閩西山區普通公路舊水泥路面“白改黑”關鍵技術總結

■巫超平

（龍巖市公路局永定分局，永定 364100）

0 引言

中國公路交通事業經過幾十年的蓬勃發展，正迎來公路養護維修的高峰期，公路養護的基礎性作用和地位也越來越重要。較多早期修建的水泥混凝土路面由于近幾年超重車輛增多、填土路基沉降、雨水沖刷等原因出現了嚴重的破碎現象，導致道路路用性能下降，影響正常交通運行，甚至對行車安全造成不小的隱患[1]。公路建設重心開始由新建逐步向管養移動。2017年福建省全省交通運輸投資850億元，其中國省道路面改造計劃完成投資14.1億元，改造規模310km、修復改造面積約456萬m2。由于瀝青路面具有施工周期短、養護維修簡捷、表面平整、無接縫、噪聲低、行車舒適等優點，在水泥混凝土路面改造過程中，得到普遍推廣。

1 “白改黑”概述

“白改黑”是道路建設中的用語，是指將原來的水泥混凝土路面（灰白色）改建為瀝青混凝土路面（黑色），達到環保、防塵、防噪和增添行車舒適性的效果。舊水泥混凝土路面的“白改黑”技術改建能有效改善舊路面的使用性能，增強路面與輪胎之間的附著力，車輛在處理緊急事件中制動性能大大提高，車輛行駛更加安全、更加平穩，且工程實踐較多，技術相對成熟，能夠充分留用原路面結構，工期較短，經濟實用。

“白改黑”路面是在原水泥混凝土路面基礎上，對路面板經過灌漿、貼縫等處理措施后，直接加鋪瀝青混凝土面層，形成的結構體系屬于典型的復合型結構，與一般的彈性層狀體系有較大的區別，如圖1所示。由于水泥混凝土路面面板存在施工接縫、破損等原因，在環境荷載與重載交通等因素耦合作用下，“白改黑”路面的反射裂縫病害最為顯著，是“白改黑”工程必須重視的關鍵性技術難題。

圖1 “白改黑”路面結構模型

2 項目概況

永定區省道309東東線“白改黑”項目屬永定區政府和龍巖市公路局2016年底對S309線岐嶺至城關路段（樁號219K+985～243K+605）的舊水泥砼路面進行加鋪瀝青砼路面工程。全長23.62km，路面寬12m，工程量27.17萬m2，工作量3809萬元，在原水泥砼路面上的縱橫縫及裂縫灌寬縫處理，鋪橡膠應力吸收層、8cm厚AC-20C型中粒式SBS改性瀝青混凝土、4cm厚AC-13C型細粒式SBS改性瀝青混凝土及路緣石等進行公路改建。

3 “白改黑”改建工程技術路線

“白改黑”工程主要內容包括：

（1）對原水泥路面結構進行全面的調查評估，包括路面結構的斷裂破損率（DBL）調查、路面彎沉、路面脫空等每公里至少分別檢測2個點，路面病害嚴重路段還需適度加密檢測點，并逐段繪制舊路面彎沉、脫空情況圖等[4]。路面檢測應特別注意面板接縫處的彎沉值大小及彎沉差，對于瀝青加鋪層中荷載型反射裂縫的產生及擴展影響較大。只有了解路面病害發生的原因，才可以“對癥下藥”制定出科學、合理的改造方案，從而指導改造工作的進行。

（2）交通荷載調查預測。交通量、軸載組成及增長率等，要求按照新編《公路瀝青路面設計規范》第一層次實測車輛軸載確定交通荷載參數。

（3）舊混凝土板塊病害的處理。經過調查評估，針對路面結構的破壞形式采取相應的處理措施。對于破損非常嚴重的斷裂板塊進行翻修處理；對于脫空板塊采取填封灌漿等穩固措施。如果調查評估舊水泥路面斷板率大于20%、平均錯臺量超過15mm且接縫傳荷系數小于31%，舊面板底出現嚴重唧泥、脫空或地基沉降時，直接加罩面處理方式經濟性將較差，應考慮整板破碎后壓實穩定處理，再澆筑新的水泥混凝土面板或瀝青混凝土路面。

（4）加鋪土工合成材料，防止加鋪層產生反射裂縫。常用的土工加強材料即土工格柵。有試驗說明，鍍鋅鐵片、SBS改性瀝青防水卷材、無紡土工布等建筑材料有優于土工格柵的加強性能。材料加強模式是以提高結構抗剪能力為主，而不是靠張力阻止裂縫的發展[2]。

（5）加鋪瀝青混凝土面層。瀝青混合料加鋪層作為面層將承受交通荷載的作用，因此其路用性能將嚴重影響復合式路面的使用性能。應根據道路使用情況設計合理的瀝青路面結構。

“白改黑”工程改建技術路線如圖2所示。

圖2 “白改黑”工程技術路線圖

4 “白改黑”改建工程關鍵技術要點

（1）病害調查與檢測

水泥混凝土面層的病害分為斷裂類、豎向位移類、接縫類和表層類，前兩項是“白改黑”后加罩瀝青面層反射裂縫的主要原因。接縫處的反射裂縫較為常見也是因為接縫兩側板塊的不同位移造成的。

