水泥混凝土與瀝青混凝土復(fù)合式路面研究

摘要： 采用水泥混凝土與瀝青混凝土復(fù)合式路面，能夠充分發(fā)揮水泥混凝土與瀝青混凝土路面的特點(diǎn)。 這種復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)以剛為主，剛中有柔，可以改善行車舒適性，放寬對(duì)其下混凝土板材料的要求，從而方便施工維修，降低整體造價(jià)，延長(zhǎng)道路的使用壽命。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土；瀝青混凝土；復(fù)合式路面；改性瀝青

    水泥混凝土與瀝青混凝土復(fù)合式路面，是指下層路面為水泥混凝土，上層路面為瀝青混凝土復(fù)合而成的路面結(jié)構(gòu)。 目前，我國(guó)在公路建設(shè)中主要采用的路面為水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面。 瀝青混凝土路面表面平整無接縫、柔性好，能較好地滿足行車要求，可以提高車速，降低油耗，具有明顯的行車舒適性、耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，但受到瀝青材料感溫性的限制，瀝青面層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度受溫度變化影響較大；水泥混凝土路面剛度大， 擴(kuò)散荷載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、抗壓、抗折并且抗磨耗性能好，耐久、使用壽命長(zhǎng)，但是它也有著不可忽視的缺點(diǎn)：接縫較多，影響行車舒適性，養(yǎng)護(hù)和維修不方便。 與瀝青路面相比，水泥混凝土路面的修復(fù)比較困難，目前，采用的大修措施有3 種：加鋪瀝青混凝土面層、加鋪新水泥混凝土面層和翻修。 由于瀝青加鋪層能有效地改善舊水泥混凝土路面的使用性能，同時(shí)可以充分利用舊水泥路面，造價(jià)低，施工方便，并且對(duì)交通、環(huán)境影響小，因此，在國(guó)內(nèi)外舊水泥混凝土路面改造工程中應(yīng)用最多。 本文借鑒舊水泥混凝土路面改造鋪筑瀝青混凝土罩面層的方法進(jìn)行研究，以充分發(fā)揮水泥混凝土與瀝青混凝土路面的特點(diǎn)^[1] 。

    水泥混凝土與瀝青混凝土復(fù)合式路面，結(jié)構(gòu)層上部的瀝青混凝土可以改善行車舒適性，放寬對(duì)其下混凝土板材料的要求，無需考慮抗滑、耐磨性能，從而方便施工維修，降低整體造價(jià)。 與單一路面相比，復(fù)合式路面中的瀝青層緩和沖擊能力強(qiáng)，能減少路面破壞的發(fā)生，同時(shí)也使輪胎磨耗、貨損等費(fèi)用減少。 另外，這種復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)以剛為主，剛中有柔，瀝青層可大大緩和行車對(duì)路面板的沖擊，因而在設(shè)計(jì)上可使板厚減小，而且只要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上處理好接縫問題，即可減少以往路面板接縫處板下唧泥、沖蝕、脫空、斷板、錯(cuò)臺(tái)等病害。

1 　水泥混凝土

1。 1 　原材料

    冀東水泥廠生產(chǎn)的42。 5MPa 普通硅酸鹽水泥，細(xì)度模數(shù)為2。 6的中砂，碎石最大粒徑30 mm；自來水。

1。 2 　水泥混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)

    水泥混凝土作為復(fù)合式路面的底層，按照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》J GJ 55 —2000 進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，根據(jù)《公路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》J TJ 053 —94 的規(guī)定，采用抗壓強(qiáng)度指標(biāo)的設(shè)計(jì)方法，制成4 組 (每組3 塊) 100 mm ×100 mm ×100 mm立方體試件，按照規(guī)定的養(yǎng)護(hù)方法，養(yǎng)護(hù)28 d后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，從表1 中看出試驗(yàn)結(jié)果合格。
 

2 　抗裂縫材料

    采用瀝青混凝土面層作為路面的面層，這種形式的路面結(jié)構(gòu)能吸取兩種材料的優(yōu)點(diǎn)：水泥混凝土提供的穩(wěn)定、堅(jiān)實(shí)的基層，瀝青混凝土路面提供的摩擦系數(shù)較高、平整度好的面層，大大改善了路面的使用性能。 然而，復(fù)合式路面的關(guān)鍵是解決瀝青面層中出現(xiàn)的反射裂縫問題。 由于水泥混凝土面板接縫的存在，在外力荷載作用下，接縫處相鄰板塊產(chǎn)生豎向位移差，會(huì)出現(xiàn)較大的剪切應(yīng)力。 受氣溫周期性變化的影響，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力是瀝青混凝土面層產(chǎn)生反射裂縫的原因。 反射裂縫本身對(duì)面層的使用性能影響不大，但因其環(huán)境因素(雨水、氧化等) 的負(fù)效應(yīng)，常常使裂縫迅速擴(kuò)散，從而縮短面層的使用壽命^[2] 。 為減少反射裂縫的數(shù)量和延緩反射裂縫的發(fā)展速度，應(yīng)控制反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，防范措施分為改善瀝青面層性能，選用合適的面層混合料組成，設(shè)置中間加筋層和增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)層3 類。

