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Gs 浅谈旧水泥混凝土路面的改造技术 宁哲 思 ( 上海 兰德公 路工 程咨 询设 计有 限公 司) 摘 要 ： 结合 旧水泥混凝土路面改建 ， 讨论 了目前在 旧水泥混 凝土路 面加铺 沥青混 凝土 面层 的两种 主要 技术 方法 。根 据国内 外 近年来“ 白改黑， 的工程 经验 表明 ， 碎石化技术是 目前解 决“ 白改黑 ” 后反射 裂缝 的最 有效 方法 ， 但 国内对于 这一技术 尚无 可参照 的设计 规范和施 工验收标准 。 关键词 ： 旧水泥混凝土路 面；白改黑 ； 碎 石化 0 弓 l 言 自 2 0世纪 8 O年 代 以来 ， 水 泥 混 凝 土路 面在 上 海 推广 应 用越 来 越 快 ， 上海 地 区 的曹 安公 路 、 沪 闵路 、 沪 青 平 公路 、 沪太 公 路 、 沪 南 公路 、 亭 大公 路 等 均采 用 水 泥混凝 土路 面 。水 泥 混 凝 土 路 面有 诸 多优 点 ， 但 行 车 舒 适性 差 ， 损 坏后 维修 难 ， 目前 常用 的改 建工 艺 为修 复 加 铺或 碎石 化后 加铺 沥青 面层 的方 式 。 旧水 泥 混凝 土 路 面修 复技 术 主要用 于路 面 的局部 维修 。本 文 结合 上 海具体 工 程 实 例 ， 对 混 凝 土 路 面 的“ 白加 黑 ” 和 “ 白改 黑” 两 种技术 加 以探讨 。 I 旧水泥 混凝 土路面 加铺 技 术 目前 ， 对 旧水 泥 混 凝 土 路 面改 造 的成 熟 技 术 主 要 有 如下 两种 方式 ： 水 泥 混 凝 土 路 面 维 修 处理 后 加 铺 沥 青 面层 ( “ 白加黑 ” ) ； 水 泥 混 凝 土 路 面 破 碎后 并 作 压 实 稳 定处 理 ， 再 加 铺 沥 青 面 层 ( “ 白改黑 ” ) 。下 文 针 对 这 两 种技 术 的主要 工艺 及其 效果 分别 介绍 。 1 1板块维 修后 加铺 沥 青面层 ( 白加黑 ) 1 1 1 板块 处理 工艺 为延缓和减少反射裂缝需先对水泥混凝土板块进 行修 复 ， 修 复工 艺 可 参 照 水 泥 混 凝 土 路 面 养 护 技 术 规 范 ； 同时 为 了增 强 防止反 射裂 缝 的能力 和 防止 路 面 水通 过板 缝渗 入 路基 ， 可 在 沥青 加 铺 层 底 部 沿 旧混 凝 土板 缝处 两侧 一 定 范 围 内 喷涂 路 桥 专 用 防 水 涂膜 ， 并 在其上摊铺玻璃纤维 隔栅 ； 在下 面层顶面相应横缝位 置 也铺设 同规 格 的玻 璃 纤 维 隔栅 ， 以提 高 沥 青 混 凝 土 抗 弯拉 的能力 ， 最后 再 加 铺 沥 青 混凝 土 面层 。为 了 保 证沥 青加铺 层 的使 用 寿 命 ， 延 缓 和 减 少 反 射 裂缝 的 产 生 和发展 ， 在加 铺 层设 计 时不 仅 需 考 虑 路 面 结 构 的 强 收 稿 日期 ： 2 0 1 0 0 5 0 6 度 ， 还要考虑延缓和减少反射裂缝。因此 ， 加铺面层厚 度 往往远 大 于满 足强 度要 求 的厚度 。 沪南 公 路 康 桥 段 K1 7 +5 0 0 一 K 2 3 + 0 0 0路 段 于 2 0 0 3 年 完成 “ 白改黑 ” 大 修 。由 于仅 考 虑 强度 的要 求 ， 路 面结 构 为 4 c mS MA一 1 3 + 5 c m 中粒 式 沥 青 混 凝 土 ， 总厚 度 9 c m。经过 3 年 多 的运 营 ， 根据 现 场 调查 ， 部分路段 已出现较多的反射裂缝 ， 经过养护单位及时 灌缝 处理 后 ， 目前 路段 的平 整 度仍 旧较 好 。