浅谈改性沥青路面在道路改造中的施工与控制

　　摘要：本文分析了我国现在有水泥混凝土路面的状况，介绍了改性沥青的使用性能，并结合工程实例，详细探讨了改性沥青在旧混凝土路面改造工程中的施工工艺与质量控制。
　　关键词：改性沥青；水泥混凝土；状况；结构设计；施工工艺；质量控制
　　1前言
　　由于近年来城市化进程加快，交通量和重型货车的载重量急剧增加，对路面结构的破坏日益加剧，越来越多的旧水泥砼路面均出现了不同程度的病害，应适时进行补强改造处理，同时，城市规模及人口不断扩大，不少原有道路规划等级和功能发生了变化，旧混凝土路面已难以承载现代城市化进程的重荷。故对旧混凝土路面进行改造迫在眉睫。根据综合利用节约投资的原则，选择改性沥青路面作为旧混凝土路面的罩面层，改善其使用性能是一种行之有效的措施。目前，在旧混凝土路面上加铺改性沥青路面的研究较少，更无成熟的指导性规范。本文结合瑞安市某旧路改造的情况，介绍相关的经验，供大家研究参考。
　　2我国现有水泥混凝土路面的状况
　　我国水泥混凝土路面始建于上世纪60年代，自80年代以来，水泥混凝土路面在全国得到了迅速发展。现有不少水泥混凝土路面大部分已接近或超过了设计年限，出现不同程度的损坏，甚至出现路面结构损坏，使用性能下降的情况，严重影响车辆的行车舒适性和安全性。水泥混凝土路面是一种刚度大，材料来源丰富，扩散荷载能力强以及具有稳定结构等许多优点的高级路面结构形式，在道路路面中占有很大比重。但水泥混凝土路面在行车与自然因素作用下，由于水泥混凝土路面面板、接缝和基层、土基的缺陷而产生各种种类型的损坏，其中既有设计原因，也有施工及外界环境因素等，有时则是各种因素相互影响所致。水泥混凝土路面在养护良好的条件下，其使用期限要比其它路面长，但一旦开始损坏，则会导致路面损害的迅速发展。为了恢复路面结构的完整性或改善路面的使用性能，必须对水泥路面进行养护的维修，根据养护的规模，一般可以分为如下四种类型：
　　（1）保养———指维修路面状况和延缓路面状况恶化的一些措施；
　　（2）小修———指在小面积范围内进行恢复路面状况的措施，包括修补、换板、板底灌浆、抬高板块和磨平板面等，修理面积通常小于路段面积的3.5%；
　　（3）中修———指小修的扩大，措施相似，但修理面积大于路段面积的3.5%；
　　（4）大修———指在整个路段进行的修理，目的是为了提高整个路面的承载能力，平整度或抗滑性能，包括铺筑沥青混合料或水泥混凝土加铺层，拆除旧路面或破坏旧路面在其上铺筑新面层等。
　　相对沥青路面而言，水泥混凝土的修复比较困难，国内外通常采用的大修措施有三种：加铺沥青混合料面层，加铺水泥混凝土面层和对原有水泥混凝土路面进行翻修。如何选择旧水泥混凝土路面的修复方案，国内外尚无成熟的评价方法可供参考。结合我国近几年来旧水泥混凝土路面的改造实践可见，在上述三种大修措施中，较常见的是在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混合料面层，特别是在路面标高受限制，需快速恢复通行的路段，此措施简单方面，能有效地改善旧水泥路面的使用性能，而且工期短，对交通和环境影响小。
　　3改性沥青
　　经过国内现代高等级沥青路面公路的建设实践，沥青路面普遍存在耐久性（使用寿命）和早期损坏二个问题。一方面，现有道路的实际使用寿命（8～12年）普遍短于设计寿命；另一方面，由于交通密度增加，轴载质量增加，轮胎压力增大以及高低温作用，使道路路面的“工作环境”近年来变得较严峻。为使沥青混凝土达到更高的使用性能，考虑采用改性沥青。总长、宽度按我国规范，改性沥青是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外加剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。改性剂是指“在沥青或沥青混合料中加入的天然的或人工合成的有机或无机材料,可溶融分散在沥青中，以改善或提高沥青的路面性能。”
