遍 , 待自 然干燥后再進行下一工序施工 ; 舊路面病害處 理 。 麻面 、 嚴重脫皮路面的處理 , 將麻面 、 嚴重脫皮 處雜質(zhì)清除清洗干凈 , 然后再灑上改性瀝青一層 , 用 量為 0. 60. 8kg m 2, 用改性瀝青砂補平 (厚度小于 0. 5cm ; 破碎的水泥混凝土板的處理 , 先將原破碎 的砼鑿除干凈 , 清除后 , 重新澆注 35#水泥砼補平 。 接縫啃邊 、 自由邊斷角的處理 ; 對損壞較深或較寬的 路

13、面 , 采取先鑿掉深度至少 10cm , 然后重新澆筑 35#水泥混土 。破損面較淺和較窄的 , 采取先鑿掉 深度 5cm , 然后用改性瀝青砼填平壓實 ; 原路面水泥 砼板脫空處理 , 在脫空部位水泥砼板上鉆 <30mm 孔二個 (鉆穿砼板 , 間距 0. 81. 5m 。然后用 20#高強水泥砂漿高壓灌注 , 注滿為止 ; 斷板裂縫處理 , 對斷板裂縫 , 先清除裂縫部位的砼 , 然后澆注高標號 (下轉(zhuǎn)第 80頁 以 , 應(yīng)該在施工前采用施工用水復(fù)核設(shè)計配合比 。 當然 , 如果施工用水為飲用水或者與設(shè)計用水一致 時可以直接采用 。1. 5 粉煤灰摻和問題粉煤灰的摻和主要是為了提高水

14、泥混凝土的和 易性 , 以及大體積砼施工時降低水化熱作用 。經(jīng)過 很多次試驗發(fā)現(xiàn) , 適量地摻加粉煤灰能提高砼的抗 磨能力 , 對于超量摻和 , 則要注意是否會引起強度降 低 , 對于同時又摻加了緩凝劑的水泥混凝土 , 則要注 意凝結(jié)時間問題 , 該類水泥混凝土的凝結(jié)時間很長 , 特別是氣溫很低時 , 出現(xiàn)成型后 48h 后仍不完全硬 化的現(xiàn)象 , 且其早期強度也特別低 。這點對于施工 環(huán)境不允許砼緩凝時間過長時尤應(yīng)注意 , 否則很容 易引起工程質(zhì)量問題 。1. 6 水泥混凝土配合比設(shè)計時的控制指標問題 由于現(xiàn)在施工工期要求很緊 , 如果完全按照規(guī) 范 1要求先正交試驗 , 水灰比間隔為 0.

15、 05成型三組 試件 , 根據(jù) 28d 強度結(jié)果推算出一個理想配合比 , 并且砼容重偏差在 2%以內(nèi) , 再重新按推算出的理 想配合比成型一組試件 , 如果坍落度和強度都符合 則采用 。 這就說最少要 56d 才能出結(jié)果 , 而在實際 施工當中是很少有這么多時間 。 特別是如果推算出 的理想配合比 28d 強度不符合要求時 , 就要重新推 算 , 則時間就拖得更長 , 這對施工進度是很不利的 。 經(jīng)過不斷的試驗 , 覺得水灰比間隔為 0. 03(高標號 砼可以為 0. 02 較合適 。砼的容重與砼標號也有一 定的比例關(guān)系 , 砼的容重一般有 :C20為 2390kg m 3左右 ,C25為 2

16、400kg m 3左右 ,C30為 2410kg m 3左 右 ,C40為 2435kg m 3左右 ,C50為 2450kg m 3左右 , 而且還跟水泥用量以及碎石粒很有關(guān)系 , 水泥用量 大 、 容重略大 ; 碎石粒徑大 、 容重略大 。有了這個思 路再加上砼強度跟水灰比關(guān)系的經(jīng)驗公式 , 通過試 拌時調(diào)整砂率 , 然后水灰比間隔為 0. 03成型 34組砼試件做 28d 強度試驗 , 這樣就可以得出一個較 理想的水泥混凝土配合比 , 一般可以直接采用 。但 如果對于高強砼 (C60以上 就有必要按規(guī)范要求 , 按推算出的理想配合比用兩組或兩組以上試件作 28d 強度試驗 , 確實符合要

17、求才可以采用 。2 結(jié)語以上是本人在水泥混凝土配合比設(shè)計中遇到 的 、 且對水泥混凝土施工有不良影響的問題 , 在此提 出 , 希望能對水泥混凝土施工有所幫助 。 當然 , 由于 水泥混凝土施工時的離散性很大 、 影響因素很多 , 比 如摻和其它材料等很多問題由于沒有統(tǒng)計數(shù)據(jù)就沒 有提出 , 這還需同行一起去不斷積累和探討 , 從而使 水泥混凝土施工更有保障 、 更加穩(wěn)定 。參考文獻 1 J G J 55-2000, 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程 S.(上接第 77頁 的水泥砼后對縫采用貼土工布方法處治 ; 舊水泥 混凝土路面接縫處理 。縱縮縫施工工藝 , 施工前 , 先將接縫清除干凈 , 縫中灌

18、 4%SBS 改性瀝青油膏 (溫度控制在 150 。 用改性瀝青油涂刷縫兩側(cè)路 面各寬 50cm (溫度控制在 150 。然后鋪設(shè)土工 織物 , 土工布要求剪成寬 90cm , 在高溫狀態(tài)下準確 貼在縫上 , 要求平整無折 , 并用木滾壓實 , 最后在上 面加鋪一層土工布 ; 各瀝青層之間分別灑粘層油 , 主要提高界面粘結(jié)能力和減少雨水滲入到路面結(jié) 構(gòu)內(nèi)部 。5 使用狀況107國道 (寶城段 改造工程已于 2000年 1月竣 工 , 通車兩年后道路面使用效果良好 , 沿線復(fù)檢沒 有出現(xiàn)反射裂縫 、 擁包等現(xiàn)象 , 路面構(gòu)造深度在 0. 65 0. 8mm 之間 , 路面平整保持良好 。作為從北面進 出深圳的主要道路之一 , 其交通順暢 、