2 0 0 5年 完 成 的路段 K2 3 +0 0 0 一K3 2 +0 0 0 ， 路 面 结 构较 2 0 0 3年 “ 白改黑 ” 路段 适 当加 厚 后 ， 使 用 1年 后 路段 平 整 度 较 好 ， 尚未 出现反射裂缝 。 这 种处 理 方 法 的 优 点 是 ： 对 老 路 资 源 利 用 程 度 高 ， 能 充 分 发挥 原 有 混 凝 土板 块 的 刚 度 作 用 ， 不 产 生 废 弃 工程 ； 施 工 便 捷 、 工 期 短 、 施 工 期 对 交 通 影 响 较 小 ； 通 过 加 厚 沥 青 面 层 、 设 置 裂 缝 缓 解 层 、 铺 设 土 工 格 栅 、 采 用 S MA 面 层 材 料 等 措 施 ， 可 以 延 缓 反 射 裂 缝 的 出 现 。缺 点 ： 由 于 混 凝 土 板 块 注 浆 施 工 工 艺 目 前 还 缺乏 有 效 的 质 量 控 制 办 法 和 检 测 验 收 手 段 ， 且 不 能保 证 注浆 后 的 长 期 效 果 ， 因此 不 能 完 全 杜 绝 反 射裂缝 的出现。随着 时间及 行车 、 自然力 的作 用 ， 反 射 裂 缝 将 会逐 年增 多 。轻 微 的 反 射 裂 缝 可 以 通 过 养 护 灌 缝 ， 保 证 行 车 平 稳 ； 但 如 果 失 于 养 护 ， 雨 水 进 入 后 ， 将 加快 缝 边 沥 青 混 凝 土 路 面 的 损 坏 程 度 ， 且 灌 缝 的工 作 量 大 而烦 琐 ， 造 价 较 高 。 1 1 2加 铺应 力 吸收 层工 艺 为 了进 一 步提 高 道 路 延 缓 反射 裂缝 的能 力 ， 可在 沥 青 面层 下 增设 间断 半开 级 配 ( GS O G 级 配) 沥 青 混合 料 或排 水式 沥青 碎石 应力 吸 收层来 吸 收反 射裂 缝 处 的 集 中应 力 ， 延缓 反 射 裂 缝 的发 生 。沥 青 碎 石层 是 一 种 开 级配 沥青 碎石 混合 料 ， 它 含 有 2 5 一 3 5 的连 通孔 N 。 2 2 0 1 0上 么姥 3 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m s一 一s 隙 ， 因此 可提供 一个 裂缝 缓解层 ， 使 旧面层板 裂缝 或 接 缝的弯沉差不容 易影响到沥青加铺层 的上面层， 从而 减少 反射 裂缝产 生 的可能 性 。 2 0 0 5年 上海浦 东新 区的杨 高南 路 白改 黑 工 程 ， 参 照 了北 京二 环路 采 用 S t r a t a应 力 吸 收层 的 技 术方 案 ， 从减薄 沥青 结构 层厚度 及 上海 市高 温多雨 的 气候 特征 等方 面考虑 ， 采 用 了 4 c m S MA一1 3 +6 c m G S OG 沥 青 混合 料结 合 RS T 高 黏 度 聚合 物 改 性 剂 路 面 结 构 的 方 案 。试验 数据 如下 ( 高温 稳 定 性 能 、 温 缩 稳定 性 、 水 稳 定性 等试验 数 据略 ) ： ( 1 ) 抗剪 切性 能试 验结 果与 分析 采 用拟剪 切效 应 动态劲 度模 量 S ( 4 0 ， 3 6 0 0 ) 评 价 两种 沥青混 合 料 抗 竖 向剪 切 变 形 的 能 力 ， 嵌 入式 轴 向加 载测 试结 果列 于表 1 ： 表 1 AC一2 0与 GS OG-2 0混 合料 的 抗 剪切 性 能 测 试 结 果 AC一 2 0 GS ( ) G 2 O 试件编号 S ( 4 0 3 6 0 0 ) MP a 试件编号 S ( 3 6 o o ) MP a AC一 2 O S一 1 2 3 0 3 ( j S0G 2 O S l 3 0 4 7 9 AC一 2 O S一 2 2 1 7 4 GS OG 一 2 O S一 2 2 6 7 5 2 AC一 2 0 S 3 Z 2 1 5 GS OG 一 2 O S一 3 Z 8 4 2 5 现采 用一 元方 差分 析探讨 混 合料类 型 对其 抗 竖 向 剪切 变形 能力 的影 响 。