舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構設計方法研究

張 建 華

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原 030006)

0 引言

對水泥混凝土路面做翻修處理需要將舊有的路面拆除，處理好路基，鋪設新的混凝土和瀝青。加鋪新的混凝土面層要在舊有的混凝土面板上加鋪瀝青混合料，在舊有水泥混凝土路面穩定，基層結實的基礎上，使瀝青混凝土路面的平整度得到提升，構建起瀝青面層。以下對舊有水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構的設計進行分析，爭取對此方面的工程能夠有更加透徹的理解。

1 瀝青加鋪層設計方法

1.1 防治反射裂縫的設計

反射裂縫在混凝土施工中比較常見，為了緩解反射裂縫對道路路面產生的傷害就需要從以下幾個方面進行綜合整治：

首先，舊有水泥混凝土板的穩固和處理分析。瀝青混合料加鋪層的施工需要在舊有混凝土路面穩定的基礎上進行，否則裂縫的存在很容易讓瀝青層面受到損害，進而造成路面裂縫問題。路面裂縫不僅僅對路面養護是難點，同時對行車安全也會造成極大的影響，因此在這樣情況下，就需要在加鋪瀝青之前對舊板的病害位置做好裂縫處理。

其次，中間夾層的設計。在舊有的混凝土層面和加鋪層之間還需要設置夾層，讓瀝青混凝土加鋪層的應力在應力偏離的情況下降低裂縫，另外還需要了解夾層內部的抗剪力以便于對中間夾層的厚度做好計算分析。

最后，提升瀝青加鋪層的性能。加鋪層的性能提升主要是改變瀝青加鋪層混合性材料的性能，讓瀝青加鋪層的抗裂性得到提升。使用比較低稠度的瀝青，通過攪拌，減少瀝青的氧化程度，逐步提升瀝青混合料的壓實程度，讓瀝青混合配料更符合工程建設的要求，在施工中能夠起到良好效果，提升瀝青加鋪的性能，也讓道路穩定性得到增進。

1.2 預防水損害的設計

舊有的水泥路面加鋪瀝青，需要對反射裂縫進行分析之外還需要解決的重點問題就是在瀝青面層的水損害。常見的，降低路面防水損耗主要可以采取三種方案，分別是，在瀝青加鋪層面之下設置排水系統，還可以設置上封層或者下封層，保障瀝青混合料的比例要比設計時的孔隙小一些。具體可以從路面橫坡以及防水層設計或者排水地面設計等方面出發去做防水，減少瀝青面層的滲透性，瀝青滲透越高，那么水損害越嚴重，滲透性的減弱會讓路肩內部的排水設施得到應用。

1.3 強化瀝青層和水泥混凝土粘結設計

首先，若是未發生損壞的水泥混凝土面板，原來的紋路較為清晰，未經過較大摩損，可以不用進行鑿毛處理；若是原有的壓縫已經被磨光，并且摩擦的系數非常大那么就需要采用一定的技術進行粗糙化的處理，這樣能夠提升瀝青碎石混合面和原來舊有路面之間的粘合性，還能夠減少瀝青由于推移產生的地面損害。

其次，在新舊面層之間使用粘層油的方式進行粘結，此種方式能夠讓加鋪層和舊有水泥混凝土路面兩者的粘合更強。無論是上封層或者是面層都可以使用粘層油[1]。

2 瀝青加鋪層設計分析

2.1 加鋪層厚度的確定分析

首先，舊有路面的損壞程度不同，有些非常復雜并且存在變異程度大的現象，對加鋪層厚度進行設計要考慮多方面因素。采用AI法、AASHTO法等，在相關資料查詢中獲悉瀝青加鋪層厚度的公式可以使用h=B(hd-he)，he=c1c2c3h0，其中，h為瀝青加鋪的厚度；hd為在現有地基承載力的基礎上按照道路交通的相關要求，所確定的單層面混凝土所需厚度，cm；c1為損壞裂縫和接縫修復的系數；c2為舊層面的耐久系數；c3為道路疲勞損壞程度。了解負面影響因素，如對低溫因素或者是最大溫度梯度因素等。瀝青混合材料屬于有熱度的粘性材料，路面溫度提升的過程中應力也會發生變化，出現松弛的現象。瀝青加鋪層溫度應力在設計和計算的過程中需要將瀝青混合材料的松弛效應加以考慮。

其次，瀝青加鋪層剪應力的指標的確定需要秉承路面結構不被破壞的原則，結構內部的剪應力不能大于結構層材料的抗剪強度。即τ>τα，此公式當中的抗剪強度為τ。若是要對瀝青路面面層進行抗剪強度的分析，需要了解容易發生推移以及壅包現象的條件，例如，夏季高溫時節，更需要關注混合料的容許剪應力。了解在載荷力最小的狀態下瀝青加鋪層的剪應力最大t，為了避免瀝青加鋪層面有反射裂縫現象產生，瀝青加鋪層面的載荷作用還需要使用最大剪應力去計算，對比最大剪應力和容許剪應力，初步確定瀝青加鋪層面的厚度能夠和基本要求相吻合，容許剪應力的指標應該充分考慮到抗剪強度t以及剪應力的系數KT，可參考如下公式：

