舊水泥混凝土路面加鋪瀝青路面的施工

張曉亮

(衡水公路工程總公司)

由于水泥混凝土路面具有強度高、穩(wěn)定性好、能夠就地取材、適應小型機械化生產(chǎn)等優(yōu)點,在城市道路中得到廣泛使用。但是,隨著其使用年限的增加,以及受到地質(zhì)水文條件等多種因素的影響,早期修建的水泥混凝土路面開始出現(xiàn)壓碎、擠破、裂縫、斷板、板底脫空等病害現(xiàn)象。在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青路面成為城市道路改造最為廣泛的形式。為了防止舊水泥混凝土路面產(chǎn)生反射裂縫,在舊水泥混凝土路面補強的基礎上進行加鋪土工格柵處理。

1 舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層設計的關(guān)鍵問題

舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層,由于接縫和裂縫的存在,會出現(xiàn)反射裂縫問題。反射裂縫是由于舊面層在接縫或裂縫四周的位移引起接縫或裂縫上方瀝青混凝土加鋪層內(nèi)出現(xiàn)應力集中所造成的。舊面層在接縫或裂縫四周的位移,包括由于環(huán)境溫度的變化引起的面板的水平伸縮和由于荷載作用引起的面板邊緣的豎向彎沉。前者導致接縫或裂縫上方的瀝青混凝土加鋪層內(nèi)出現(xiàn)較集中的拉應力;后者則使接縫上方的瀝青混凝土加鋪層承受較大的彎拉應力和剪切應力。由于水泥混凝土面板強度較高,作為基層上加鋪瀝青混凝土這種路面結(jié)構(gòu),強度方面一般能滿足要求。但由于反射裂縫的產(chǎn)生使瀝青混凝土面層喪失整體性,因路面水的滲入導致瀝青混凝土加鋪層發(fā)展成為更嚴重的病害破壞。因此,舊水泥混凝土加鋪瀝青混凝土層設計的關(guān)鍵是預防和延緩反射裂縫的產(chǎn)生。對于舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層反射裂縫的預防。目前主要采用玻璃格柵夾層結(jié)構(gòu)。

2 玻纖格柵加筋的作用機理

玻璃纖維格柵是以硅酸鹽為主要成分的一種由玻璃纖維制成的平面網(wǎng)格狀材料,具有抗拉強度大、彈性模量高、耐高溫、耐腐蝕、低延伸率、物理化學性能穩(wěn)定、嵌鎖和限制作用強等特點。采用鋪設玻纖格柵作為加筋夾層能達到提高瀝青加鋪層抗反射裂縫,玻璃纖維格柵能改變?yōu)r青混凝土層在車輛荷載和溫度作用下的受力狀態(tài),大幅減小接縫處的應力集中,從而阻止反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。玻璃纖維網(wǎng)的防裂作用實質(zhì)是一種隔離功能。它分隔了有裂縫或接縫的混凝土板和瀝青混凝土加鋪層.避免了瀝青混凝土層直接處于裂縫或接縫尖端的應力集中區(qū)域,而由強度較高的材料承受較大的拉應力,阻礙了裂縫的迅速擴展。因此格柵本身的抗拉強度大小是抑制裂縫發(fā)展的主要因素,采用抗拉強度高的格柵更有利于抑制裂縫的發(fā)展。

3 施工技術(shù)

3.1 舊水泥混凝土路面損壞狀況調(diào)查與評估

原有路面狀況的調(diào)查與評估是改造設計與施工的基礎性工作。通過對調(diào)查數(shù)據(jù)分析和評價,能準確推測原有路面剩余壽命和找到路面損壞的原因。在調(diào)查過程中,首先將損壞分為結(jié)構(gòu)性破壞和非結(jié)構(gòu)性破壞兩大類。然后根據(jù)損害程度和破損方式具體細分為縱向裂縫、橫向裂縫、斜向裂縫、角隅裂縫、沉陷、隆起、裂紋、起皮、填料損壞、接縫碎裂、拱起、唧泥、錯臺、板底脫空等 14種。采用 5.4m貝克曼梁彎沉儀和標準軸載汽車對改造路段進行彎沉測量,以評定水泥路面在板角的傳荷能力和結(jié)構(gòu)整體強度。板角彎沉測試時后軸一側(cè)放置在板角。雙輪隙中心距縱縫 4cm左右,雙輪隙中心距橫縫 2cm左右,彎沉儀分別置于加載的相鄰板上,距橫縫 5～8cm。采用鉆芯機鉆取結(jié)構(gòu)層的試樣,進行厚度、劈裂強度和模量測定,并與彎沉測試結(jié)果聯(lián)合對路面結(jié)構(gòu)承載能力評定。對彎沉比較大的進一步分析是否有板底脫空病害發(fā)生;對于表面破損主要采取人工用尺量的辦法,根據(jù)面積、長度、深度等幾何尺寸進行分類統(tǒng)計。