方差 分析 中 ， 以“ 混 合料 的拟剪 切效 应 动态劲 度模 量 S ( 4 0 ， 3 6 0 0 ) ” 作 为 响应 变 量 Y； 以“ 混合 料 类 型 ” 作 为 影 响 因素 x。预 设 显 著 性 水 平 a 一0 0 5 ， 方差 分析 结果 如表 2 。 表 2 沥青混合料抗剪切性 能方 差分 析计 算结果 方差来源 自由度 平方和 均方 F e P值 混 合料 类 型 1 1 0 3 9 2 2 8 6 3 1 0 3 9 2 2 8 6 3 5 9 5 9 4 8 6 1 1 6 7 0 6 7 E 5 误 差 4 6 9 7 5 2 9 1 7 4 3 8 2 方差 分析 结 果 表 明 ： 沥 青 混合 料 的类 型 对 其抗 竖 向剪切 变形 的能力 有显 著 影 响 ，G S OG-2 0混 合料 比 AC一2 O混合 料 具 有 更 强 的抗 竖 向 剪 切 变 形 的能 力 。 因此 ， 选 用 G S OG一 2 O混 合 料 来 延 缓 反 射 裂 缝 的发 生 ， 其材 料力 学依 据更 为充 分 。 ( 2 ) 弯拉疲 劳 性能试 验 结果 与分 析 以小 梁试 件 达 到 初 始 劲 度 模 量 5 0 时 的荷 载 重 复作用次数来评价混合料 的疲劳特性， 四点梁弯曲拉 伸疲 劳试 验结 果列 于表 3 ： 3 4 上 么姥 N 。 2 2 0 1 0 表 3 沥 青 混 合 料 疲 劳性 能 测试 结 果 AC一 2 0 GS 0G一 2 O 试 件 毛 试 件 毛 试件编号 体积密度 疲劳寿命 疲劳寿命 次 试件编号 体积密度 g c m 0 g c m 。 次 A( 2 O F 1 5 9 7 2 GS ( 、r2 O 卜 1 9 7 5 3 2 2 3 4 9 2 2 4 9 A( 2 O F 2 7 5 9 2 GS 2 0 F _ 1 8 4 6 9 2 表 3 中试 验 结 果 表 明 ： 在 较 低 的 温 度 状 态 下 ( 1 0 ) ， GS OG一2 0混 合料 有 远强 于 AC 一 2 0混 合料 的弯 拉疲 劳寿 命 。因此 ， 在 维 持 沥青 罩 面 层 的长 期 使 用性 能方 面 ， 混合料 GS O G-2 O是更 好 的选 择 。 根据 上述 试验 结 果 ， GS OG 间断 半 开 型级 配结 合 R S T高 黏度 聚合 物 改 性 剂 ， 可 以使 混 合 料 在 抗 剪 切 、 抗疲 劳能力 方 面都 比之前 采用 的 AC一2 O有较 大 程度 地提 高 ； 同时 ， GS OG 沥青 混 合 料 的 高 温稳 定 性 能 、 温 缩稳 定性 、 水稳 定 性 等重 要 路 用 性 能 指标 也 都 能达 到 或超 过 AC 一2 O的相 应性 能标 准 。 采用应 力 吸收 层 可 以加 厚 沥 青 面层 材 料 ， 减 少 旧 面层 的温度 变化 ， 降低 加铺 层 的拉应 力 ， 增 加路 面 结构 的弯 曲刚度 ， 降低接缝 处 的弯沉 差 ， 减 少加 铺层 的 剪切 应 力 。但 这种方 法相 对其 他处 理方式 来说 工程 造 价相 对高 ， 且路 面标 高抬 升较 多 。 1 2 板块 碎 石化后 加铺 沥青 面层 ( 白改 黑 ) 当 旧水 泥 混凝 土路 面 因大 面积 破坏 而丧失 整 体承 载能 力 ， 并 且通 过局 部 的挖除 ， 压浆 等处 理方式 已不经 济时 ， 碎石 化改 造 技 术 就是 专 门针对 这一 问题 而 开发 出 的一种快 捷 有效 的“ 白改黑 ” 技术 。