瀝青斜向預應力混凝土復合路面在交通道路上的應用

陳曉娟

摘 要：在分析現有復合式路面特點的基礎上，本文從結構、路面材料以及路用性能方面介紹瀝青斜向預應力混凝土復合路面（CPCP+AC）;考慮到CPCP層與AC層使用不同模量的材料會引起上下層不能協調變形的問題，提出CPCP+AC復合路面層間優化的措施;此外，對CPCP+AC復合路面提出一些施工質量控制建議。

關鍵詞：瀝青斜向預應力;復合路面;層間優化;施工質量

中圖分類號：U416.217文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）32-0088-03

Abstract： In this paper， based on the analysis of the characteristics of the existing composite pavement， the asphalt concrete - cross-tensioned prestressed concrete composite pavement （CPCP+AC） was introduced from the aspects of structure， pavement materials and road performance; considering that the use of materials with different moduli for the CPCP layer and the AC layer would cause the upper and lower layers to be unable to coordinate deformation， measures to optimize the interlayer of the CPCP+AC composite pavement were proposed; in addition， some construction quality control suggestions were put forward for CPCP+AC composite pavement.

Keywords： asphalt diagonal prestress;composite pavement;layer optimization;construction quality

瀝青斜向預應力混凝土復合路面具有明顯的優點，具有斜向預應力筋的水泥混凝土路面有較好的力學性能和水穩定性[1]，道路的整體強度和承載能力明顯增強，路面結構不易發生破壞。AC瀝青層不僅能承受荷載、溫度等產生的水平應力，也能擴散一定的豎向應力。但瀝青斜向預應力混凝土復合路面結構對層間使用的材料以及層間優化要求較高，如果處理不當，就會在交通荷載作用下出現層間剪切滑移。本文在分析現有復合式路面特點的基礎上，闡述了瀝青斜向預應力混凝土復合路面（CPCP+AC）的結構特點及優勢，提出CPCP+AC路面的層間優化措施，并從CPCP層、AC層、層間黏層施工等方面提出一些施工質量控制建議。

1 現有復合路面結構

1.1 一般復合式路面

目前使用比較廣泛的PCC+AC路面結構集合了AC路面和PCC路面的優點，這種路面結構的養護、維修費用相對較少[2]。由于當時的交通量較小，因此一般復合式路面使用效果顯著。隨著時代的發展，交通量和交通荷載增加，此復合路面結構下的AC層易受溫度和荷載影響而出現反射裂縫，還會因為層間黏結不強而發生滑移、擁包等病害。因此，PCC+AC復合式路面現在已經不能夠適應交通量較大的高速公路的需求。

1.2 連續配筋水泥混凝土瀝青加鋪復合式（CRC+AC）路面

作為新型路面結構，連續配筋水泥混凝土瀝青加鋪（CRC+AC）復合式路面無須在上下承載層設置伸縮縫[3]，整體結構的穩定性較好。相對于一般復合式路面經常出現推移變形、路面分層及水損害等病害，CRC+AC路面能約束相當一部分路面病害的發生。但長期使用之后，由于板塊的接縫較多，在荷載作用下，微小的裂縫仍然會發展成較長且寬的裂縫，因此路面易發生破碎，導致道路的使用性能降低[4]。

2 CPCP+AC復合路面的優勢

2.1 CPCP+AC復合路面的結構特點

如圖1所示，CPCP+AC復合路面主要為斜向預應力混凝土層上加鋪薄層瀝青混凝土層。其中，AC層厚度為4～6 cm，它能夠用來阻斷雨水對基層的沖刷和向下傳遞行車的荷載。作為CPCP+AC復合路面的主要承重層，CPCP層厚度通常為22～26 cm，該層具有強度高、剛度大、溫度敏感性小的特點。為了將AC層和CPCP層黏結起來，CPCP+AC之間會鋪筑5～10 mm的黏結層。同時，這層黏結層能夠吸收AC層傳遞下來的應力。

2.2 CPCP+AC復合路面的材料優勢

與一般的水泥混凝土路面不同，通過在水泥混凝土路面鋪筑兩層斜向預應力鋼筋，混凝土板在橫向和縱向的變形得到約束，使得CPCP層可以承受更大的應力應變而不會發生破壞。除了提供路面表面功能以外，AC層也能承受因荷載、溫度等產生的水平應力，同時能擴散一定的豎向應力。盡管CPCP層與AC層的材料模量相差較大，但通過中間的黏層可以協調兩種材料的變形。

2.3 CPCP+AC復合路面的路用性能優勢

以斜向力預應力混凝土路面板與AC-13瀝青混凝土路面板復合為例，取AC面層厚度為5 cm，AC-13的設計空隙率為4%。采用振動密實級配設計方法進行配合比設計，從表1中可以看出，CPCP+AC（AC-13）的路用性能均符合相關規范要求，特別是高溫性能較為突出，所以CPCP+AC（AC-13）鋪筑在高溫地區的路用效果會更加明顯。1.132 MPa的抗剪強度能減少在高溫條件下瀝青層發生推移、擁包、搓板等病害的概率。

3 CPCP+AC復合路面結構的層間優化

3.1 CPCP表面處理

3.1.1 CPCP路面板刻槽。如果板塊分割完整，可使用桁架刻紋機;如果板塊不完整，推薦使用人工刻紋機。對于斜向力預應力鋼筋混凝土路面，若采用混凝土路面刻紋機切刻表面紋理，推薦槽寬為3～5 mm，槽深為5～6 mm，槽間距為20～30 mm。

