應用水泥

摘 要：隨著公路建設的快速發展，我國現有的水泥混凝土路面有相當一部分已接近或超過設計年限，出現了路面損壞、使用品質下降的情況，影響了道路的使用功能，正面臨著修復工作。為了防止和減弱反射裂縫對加鋪層的影響，國內外開始使用一種半柔性基層混合料白改黑技術。該文通過水泥-乳化半柔性高強混合料施工技術的應用范圍和技術特點，來分析應用水泥-乳化半柔性高強混合料施工技術所產生的社會效益和環境效益，從而說明應用水泥-乳化半柔性高強混合料施工技術改造舊水泥混凝土路面所具有的優勢。

關鍵詞：公路施工 半柔性高強混合料施工技術 優勢

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-0-02

隨著我國國民經濟的迅速發展和改革開放的不斷深入，作為國民經濟大動脈的交通運輸業也進入了快速發展階段。截止到2011年末，我國高速公路通車總里程達到8.5萬km，高速公路以其快捷、安全、舒適、高效的特點，使其在經濟發展中起到重要的基礎作用。但隨著通車運行年限的增長，一些高速公路，特別是20世紀90年代中期建成的高速公路相繼進入大中修期，而如何使大中修后的公路具有優良的使用性能，這一直是困擾著國內外很多學者及施工單位的一個難題。

1 應用范圍

根據舊水泥混凝土路面的破壞程度，國內外常用的舊水泥混凝土路面改造措施主要被分為三種：加鋪瀝青混凝土面層、加鋪新水泥混凝土面層及舊水泥混凝土路面翻修。其中，舊路面上加鋪瀝青混凝土具有造價低、施工難度小、對交通環境影響小、修復周期短等優點而在舊路改造中得到普遍應用。然而瀝青加鋪層中迅速發展的反射裂縫往往縮短了加鋪層的使用壽命。作為一種復合結構，舊水泥路面瀝青混凝土加鋪層涉及剛性、柔性兩種路面結構形式，不僅材料差異大，而且舊水泥混凝土路面板上存在接縫、裂縫、錯臺及脫空等損壞現象，使得復合結構中奇異部分突出，這就會在加鋪層對應于舊路面板接、裂縫的位置上出現反射裂縫。路面出現反射裂縫后，如不及時養護（填封縫隙）或修補，雨水會沿裂縫下滲，在行車荷載作用下將很快導致加鋪層與舊面層的粘結喪失，瀝青的剝落，裂縫的碎裂和擴展，使瀝青混凝土加鋪層出現嚴重損壞。雖然反射裂縫本身對加鋪層的使用性能影響不大，但環境因素的負效應（雨水、氧化）常常使裂縫迅速擴展，從而縮短加鋪層的壽命。

為了防止和減弱反射裂縫對加鋪層的影響，國內外開始使用一種半柔性基層混合料白改黑技術。采用這一技術可以修筑一個“剛性—半柔性—柔性”的合理路面結構，半柔性混合料具有應力吸收層的作用，較傳統的白改黑結構從剛性—柔性更有利于避免和減緩反射裂縫的出現。

2 概述

水泥-乳化半柔性高強混合料是由水泥、特種微膨脹改性乳化瀝青和集料組成的介于水泥穩定類材料和瀝青砼材料之間的新型道路結構材料。與半剛性材料比，這種混合料具有早強、剛柔適中、水穩性優良等特性，與普通瀝青混合料相比，它的強度高，節能環保，施工便捷。它的生產過程采用冷拌工藝，并可使用再生集料，符合節能減排的精神。

該材料既可用于下面層和基層，也可用于聯接層和過渡層。用于下面層和基層時，由于強度高的特性可以在其上鋪筑相對較薄的瀝青面層，從而形成強基薄面的結構。

在現有水泥路面上加鋪這種混合料，并上鋪瀝青上面層后，形成了從剛性→半柔性→柔性的新型白加黑路面結構。具有應力吸收層的作用，較傳統的白加黑結構從剛性→柔性更能有效地克服反射裂縫的產生。此外，對于損壞較嚴重的水泥混凝土路面，將其破碎后，亦可使用該種材料實施就地冷再生，之后加鋪瀝青面層。