針對斷裂類病害（如圖3所示），一般采用人工目測調查，根據斷裂破損程度確定是否需要重新澆筑或用其他方式處理。

針對豎向位移類病害，一般采用貝克曼梁彎沉儀進行檢測，現場檢測如圖4所示。這里的彎沉概念，是指水泥混凝土路面相鄰板塊在荷載作用下產生的高差。根據一般經驗，在彎沉值超過0.2mm時，就可斷定為混凝土面板脫空。

依據路面彎沉檢測結果，確需進行路基補強的路段，還應進一步通過鉆芯、切割、探坑等方式取樣。對水泥路面裂縫板、破碎板等病害及完好板塊處取芯，水泥路面現場取芯如圖5所示。測量水泥板的厚度，判斷基層及底基層的完整程度，對完整芯樣分別進行室內水泥混凝土彎拉、抗壓強度試驗，掌握路面結構層厚度和路基強度等實際情況，并進行必要的室內試驗分析獲取各層材料性能參數。

圖3 路面破碎病害現場照片

圖4 貝克曼梁彎沉檢測現場照片

圖5 水泥路面現場取芯照片

（2）板塊修復和穩固處理

除破損嚴重板塊需要重新澆筑外，板底注漿是處理混凝土板塊脫空的常用穩固方式。注漿處理應該注意的問題是材料的質量要求。以水泥注漿為例，應保證7d無側限抗壓強度不小于5Ma，并具有良好的可泵性、和易性、保水性，漿體過稠不能均勻布滿板底空隙，漿體過稀則干縮性大，其流動度宜控制在20～30s之間。

（3）混凝土板接縫處理

前文提到，混凝土板間接縫是“白改黑”路面的薄弱環節，通常采用灌縫方式進行處理。即采用粘結力強、回彈性能好的材料對接縫進行填實，既能滿足溫度荷載下板間的變形，又能防止放射裂縫向面層傳導。圖6是一種典型的接縫處理方式。

圖6 砼路面板接縫的處理

（4）加鋪夾層提高結構抗剪性能

加鋪瀝青面層前設置薄夾層來延緩或者防治反射裂縫技術在工程實踐中逐漸發展起來，所謂的薄夾層主要類型有防水卷材、應力吸收層、土工布、改性瀝青油氈和玻纖格柵。由于夾層造價較高，反射裂縫一般發生在混凝土板接縫處，因此可以采用“騎縫鋪”的方式進行，但是施工較為繁瑣。如路面損壞較多，或者以工期為主要考慮因素時，可以采用“全面鋪設”的方式。由于夾層較薄，本身抗剪性能有限，應考慮與接縫處理措施綜合使用，效果較為明顯。

（5）攤鋪瀝青混凝土面層

攤鋪式應力吸收層應采用粘結力大、彈性恢復能力強的改性瀝青砂粒式或細粒式瀝青混凝土。本項目溫度區劃，屬于1-4區（溫度）夏炎熱，最熱月平均最高氣溫大于30℃，且為重載交通路段，孔隙率過小、飽和度過高路面易產生車轍，對路面高溫穩定性產生不利影響。根據工程特點，面層攤鋪選用8cm厚AC-20C型中粒式SBS改性瀝青混凝土+4cm厚AC-13C型細粒式SBS改性瀝青混凝土。

SBS改性瀝青材料具有很好的耐高溫、抗低溫能力；彈性和韌性好，有較好的抗車轍能力；提高了路面的抗疲勞能力，特別是超載嚴重的公路上具有良好的應變能力，可減少路面的永久變形；粘結能力強，明顯改善路面遇水后的抗拉能力；提高路面抗滑能力；增強路面承載能力；減少因紫外線輻射而導致的瀝青老化現象等[3]。選用4.5%的瀝青用量，孔隙率為設計中值、飽和度為設計下限，對高溫穩定性與水損害都有一定的良好效果。

5 結語

（1）水泥混凝土路面“白改黑”改造是較為成熟的技術，但是在應用時應一事一議，根據實際情況充分論證，因地制宜選擇合理的處理方式和技術手段。

（2）做好舊水泥路面的現狀調查、交通量預測、現場必要的檢測工作以及對病害產生原因的分析是“白改黑”工程的前提。

（3）舊水泥混凝土板塊病害的處理是“白改黑”工程成功實施的關鍵，增加瀝青面層厚度不僅增加工程造價，對于反射裂縫的開展影響效果有限。因此，妥善處理混凝土板塊的病害能夠有效降低加鋪瀝青面層的厚度，降低施工成本。

（4）攤鋪材料的選擇也是“白改黑”至關重要的環節。應當根據當地的溫度、車輛通行情況、大車超載情況、年降水量等進行充分調研，選擇合適的瀝青材料。

（5）“白改黑”技術也在實踐中不斷改進，反射裂縫的防治依然是困擾公路養護的一大難題。養護工作者應結合“白改黑”工程后養護情況，對路面進行監測，收集養護數據，為類似工程積累經驗。

[1]楊芳.淺談水泥混凝土路面“白改黑”工程中防反射裂縫技術.建材與裝飾，2016（1）：268-270.

[2]王敏,張東長,竇彥磊.“白改黑”工程中常用反射裂縫防治材料效果分析研究.公路交通技術，2010（4）：38-42.

[3]王濤,才洪美,張玉貞.SBS改性瀝青機理研究.石油瀝青.2008（6）；

[4]福建省公路局.福建省普通國省干線公路舊水泥混凝土路面改造為瀝青路面建設指導意見.