瀝青混合料的容許剪應力=瀝青混合料的抗剪強度/路面抗剪的結構強度系數即tR=t/KT。

最后，混凝土板彎拉應力指標。此項指標對于瀝青加鋪層的厚度確定還需要按照控制水泥的混凝土路面載荷應力進行計算，了解在長期使用綜合疲勞作用下的水泥混凝土彎曲程度是否超過標準，臨界載荷力處于混凝土路面面板的中部邊緣位置上[2]。

2.2 粘結層的設計分析

首先，對粘結層結構強度中的負面影響因素進行分析。按照不同粘結類型點的最大剪切力構成可以看到粗糙點大小，一般剪切的應力是非常分散的，若是層面的粗糙程度小，那么剪切就相對集中。層間粘結的程度直接和瀝青使用時間長短構成關系。粘層油的粘度越大那么粘結力度就越強，還能夠保障相互層面上的鎖定作用，減少變形產生的可能，瀝青是一種非常溫和類型的材料,粘度會伴隨著溫度的變化發生變化，若是遇到高溫就會有各種印跡產生，例如，車轍還有壅包等等。舊有混凝土路面的粗糙程度以及瀝青混合料的性能也是影響因素。除此之外還有粘層油以及舊有混凝土土板之間的交互作用[3]。

其次，粘結層水的穩定性。有些水分會從路肩向著粘結層滲透，若是路肩排水情況不暢通就會滲透到粘結層的內部。如果存在一些水損壞的復合路，可以使用加鋪層的方式，若是瀝青混凝土粘結層當中有水滲透出來就可能發生損壞。動力水對粘結層的作用，行車過程中非常有可能產生動水壓力，水壓動力都是瞬間形成的，車輛行駛過程中的整條輪跡都一直存在。路表水在停滯地點有動力水壓P，伴隨著車速的行進里程不斷增加；若是加鋪層面開裂，點的位置是路表水的停滯地點，那么層間的水動力就可以通過計算完成；若是車速非?？?，那么此公式的力度就比較大；如果層間水和路表水之間不產生直接的接觸，在車載作用之下就會有水動力產生，與水的分布也有非常大的關聯性。

2.3 減緩反射裂縫分析

首先，縫合灌縫。反射裂縫的存在一般很難有辦法消除，因此可以對其開裂程度進行控制。在加鋪層當中橫縫上建立縫隙，做灌縫處理，之后做路面接縫的維護，在施工中最為關鍵的是找到可以建立縫隙的位置，此種方式可以減少反射裂縫所產生的不良影響，還能夠讓路面的壽命得到延長，使路面反射裂縫減小到最低程度。

其次，夾層的設計。在舊有的混凝土面層還有加鋪層當中可以設置一個夾層，讓瀝青加鋪層的底面應力和上部應力集中在接縫里，對加鋪層結構的抗拉力進行改變。使用應力消散的辦法，土工織物夾層辦法以及格柵等等多種辦法進行夾層鋪設設計。

3 瀝青混凝土加鋪層的實踐分析

3.1 舊有水泥混凝土路面的處理

舊有水泥混凝土路面的處理可以使用雷達監測的方式、目測的方式，對面板底脫空進行處理，施工過程中相關單位還要做好目測定性的分析和有效處理，具體辦法是在灌漿以及硬化之后的半個月當中使用載重汽車或者鋼輪壓路機等，在混凝土地面上觀察路面的情況。將舊板清除更換新板，根治輕微斷裂的地方，尤其是裂縫和凹槽。

3.2 瀝青混凝土加鋪層施工分析

瀝青碎石混合料的集料成分主要有兩種，一種是粗集料，一種是細集料，按照施工要求限定集料的含量，使用錘擊的方式做破碎處理，細集料的比例非常小，要想讓混合料的穩定性得到全面的提升就需要使用機制砂，做好級配處理，混合料當中不可以有石粉或者石屑填料。瀝青混凝土加鋪層的施工方式和其他瀝青混凝土路面施工方式相同，在鋪筑的瀝青層之下，使用全攤半幅施工的方式做好初壓和復壓工作，使用灑布粘層油按照瀝青層面的施工方式嚴格控制好各個環節的施工溫度。瀝青混合材料需要經過攪拌機的攪拌才能夠正常使用，所有物料都平整之后，做好連續性的攤鋪，攤鋪的速度保持在3 m/min～4 m/min，不需要反復修整，保障路面平整即可，外形上的質量還需要從高程、厚度以及寬度方面去分析和考慮，每一項指標都需要符合規定和要求。

4 結語

本文對舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構設計方法進行了分析和研究。了解瀝青加鋪層設計方法，然后闡述瀝青加鋪夾層的設計方式，最后從混凝土路面和加鋪層施工方法上對此種設計進行實踐。以上論述還有諸多不足之處，爭取在以后的學習中不斷完善，改進，提升交通路面建設的力度。

[1] 呂蔣聰,任岐崗.沖擊壓實破裂穩固后對瀝青混凝土加鋪層結構影響的數值分析[J].公路工程,2012,37(2):53-56.

[2] 李 俠.基于應力吸收層的水泥混凝土瀝青加鋪路面力學特性分析[J].西安建筑科技大學學報(自然科學版),2012,44(3):420-425.

[3] 尉園園.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構設計方法研究[J].城市建設理論研究(電子版),2013,11(2):42-45.