该 方法是 利 用特 殊 的施 工机 械 ( 如 多 锤 头破 碎 机 或共 振式 破 碎 机 ) ， 将 原有 的 旧水 泥 混凝 土路 面 打 裂 或 打碎 ， 消 除原 有 路 面 存 在 的病 害 ， 将 打 碎 的水 泥混 凝 土 面 板经 压 实 后 直接 作为 基层 或底 层基层 ， 最 后加铺 沥青 混凝 土 。 水泥 混凝 土路 面 碎 石 化后 分 为 表 面 细粒 散 层 、 碎 石化 层上 部和 碎石化 层 下部 三 层 。碎 石化 表 层 约 2 5 c m， 在压 实过程 中 ， 颗粒 被压 密 ， 形成 嵌挤 薄层 ， 通过 洒布透层油， 具有较高的黏结力， 并具有一定的强度和 稳定 性 ； 碎 石 化 层 上部 厚 度 约 1 0 c m， 强 度 主要 来 自： 一 是 来源 于 内摩 阻 角 ， 粒 径越 大则 内摩阻 角越 大 ； 二是 来 源 于预应 力 。水 泥 混 凝 土 面板 在 破 碎 时 ， 混凝 土产 生侧 向体积 膨胀 ， 混凝 土 颗粒 的粒径 越小 ， 膨胀 趋 势越 大 ， 产 生 的预应 力 越 大 ； 碎 石 化层 下 部 厚 度 约 1 0 c m， 是 “ 裂 而不碎 、 契 合 良好 、 联 锁 咬合 ” 的 块体 结 构 ， 该 结 构 静定 且 自稳 ， 具 体表 现形 式为 各种形 式 的咬 合梁 、 拱 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 结构 ， 在外力 作用 下产 生 咬合嵌 挤作 用 ， 比普 通嵌 锁 作 用 更大 ， 提供 的强 度更 高 ， 具 有更 好 的结构 稳 定特性 。 碎 石化 发展 了 近三 十 年 的 历 史 ， 经 历 了 冲 击 压 路 机 、 挖掘 机加 破碎 头 、 打裂压 实法 ( 闸式破 碎机 ) 等几 个 阶段 ， 最 终形 成 了以打碎 压 实法 ( 多锤 式破 碎 机 ) 、 共 振 破 碎法 ( 共振 破碎 机 ) 为主 的碎石 化方 法 。 因共振 破 碎 法 破碎 质量较 好 ， 施工 噪音 较小 ， 市场 接受 更 广 ， 因此 ， 市 场份 额较 高 。在 设计 理论 、 应 用方 面 ， 初 步 形成 了多 套 经验设 计 方 法 ( AAS HTo、 AI 等 ) 和 施 工 规 范 。 目 前 常用 的两种 碎石 化方 法 中 ， 共 振碎 石化施 工 振 动 小 ， 噪音低 ， 但不 能振 碎强 度较 高 的水 泥 混凝 土板 块 ， 且 无 法振 到离 路边 8 0 C I T I 范 围内 的板块 。多锤式 振碎 能力 大 ， 且在 全 截 面 到处 可 振 到 ， 但 振 动 噪音 高 ， 对 邻 近 建 筑 物有一 定影 响 ， 因此 各 有 利 弊 。必 要 时 需 两 套设 备 配合 使用 ， 以便 优 缺点互 补 。 碎石化改造技术几乎不会出现反射裂缝 ， 一定 程 度上 能改 善路 面性 能指标 ； 施 工工 期短 ， 不需 要 全 封 闭 交通 ； 对 老 路 利用 程 度 较 高 ， 不 产生 废 弃 工 程 ； 造 价较 低_ 1 。但 国 内 目前 尚无法 定 的设计 规 范和施 工 验 收标 准 。虽然 山东 、 浙 江 、 安 徽 、 上 海 等 省 份 已 在进 行 这 方 面 的探 索 和研究 ， 但 只能 参照 国外 的设 计施 工 规 范 ， 尚 处 于试 用 阶段 。 沪 青平 公路 1 9 9 3年全 线 改 建 为 “ 四快 二 慢 ” 的水 泥混凝 土路 面后 ， 其 中 白色路 面损坏 严重 ， 出现 大量 的 板 块裂 缝 、 板 块 碎 裂 、 板 角 角裂 、 错 台等 影 响道 路 行 车 条 件及 安全 的情况 ， 其 中 以纵 向裂缝 、 板 角断 裂尤 为 严 重 ( 见 图 1 ) 。 