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关于旧水泥砼路面加铺沥青砼面成层施工研究

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摘要:在水泥路面上加铺沥青砼面层,既能是使公路具备良好稳定性能,同时还具备良好的经济效益,因此被广泛运用。本文分析了在原有水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土的道路改造中出现的病害成因及处理方法和沥青砼路面铺筑平整度的控制,及质量控制等,水泥砼路面改造具有一定的借鉴意义。

关键词:旧水泥砼路面;;沥青路面;施工;质量控制;

中图分类号:[TQ178]文献标识码: A 文章编号:

引言

随着时间的推移,长期承受车辆的碾压,旧水泥砼路面已出现不同程度的损坏,鉴于水泥砼路面改造涉及建设资金量大,长期封闭施工对原有交通影响很大,以及大规模破除、运输、堆放原路面废料产生的施工噪声、粉尘及环境污染问题,使得水泥砼路面的改造面临极大的困难。同时,由于沥青混凝土路面行车舒适、噪声小、环境影响小、施工养生期短等优越性的体现,直接在原有水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土已成为公路及城市道路改造的重要手段,目前主要集中在国道、省道和城市道路上加铺沥青砼面层。

一、加铺沥青砼面层后常见问题

在原有旧水泥砼路面上加铺沥青砼面层后,原先的裂缝或接缝会在新铺的沥青砼面层的相同位置重新出现。由下层裂缝引起裂缝上方面层底面先开裂,并逐渐向上穿透直到沥青砼面层表面的裂缝称为反射裂缝。对于反射裂缝的产生与发展,目前一般认为是由于旧水泥砼面层在接缝或裂缝附近的位移引起接缝或裂缝上方沥青砼加铺层内出现应力集中所造成的。其扩展模式根据断裂力学可分为两种:张开模式和剪切模式。温度应力对应着张开模式,荷载应力对应着剪切模式。温度应力引起反射裂缝的产生,并参与其最初的扩展,而荷载应力加速了裂缝的进一步扩展。

旧水泥砼面层在接缝或裂缝附近的位移,包括由于荷载作用而引起的接缝或裂缝处的竖向位移和由于环境温度的变化而引起的水平向伸缩。当车轮荷载驶过接缝或裂缝时,接缝或裂缝两侧相邻板端便会产生弯沉差,使接缝或裂缝上方的沥青砼材料内产生应力集中使加铺层经受较大的剪应力。此剪应力超过沥青混合料的抗剪强度时,在接缝或裂缝处便会出现反射裂缝。旧面层越薄,其传荷能力就越弱,在荷载作用下的弯沉差就越大,沥青加铺层就越可能出现反射裂缝。同时,车轮荷载及作用次数的增大,也会加剧反射裂缝的出现。另外,由沥青加铺层粘附在旧水泥砼面层上。当旧面层因温度下降而收缩时,由于旧面层与沥青加铺层的粘结作用,从而带动沥青加铺层出现相应的收缩变形,导致了接缝或裂缝上方的沥青加铺层内出现较集中的拉应力。当拉应力超过沥青混合料的抗拉强度时,沥青加铺层便开裂。拉应力的大小随旧水泥砼面层的收缩变形量和层间的粘接力而变化。旧水泥砼路面的接缝或裂缝间距越长,与基层的摩阻力越大;旧水泥砼路面的平均温度下降越大,与沥青加铺层的粘结力也越大,从而使加铺层内出现的拉应力也越大。

施工技术

针对在原有水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土的道路改造中,常出现由于下部水泥混凝土路面裂缝导致上部沥青混凝土面层开裂,形成反射裂缝,严重影响加铺沥青混凝土面层使用寿命和效果的情况,提一些控制措施。

1.在旧砼面层与沥青砼加铺层之间设置夹层

将夹层设置在沥青砼加铺层和旧砼面层之间,是普遍采用的减缓和预防反射裂缝的办法。以实际条件和情况作为加铺段的施工依据,对于反射裂缝出现的可能性进行分析,减缓和预防措施的设置要具有一定的针对性:

(1)橡胶沥青应力吸收夹层。此软夹层具有劲度低、弹性高的特点,有10 —50mm 厚,10 —100MPa 模量。其作用时使沥青砼加铺层和旧砼面层间的粘附阻力降低,进而使反射裂缝减少。

(2)土工织物夹层。包含金属格栅和玻璃格栅,格栅具有较大的刚度,不如软夹层对降低加铺层内因温度下降引起的应变和应力作用,不过对于降低荷载应变和应力的作用则超过软夹层。

(3)格栅。包括玻璃格栅和金属格栅,格栅的刚度相对较大,对降低加铺层内因温度下降引起的应力和应变作用不如软夹层,但对于降低荷载应力和应变的作用则远大于软夹层。

(4)复合式夹层。比如土工织物夹层为上层,沥青橡胶吸收应力夹层为下层,或者格栅为上层,应力吸收层为下层。胀缝是水泥路面通常都有的,所以很有必要对胀缝处的反射裂缝进行处理。

2.控制沥青砼路面铺筑的平整度

由于大多数水泥砼路面通车运营后,由于较差的垫层质量和不均的基层质量,使水泥砼路面出现高低起伏,极差的平整度,所以对于旧水泥砼路面加铺面层的平整度进行控制十分重要。

通常情况下分2—3层的旧水泥砼路面加铺层铺筑,既考虑到行车荷载传递到沥青路面的情况和沥青混合料的压实性能;也是为了满足标准要求的旧水泥砼路面平整度误差。铺筑沥青路面时,必须使用“顶面标高控制法”控制“调平层”。基准线被用作摊铺机的电子找平装置,不能再因挠度的产生而人为造成新的平整度误差;结合“顶面标高控制法”和“等厚度控制法”控制“调平层”以上各层。

为了使各层次的沥青砼路面平整度得以确保,铺筑工艺和设备显得尤为重要。首先是必须使用具有先进性的摊铺机械进行铺筑,避免平整度因未能正确使用机械而出现误差;其次是与铺筑速度相适应的沥青混合料的配套运输能力和拌合能力,避免平整度因为铺筑施工时的机械停顿而出现误差;最后是与摊铺速度匹配的压实机具能力,避免平整度在交通开放后因压实度不足而出现衰减。

3.质量控制

3.1原材料的质量控制

对沥青砼路面质量产生根本性影响的就是原材料的质量。入场前必须验收材料的相关手续并通过质检,尽量在同一料场进行该材料的集料;应在有硬质铺面、排水畅通、干燥、清洁的场地上堆放集料,按规格和种类分放;进行分层堆放,向上逐层堆放整个堆料区,避免集料离析。

3.2 旧水泥砼路面的检查与清理

用清洁工具在施工前对水泥砼路面进行清扫,达到无杂质和灰尘、清洁、干燥,铺摊沥青砼面层边缘外30cm为清理宽度,用人工凿除掉被杂物污染无法冲洗干净的局部路面。按《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1—2004),水泥砼路面在纵断高程和平整度不符合规范要求应制订处理方案,并报审批。

3.3施工阶段的质量控制

3.3.1沥青混合料的拌制

图1为生产流程

图1 沥青混合料拌合流程

3.3.2拌和温度

160—170℃的沥青拌合温度,由于同时加入了矿料和常温矿粉,为了使拌合温度得到保证,应控制在175—190℃的矿料进料温度,158—170℃为适宜的混合料出厂温度。

3.3.3沥青混合料的运输

尽量使用自卸大吨位汽车运输混合料,综合考虑运输、车速、生产能力之后,合理配置运输车的数量,应留有富足的备用量。

3.3.4沥青混合料的摊铺

(1)使用摊铺机在施工段整幅作业。使用摊铺机在加宽段梯队摊铺,其纵向接缝,应在前部已摊铺混合料部分留下10 ̄20cm,不碾压宽暂,作为后面摊铺的高程基准面,摊铺层重叠有5—10cm,在最后作跨接缝碾压采取热连接的形式使缝迹消除。保证超过15cm 的上下层纵缝错开距离。

(2)每天开始摊铺前,必须预热熨平板,保证高于70℃的预热温度。