　　改性沥青的主要目的是改善沥青混凝土的使用性能，使其满足设计使用期间交通条件的
　　要求，如减少高温时的永久形变或增加低温时的抗疲劳能力，或两者都有。改性沥青的具体制作在基质沥青中加入改性剂，通过高速剪切或胶体磨使改性剂均匀分散在沥青中。使用不同改性剂改性基质沥青，能使改性沥青的改性沥青混凝土的使用性能得到的改善程度是各不相同的，并不是凡是改性沥青做的沥青混凝土的性能才能满足不同的使用要求，某种聚合物改性沥青往往只能在一、二个使用性能上得到改善。例如，聚乙烯（PE）改性沥青只能使沥青结合料在常温下粘度增大，从而使高温稳定性得到改善，而对沥青混凝土的其他多个使用性能无改善。沥青改性或改性沥青成品的种类很多，很难对其进行分类，从狭义来说，现在所指的道路改性沥青一般是指聚合物改性沥青。
　　用于改性的聚合物种类也很多，按照改性剂的不同，一般将其分为三种：一是热塑性橡胶类，如苯乙烯一丁二烯一苯乙烯（SBS）、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯（SIS）等；二是橡胶类，如氯丁橡胶（CR）、丁苯橡胶（SBR）等；三是热塑树脂类，如聚乙烯（PE）、聚丙烯、聚氯乙稀等；四是掺加天然沥青类，如湖沥青、岩石沥青等；五是其它类，如掺多价金属皂化物、炭黑、加玻纤格栅等。在使用改性沥青时，应结合当地实际情况，对道路抗疲劳、抗车辙、抗低温开裂、抗老化、抗磨耗、抗滑、排水等多方面考虑，确定使用何种改性剂或成品改性沥青。
　　4结构设计
　　4.1项目概况
　　瑞安市某道路是城市主干道，横贯城市东西车流量大，且不能长时间影响交通，经多种方案比选，决定采用加铺沥青混合料面层的修复方案。因此如何解决旧有水泥混凝土路面与沥青罩面层之间的粘结就成为首先必须考虑的问题，处理不好，将极有可能出现罩面层推拥、位移等现象，影响道路美观和使用效果。另外，由于旧水泥混凝土板块间的热胀冷缩将使罩面层中出现的反射裂缝问题也必须加以重视，反射裂缝本身对罩面层使用性能影响不大，但其环境因素（雨水、氧化等）的负效应，常常会使得裂缝迅速向四周扩展，从而降低加铺路面使用寿命。[!--empirenews.page--]
　　4.2针对上述特点，设计时采取了以下措施：
　　（1）对改造范围内的旧有混凝土路面全部进行机械凿毛处理；
　　（2）对原有混凝土路面接缝，采取加铺道路专用土工布应力吸收膜来防止反射裂缝；
　　（3）沥青加铺层为:4cm厚AK-13A面层，6cm厚AC-20I型中面层,7cm厚AC-25I型中粒式改性沥青混凝土下面层。粘层油选用AH-70重交通石油沥青。
　　5施工工艺
　　5.1交通封闭
　　交通管制方案几经研究，决定采用分段封闭施工路面，引导车辆分流绕道。交通标志按国家标准设置，人员24h值班，整个施工过程中交通畅通。
　　5.2原地面调查及病害分析处理
　　交通封闭后，立即进行原地面调查，落实设计文件病害调查与实际是否相符，做好记录，拍照存档。根据不同种类的病害，进行有效的处理。掉边、缺角：损坏较深、较宽的路面，先用切割机切除损坏部分，然后浇注C35混凝土；损坏较浅、较窄的，可用风镐凿除深约5cm以上，然后以中粒式沥青混凝土填平压实。板块开裂，错台；首先考虑应是路基质量出现问题，故将整块板全部凿除，重新压实路基及基层，浇注C35混凝土。板块脱空：在脱空部位钻Φ30孔2-4个（贯穿板块），再高压浇灌C30水泥砂浆。
　　5.3旧路面清理铣刨
　　在加铺面层施工前，首先采用铣刨机对旧有混凝土路面进行全面彻底清理铣刨深度以露出新鲜混凝土并进入混凝土面层1cm左右为宜，局部铣刨机无法铣刨的地方采用人工处理，同时利用洒水车高压水枪对整个路面进行冲洗，确保路面清洁，以保证粘结力。
　　5.4改性沥青生产，施工主要控制参数
　　胶体磨间隙为0.2mm。基质沥青温度165～1750C，成品改性沥青温度165～1800C。改性沥青贮存时间不超过24小时。经检测改性沥青运动粘度等指标符合技术规范要求。