3 特點

半柔性水泥-瀝青混合料使用改性乳化瀝青，與其他使用熱瀝青對水泥路面進行加鋪改造時相比具有以下優點。

3.1 冷態施工，能耗減少

使用半柔性水泥—瀝青混合料進行加鋪改造時，混合料是常溫拌和、運輸及攤鋪，不需要加熱；而在生產改性乳化瀝青時，只需要一次加熱即可，并且加熱的溫度要比熱瀝青溫度低40～50 ℃。扣除乳化瀝青生產時乳化劑的成本、相關能源消耗及運輸費用的差價，使用半柔性水泥—瀝青混合料的能源消耗要比使用熱瀝青混合料對水泥路面直接進行加鋪改造降低了很多，有統計顯示，可以達到50%左右。

3.2 降低施工時間要求

浙江地區氣候濕潤，雨季較長，陰雨和低溫季節是瀝青路面發生病害的時期，采用改性乳化瀝青對水泥路面進行加鋪改造時，不必等到路面和集料曬干后再進行施工，可以在雨后或者陰天直接與潮濕集料進行拌和，能減少和降低因降雨造成的停工生活費和機械的停機臺班費，同時，半柔性水泥—瀝青混合料能夠在5 ℃以上的較低溫季節施工，可以變相延長施工時間，間接的經濟效益相當顯著。

3.3 減少環境污染

根據改性乳化瀝青車間和熱瀝青車間環境監測顯示，前者的有害物質明顯下降，其中致癌物質苯比芘下降了7.4倍，酚下降了136倍，同時，改性乳化瀝青的生產過程是在封閉系統中，在使用過程中是以穩定的液態存在，并且不經過高溫加熱，使用中產生的有害物質明顯減少，對施工人員和環境的影響很小，施工環境得到了改善。

3.4 有效利用資源

半柔性水泥-瀝青混合料采用的改性乳化瀝青與礦料之間具有良好的粘附性，能夠在骨料表面形成均勻的瀝青膜，確保骨料之間有足夠的結構瀝青，不但能夠高路路面的穩定性、防水性與耐磨性，還可以節約瀝青。同時，改性乳化瀝青乳液與酸集料都有良好的粘附效果，擴大了礦料的來源，更便于就地取材，減少材料的運輸費用，降低了工程造價。最主要使用了廢舊瀝青混合料。降低了成本，節約了資源，保護了環境。

4 社會效益和環境效益分析

4.1 社會效益

目前我國每年因公路擁擠阻塞所造成的經濟和社會損失達到了數千億之多，因此減少因維護、重建等帶來的道路通行能力下降，是投資效益分析的重要組成部分。由于修筑成本的低廉，水泥路面在以前長時間段內是我國主要的路面結構形式之一，但隨著交通量劇增，汽車軸載日益重型化或設計、施工等方面的原因，也過早地出現了路面損壞、使用品質下降的情況，影響了道路的使用功能，正面臨著修復工作?？紤]到應用半柔性水泥—瀝青混合料進行水泥路面的加鋪改造，使得加鋪層使用壽命延長，原有路面的材料得到充分利用，因此可以減少因為維修和改建路面而導致的車輛營運費用、延誤費用、行程時間費用和其他費用的增加；而路面使用質量的提高，也會提高乘客的舒適感和降低車輛的損傷速度和耗油量。這些費用雖然無法用具體數字來表述，但它必將對促進推廣應用地區的社會進步、生活穩定、經濟繁榮和發展，起到不可估量的推動作用，因而具有顯著的社會效益。

4.2 環境效益

采用半柔性水泥—瀝青混合料對舊路面進行加鋪改造，不需要對舊水泥路面進行破碎，不會產生過多的噪音及粉塵，對周邊環境的影響較小。

由于熱拌瀝青在拌和及攤鋪時需要保持較高的溫度，需要不斷地加熱，使得施工的勞動強度增加，并且高溫時的熱瀝青會產生大量有毒物質，對操作施工人員和附近居民的身體健康造成一定的損害，同時還對周圍的環境產生了較大程度的污染。

而使用半柔性水泥—瀝青混合料時，采用常溫條件即可，能夠降低熱量的使用，噴灑與拌和容易，操作相對簡便、省力、安全；能夠改善施工條件，降低勞動強度，提高工作效率。

此外，項目研究成果將延長瀝青加鋪層的使用壽命，從而減緩路面改建、重建的速度，相應減少了原材料消耗和施工機械燃料消耗，同時也避免了未來可能的建筑廢水和廢渣排放，因而減輕了對環境可能的破壞強度。

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