3.1.2 CPCP路面板鑿毛。路面板鑿毛不僅要去除浮漿，還應形成凹凸麻面，只有這樣，兩類混凝土才能黏合為一個整體。進行鑿毛時，應謹慎使用大型銑刨機或拋丸機。大型銑刨機不僅會銑掉浮漿和部分骨料，還會使有些骨料振松而影響整體結構。拋丸機鑿毛的深度較淺，凹凸麻面不明顯，使得混凝土層和瀝青層之間的黏結效果變差。

3.1.3 CPCP路面板植石。在新成型的斜向預應力鋼筋混凝土路面板上，均勻地撒布一層單一粒徑（4.75～9.50 mm）集料，并施加一定的垂直壓力將其壓入混凝土中，集料壓入混凝土的深度約為集料粒徑的三分之二，使混凝土表面形成較粗糙的構造。為避免集料不潔凈造成層間黏結不牢固，所用集料必須保持潔凈，以確保施工后的CPCP層與AC層的層間具有足夠的抗剪切能力。

3.2 層間處理的材料

復合路面受行車荷載作用，層間既要承受剪應力，又要承受拉拔力[5]。因此，對于交通量大、重載交通比例大的高速公路，要重點考慮層間的抗剪切能力。工程中常用的黏層材料有乳化瀝青、改性乳化瀝青、液體石油瀝青[6]。建議使用SBR改性乳化瀝青和SBS改性瀝青作為CPCP+AC層間黏結材料。可以使用正交法對CPCP表面處理方法和層間黏結材料用量進行配比，將配比后的試件分別進行剪切、拉拔試驗，通過分析試驗結果，選出最優的黏結材料以及最佳用量。

4 CPCP+AC復合路面結構的施工質量控制

4.1 CPCP層施工質量控制

斜向預應力鋼筋混凝土路面板的板長決定了路基摩阻力的大小以及預應力值，參考國內外工程經驗和縱向預應力路面板的長度，路面板的長度建議取90～210 m。根據《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）的要求，路面板的板厚不僅要滿足強度要求，還要滿足鋼筋的最小保護層厚度要求。預應力筋的布設角度建議在25°～45°取值，若布設間距過大，則會導致板內的橫向應力分布不均勻。鋼筋的布設位置建議在1/2板厚偏下1～2 cm處。

4.2 AC層施工質量控制

施工用到的瀝青、石料、礦粉等材料應嚴格根據《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）中的相關要求進行選擇。混合料在運輸過程中可通過加蓋棉制篷布等保護措施延緩溫度降低速度。在瀝青混合料的碾壓過程中，應協調壓路機的碾壓路線，嚴格控制碾壓遍數，同時對各結構層的施工環節進行實時跟蹤檢測，鋪筑完成后及時對各項指標進行檢驗并實時反饋。

4.3 CPCP+AC層間施工質量控制

若選擇植石的方法對CPCP板面進行處理，為防止水泥混凝土收縮時與碎石脫離，建議采用波士膠通用無收縮灌漿料與石料混合并觀察其裹覆效果。對于刻槽路段，當鋪筑同步碎石封層時，建議采用智能碎石封層機進行瀝青噴灑及集料撒布，其速度一般控制在1.5～2.0 km/h，此外，要保證瀝青灑布均勻和碎石覆蓋率保持在70%～80%，避免出現黏層油噴量過多或漏灑、碎石撒布重疊或露黑等現象[7]。

5 結論

CPCP+AC復合路面可以充分發揮兩種不同路面材料的特性，發揮材料和結構的長處。CPCP層的剛度大，承載力強。AC層既能提供更好的路表面功能，也有良好的力學性能。除可在CPCP路面板表面刻槽、鑿毛、植石以外，在拉拔、剪切試驗的基礎上選擇合適的處理材料和材料用量能夠有效地優化層間性能。在瀝青斜向預應力混凝土復合路面施工過程中，CPCP層的板長、板厚、鋼筋的分布，AC層瀝青混合料的拌合溫度、路面碾壓遍數，層間黏層施工時瀝青的噴灑量等，都是質量控制的關鍵環節。因此，在這些關鍵部分施工過程中，要嚴格按照施工工藝規范來進行。目前，在國內，此類結構的層間施工技術基本處于空白狀態，人們應更多地結合室內試驗來確定相關施工指標。

參考文獻：

[1]韓微微.斜向預應力混凝土復合式路面預防橋頭跳車技術[J].山西建筑，2017（10）：154-156.

[2]聶非.淺談各種剛柔復合式路面性能特點的比較[J].山西建筑，2008（7）：315-316.

[3]王猛.斜向預應力無縫水泥混凝土力學性能研究[D].西安：長安大學，2012：18-19.

[4]金明，應偉鋒.復合式路面結構在重載交通道路中的應用[J].中小企業管理與科技，2019（7）：188.

[5]王涓.水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝防水粘結層的性能研究[D].南京：東南大學，2004：22-23.

[6]王篤喜.水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝防水粘結層的性能研究[D].重慶：重慶交通大學，2012：20-21.

[7]趙文姣，趙耀輝.瀝青斜向預應力混凝土復合路面（CPCP-AC）層間處治技術研究[J].公路交通科技（應用技術版），2013（9）：113-115.