3.2 舊水泥混凝土路面處理

針對水泥混凝土路面的調(diào)查情況主要采取以下措施：在脫空部位水泥混凝土板上鉆 2個直徑為 30mm的孔,間距0.8～1.5m,再采用 M15高強水泥砂漿高壓灌注至滿;嚴重的采用換板方式。老路面縱、橫縫用機械開縫機進行開槽,用高壓空氣清除接縫內(nèi)雜物并用水清洗。然后填灌裂縫。進行防水處置。一般 3～10mm寬的縫用瀝青乳液灌填。超過 10mm的縫先灌瀝青乳液后用熱瀝青砂填實壓平。混凝土路面的縱縫處,切出寬15mm的縫后,用半固體填縫料填充。對板角裂縫,首先按板角斷裂的破裂面的大小確定切割范圍,再用液壓鎬鑿除破損部分,盡可能保留原有鋼筋。在切割完水泥混凝土板破裂面后,對基層采用 C15小石子混凝土補強。基層補強完成后,在新舊混凝土之間加設傳力桿并在舊路面板接縫面涂刷瀝青,然后澆筑快硬水泥混凝土,澆完后用養(yǎng)護劑養(yǎng)護,待混凝土達到強度后再加鋪罩面。將麻面、嚴重脫皮處雜質(zhì)清除并清洗干凈,灑上一層 4%橡膠瀝青。對破碎的水泥混凝土板塊鑿除并清理干凈原破碎混凝土。用C15小石子混凝土補平。對孔洞坑槽,先將孔洞鑿成外形規(guī)則的直壁坑槽,再用鋼絲刷將破壞處的塵土、碎屑清除,然后用壓縮空氣吹干凈修補面。填上聚合物乳液混凝土。最后噴灑養(yǎng)生劑。當板塊出現(xiàn)大面積嚴重破損時,則采用整倉清除后用 C15進行補平處理。處理的舊混凝土,要求其強度、平整度、路拱橫坡均應滿足設計和規(guī)范有關(guān)要求。

3.3 澆灑粘層油

為保證瀝青加鋪層與舊水泥混凝土板的良好粘接,在找平層鋪筑之間,應灑布一定量的粘層瀝青。澆灑粘層油之前,先將舊路面整平清洗干凈。然后在溫度 10℃以上、路面不潮濕條件下,再在清掃干凈的水泥混凝土路面上澆灑粘層瀝青。粘層瀝青采用快裂的乳化瀝青或 A-140石油瀝青,用瀝青灑布機按 0.4～0.6kg/m2用量均勻澆灑,油溫控制在 150～170℃之間。鋪好玻璃纖維格柵后按 0.7～0.8kg/m2用量澆灑粘層油,再撒上石屑,其用量為2m3/km2左右,并用 6～8t壓路機碾壓 1遍。噴灑一定要均勻,遇有因灑布車減速或停頓造成油量過大處,要立即刮除,人工補灑。

3.4 鋪設玻璃纖維格柵

在噴灑粘層乳化瀝青后,待粘層瀝青已破乳時開始進行玻璃格柵鋪設。格柵起點用水泥釘固定,沿攤鋪方向用人工拉緊,平鋪格柵材料,從一側(cè)向另一側(cè)鋪設,格柵在接頭應有搭接長度,橫縫搭接長為 30～50cm,縱縫搭接長為 20～30cm。對不平整處,應用攤桿推平。如碰到彎道,將彎道內(nèi)側(cè)的玻璃格柵用剪刀裁開,然后推平,涂刷瀝青,再將另一側(cè)疊蓋搭接,鋪設時應保證平順并使縱橫向張緊。鋪設完成后,用輕型鋼輪壓路機碾壓。保證玻璃纖維格柵嵌壓在灑粘層瀝青表面。一幅格柵攤完后,再噴灑另一幅格柵的粘層瀝青。要在前一幅攤好的格柵上補灑 20cm瀝青帶,然后再攤鋪第二幅格柵。

3.5 瀝青混凝土的攤鋪與碾壓

使用最大攤鋪寬度為 12.5m的攤鋪機攤鋪。盡量做到整幅一次攤鋪。攤鋪機采用滑撬自動找平裝置,攤鋪前要調(diào)整好找平裝置。瀝青混合料由拌和廠運至施工現(xiàn)場的溫度在 150℃左右,攤鋪后溫度在 130℃左右。隨時調(diào)整攤鋪速度與供料速度的銜接,使攤鋪能夠均勻、連續(xù),一般保持攤鋪機前有 5～8臺運料車等候。當溫度降至 110℃左右時,開始碾壓。碾壓順序分初壓、復壓和終壓,碾壓由邊向中、先靜后振。先用雙鋼輪壓路機初壓 3遍,每次重疊 30cm。然后用輪胎壓路機復壓 2遍,最后用雙鋼輪壓路機終壓 2遍。碾壓過程中壓路機不得在新鋪的面層上轉(zhuǎn)向調(diào)頭,快速啟動、制動和停機等候,碾壓速度初壓 1.5～2.0km/h、復壓 3.5～4.5km/h、終壓 2.5～ 3.5km/h。

4 結(jié)束語

玻璃格柵是具有一定延伸性的材料,在舊水泥混凝土板上設置玻璃纖維格柵層能起到隔離裂縫傳遞的作用,從而有效地延緩反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展,延長罩面層的使用壽命。