    國(guó)內(nèi)外道路工程專家的研究結(jié)果表明：在水泥混凝土路面與瀝青混凝土面層之間加鋪1 層彈性模量較高的應(yīng)力加筋?yuàn)A層，以吸收或緩沖裂縫尖端的應(yīng)力集中，對(duì)于抑制反射裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)散具有一定的效果；有關(guān)規(guī)范提到防治反射裂縫的措施有鋪設(shè)土工格柵、鋪貼土工布和粘貼改性瀝青油毛氈；玻璃纖維格柵是一種能增強(qiáng)公路路面性能的新型優(yōu)良土工基材。 使用玻璃纖維格柵，可有效地改善路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，抵抗和延緩由路面基層裂縫引起的瀝青混凝土路面反射裂縫的發(fā)生，從而提高路面的使用壽命。 它具有很高的耐熱性和優(yōu)異的耐寒性，強(qiáng)度大，模量高，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕，膨脹系數(shù)低，尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

    另外，可以采用縱橫縫粘貼改性瀝青油氈，同時(shí)鋪設(shè)玻璃纖維土工格柵來達(dá)到延緩反射裂縫的目的。 舊水泥混凝土路面改造時(shí)需鋪1 層瀝青砂找平層，而此設(shè)計(jì)無需這道工序，可將瀝青油氈直接鋪在水泥混凝土板面上。 利用改性瀝青油氈的變形能力，將反射裂縫應(yīng)力由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向，對(duì)消散水平方向應(yīng)變和傳遞豎向荷載能起到一定的作用，可以增強(qiáng)瀝青混凝土的整體抗拉強(qiáng)度，減少永久變形，防止和延緩路面反射裂縫的產(chǎn)生。 改性瀝青油氈具有耐高溫的特性，在瀝青混凝土攤鋪時(shí)不會(huì)熔化于瀝青混凝土中或老化變質(zhì)，能夠承受高溫時(shí)壓路機(jī)的碾壓。 選用改性瀝青油氈能有效地減少地表水通過水泥混凝土板接縫下滲土基，同時(shí)又能減少地下水通過水泥混凝土板間接縫進(jìn)入浸潤(rùn)瀝青混合料，避免降低無機(jī)結(jié)合料強(qiáng)度，延緩瀝青面層出現(xiàn)剝落和松散，延長(zhǎng)面層結(jié)構(gòu)使用壽命。 改性瀝青油氈的特點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度大，延伸率高，具有良好的彈塑性和耐高、低溫性能。 與水泥板有良好的粘接性能，耐熱度好，120 ℃不變形，150 ℃不流淌，在瀝青混凝土攤鋪時(shí)不會(huì)熔化于瀝青混凝土中或老化變質(zhì)，能夠承受高溫時(shí)壓路機(jī)碾壓，有效使用時(shí)間在20 a以上^[3]。

3 　瀝青混合料

    我國(guó)目前城市道路瀝青路面大都采用較細(xì)的AC2I 型混合料級(jí)配，這種混合料為懸浮結(jié)構(gòu)，高溫穩(wěn)定性差，且表面光滑易泛油。 因此，必須使用新的瀝青混合料類型，以提高瀝青路面的使用壽命。 我國(guó)目前高等級(jí)公路瀝青路面大多分上、中、下面層。 上面層要求具有抗滑、低溫抗裂、高溫抗車轍性能，中面層以抗高溫車轍和低溫裂縫為主，下面層以抗疲勞為主。

    為了控制和延緩反射裂縫的發(fā)生和發(fā)展，對(duì)面層瀝青的使用提出了特殊要求，既要有較好的高溫穩(wěn)定性，又要有較好的低溫抗裂性，同時(shí)又要考慮到工程經(jīng)濟(jì)性，采用APP 和SBS 改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA) 則是最佳選擇。 改性瀝青由于改性劑的存在，結(jié)構(gòu)組成發(fā)生變化，形成相互貫穿的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 使得改性瀝青的力學(xué)性能、粘度、粘附性、感溫性都有了明顯改善。 SMA 的耐高溫性能好，抗車撤能力強(qiáng)， 具有較好的低溫抗裂性能和耐久性，能有效地抑制反射裂縫的發(fā)展，減小路面噪聲，提高行車安全性，延長(zhǎng)路面使用壽命，減少養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分明顯。 而SMA 這種瀝青、礦粉和纖維穩(wěn)定劑作結(jié)合料的間斷級(jí)配瀝青混合料，既具備開級(jí)配混合料的嵌擠能力，提高抗車撤能力和抗滑阻力，又具備密級(jí)配混合料的優(yōu)點(diǎn)，空隙率小，瀝青用量多，能提高疲勞壽命和抗水損害能力。 將它用做上面層，能提高行車舒適性，減少和延緩病害的產(chǎn)生，延長(zhǎng)路面使用壽命。

4 　結(jié)　論

    水泥混凝土與瀝青混凝土復(fù)合式路面，具有顯著優(yōu)點(diǎn)：混凝土路面提供了穩(wěn)定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，瀝青混凝土面層采用縱橫縫粘貼改性瀝青油氈、玻璃纖維加筋層，能有效地防止地表水滲入土基，同時(shí)又能防止地下水通過水泥混凝土板接縫進(jìn)入瀝青混合料面層，延長(zhǎng)面層結(jié)構(gòu)使用壽命，可有效地防止混凝土板塊的溫度、豎向剪應(yīng)力的作用，防止和減少荷載型反射裂縫的發(fā)生。 水泥混凝土與瀝青混凝土復(fù)合式路面具有較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，這種新型路面結(jié)構(gòu)將成為公路路面結(jié)構(gòu)建設(shè)發(fā)展的趨勢(shì)，有著十分廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)公路交通建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2 ]吳英俊。 用瀝青罩面改造舊水泥混凝土路面技術(shù)[J ] 。 公路，2001 ， (3) ：32～34。

[3 ]閔建勇，盧擁軍，湯開明。 改性瀝青油氈在水泥路面改造中的應(yīng)用[J ] 。 江蘇交通科技，2001 ， (6) ：29～31。