图 1 沪青平公路现状混凝土板块大面 积损坏 从 沪青平公路 路 面质量 资 料来 看 ( 见表 4 ) ， 养 护评 分较高， 9 7 9 1 的路段为优 良级 ， 2 O 9 为中级 ， 次、 差 级 的没有 。但实地 情况是路 面损坏 情况 较为 严重 ， 尤其 s 一一 是纵 向裂 缝 、 板 角损 坏 。这可 能 是现 行 打 分标 准 偏低 ， 计算 所得 的评 分等级 与实际路 况 的感觉 存在 一定 差距 。 综合 比较本 次工程研 究范 围内 ， 根据 实 际损坏 断 面较严 重的路段 ， 选择其中板块破损情况较为严重的 5 0 0 m路 段作 为共振碎 石化 试验 段 ， 加 铺 面层 结 构为 4 c m S MA 沥青 混凝 土 +8 c m 粗 粒 式 沥青 混 凝 土 ( AC一3 0 C型 ) 。 使 用至今 已 5年 ， 基本 没有反射 裂缝 ， 路况较 好 。 表 4 2 0 0 5年沪青平 ( 青浦段 ) 公路路面质量指数 ( P Q I ) 表 路程 优 良 中 次 差 4 7 8 3 1 4 1 9 2 8 7 6 4 2 6 3 9 8 9 1 5 1 2 0 9 O O 1 3两种 旧水 泥 混凝 土路 面加 铺技 术 的 比较 以下分 别对 板块 维修 后 加铺 沥青 面层 和板 块 碎石 化 后加 铺沥 青 面层 两种处 理 方法作 经 济性 比较 。板块 维 修后 加铺 沥青 面层 采 用 4 c m S MA一1 3 +5 c r fi AC 一 2 0 C+6 c m AC一2 5 C的面层 结 构 ， 水 泥混 凝 土 板块 修 复后 骑缝 设置 1 m 宽 玻纤 格 栅 ； 板 块 碎 石 化 后加 铺 沥 青 面层采 用 4 c m S MA一1 3 +5 c m AC 一2 0 C +6 c m AC一2 5 C的 面层结 构 。 比较 结果 如表 5 所 示 。 表 5两种 旧水 泥混凝土路面加铺技术路面 结构 经济性比较表 加 铺 方式 板 块 维修 后 加铺 沥 青 面层 板 块碎 石 化后 加 铺 沥青 面层 4 c m SMA 一 1 3 5 c r fl AC 4 c m S M A l 3+ 5 c m AC一 一 2 O C+ 6 c m AC一 2 5 C+ 路面结构组合 2 0 C+6 c m A C一2 5 C+碎石 维 修后 的 水 泥 混 凝 土 板 块 化后 的水 泥混 凝 土板 块 ( 骑缝 设 置 玻纤 格 栅 ) 单 价 ( 元 m2 ) 约 2 8 0 约 2 7 0 由此 可 以看 出 ， 碎 石 技 术 不 仅 能从 根 本 上 解 决 反 射 裂缝 的问题 ， 还 比其他 加铺 处 理方 法更 为节 省投 资 。 2 结 语 ( 1 ) 板块 处 理后 直接 加铺 沥青 面层 的 常 规 白改黑 工 艺适 用 于需要 控 制路 面标 高或 城市 交通 轴 载相 对较 轻 ， 板块 脱 空较 好 的情 况 。 ( 2 ) 碎石 化技 术适 用 于路 面标 高控 制要 求 不高 、 板 块破 损较 多 ( 2 0 以上 ) 的情况 。 ( 3 ) 碎 石 化技 术具 有几 乎不 会 出现反 射 裂缝 、 对 老 路利用程度较高、 不产生废弃工程的优点 ， 但 国内对于 碎 石 化技 术 尚无 法 定 的设 计 规 范 和 施 工 验 收 标 准 ， 只 能参 照 国外 的设计 施工 规 范 ， 尚处 于试用 阶段 。 参考 文献 ： 1 王松根 ， 张玉宏 ， 曹茂坤 ， 等 水 泥混凝土路面碎石化技术应 用与探讨 J 华东公路 ， 2 0 0 4 ( 3 ) ： 7 - 9 N 。 2 2 0 1 0上冯么咯 3 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m