　　5.5铺设土工布
　　在旧水泥混凝土路面板块的纵缝及缩缝两侧各宽50cm范围内，喷洒1700C左右的粘层油，用量控制在0.4kg/m2左右，将预先剪成90cm宽的道路专用土工布，由人工在高温状态下准确铺贴在缝上，要求平整无折和无气泡。
　　5.6喷洒粘层油
　　喷洒前，路面要经压缩机高压空气吹扫干净，由沥青洒布车均匀喷洒，油量要适中，对喷洒过量的，要立即予以刮除，人工补刷。粘层油洒布完后立即封闭交通，以免路面被污染。
　　5.7改性沥青混合料的生产
　　按照沥青路面施工技术规范的要求，严格按照沥青混合料的配合比进行生产。沥青混合料采用DMSP-2000型间隙式拌和机生产，其正常产量为160t/h，由于改性沥青的粘度较高，因此必须有较高的拌和温度，一般需要提高200C左右，即达到170～1800C。同时拌和时间也应适当延长，以确保混合料拌和均匀。
　　5.8试验路段铺筑
　　由于在旧有混凝土路面上加铺沥青罩面层没有成熟的经验，因此在大规模罩面施工之前，必须铺筑一条200m左右的试验段，以检查拌和的混合料是否符合要求，同时验证矿料级配及油石比，确定摊铺方法、压实工艺等。完成试验段后，应及时总结，提交完整的试铺报告，以指导施工。
　　5.9混合料摊铺
　　摊铺机保持均匀，连续不间断地摊铺。随时调整摊铺速度与供料速度相平衡。宁可运料车等候摊铺，也不能摊铺机等运料车。全幅路段尽量采用2台摊铺机成梯队作业，注意前后间距不要超过10m，以免形成施工冷缝。
　　5.10混合料的碾压
　　与普通沥青混合料不同，改性沥青混合料的碾压应紧跟着摊铺进行，碾压顺序分为初压，复压和终压，碾压时应按照由下至上，先静后振，先慢后快的原则进行，并严格控制碾压温度。初压采用10t钢筒压路机紧跟在摊铺机后面进行，温度控制在1600C以上，复压采用振动压路机碾压2～3遍，终压采用钢筒压路机或轮胎压路机静压至无轮迹，并应在混合料温度降至1300C之前完成。在各个碾压阶段，压路机均不得在未冷却的路段上转向、调头或停机等候。
　　6质量控制
　　6.1拌和
　　拌和楼操作手严格按实验室配合比通知单进行拌和，拌和楼设专人用红外线测温仪在卸料斗小车处检测温度，如有异常及时反馈给操作手作合理调整。
　　6.2碾压
　　碾压一定要迅速及时，专人指挥压路机碾压，确保紧跟摊铺机并在1300C以上完成有效碾压遍数，并做好碾压记录。
　　6.3平整度
　　为保证路面平整度，应对铣刨面进行认真检查，只有较平整的铣刨面才有可能取得好的路面平整度，用3m直尺对铣刨面进行拉网式检查，特别是履带位置，对平整度较差处进行处理。
　　6.4检测
　　在加铺沥青混合料过程中，每天对出厂的混合料进行检测，检测内容包括抽提筛分。在2.3km旧路改造中，底面层共计进行抽提试验50次；中面层共计进行抽提试验49次；面层共计进行抽提试验48次（见表1），均达到施工技术规范的要求。施工时，除对出厂混合料进行抽提筛分检测同时进行马歇尔试验，结果表明空隙率、沥青饱和度、稳定度、流值等指标均符合规范要求。另外现场的质量控制不容忽视，如摊铺厚度、压实度、平整度等，发现问题及时整改，钻心试验表明所有压实度、厚度均达到规范要求。
　　7结束语
　　综上所述，瑞安市某道路改造于2006年11月顺利完工，至今已经过近3年的盛夏、雨季及寒冬的多重考验，未发生明显掉粒、推拥和严重开裂等破损现象，且行车平稳舒适，噪音低。通过该工程对改性沥青路面施工工艺和控制要点的总结，为改性沥青路面加铺层施工积累了一定的施工经验。
　　参考文献：
　　[1]交通部公路水泥混凝土路面养护技术规范（JTJ073.1-2001）.北京：人民交通出版社，2001.
　　[2]万德臣等.路基路面工程.北京：高等教育出版社，2005.
　　[3]姜志青.道路建筑材料.北京：人民交通出版社，2005.

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