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旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土技术探讨
日期:2009-12-07来源:作者:公路养护
在水泥混凝土路面浇筑完成并投入使用五到十年的时间里,混凝土路面因为各种原因受到各种不利因素的影响,产生破损。随着目前交通流量的日益增大,经过各种车辆长时间的碾压,各块行车板之间因温度,路基沉降等,出现不同程度的坑凹、接缝台阶、桥涵与路面接茬不平、跳车等路面不平整现象,严重地影响了行车舒适度和路面的整体性能。随着我们居住的城市不断地扩大发展,城市交通的不断发展,原有的道路已不能满足现代化的交通发展的需求。如何在原有的道路基础上,对其进行合理的改造,提高其路面强度、平整度,行车舒适度从而全面提高城市道路的路用性能。正成为现在的公路和市政建设者们思考和探索的重点。如何体现一个城市:以人为本的理念,展现一个城市的美好形象起到一个非常重要的作用。 
    2000年以来,我所在的市政工程建设管理局组织力量对市区的:均州一路、车站路、丹二路、环城南路、丹赵路等几条主要干道进行了在原有的水泥混凝土路面上加铺一定厚度的沥青混凝土改良原有的路面的方式,取得了良好的经济和社会效益。现在本人通过对这些现象进行分析,初探沥青混凝土改良旧水泥混凝土路面中常见的质量问题及控制措施。 
1 原有的旧砼路面破损原因分析:  
1)路基不均匀沉降,造成已铺筑水泥路面出现坑凹路基是路面的基础,路基不均匀沉陷,必然会引起路面的不平整,分析其原因,不外乎:⑴路基填料控制不好,路基填料严禁采用建筑垃圾、工业垃圾填筑。特别是不可以采用高液限粘土填筑的路段,一旦采用会不同程度的出现了路基不均匀沉降。 
2)特殊地基路段、路基防护排水不完善,如丹赵路的部分路基沉陷,是由于对原地基勘探不祥,有部分路基修筑在软土地段,因软土的压缩性大,在自重的作用下产生沉降,部分路段是由于路基的防护、排水系统不完善,造成湿陷性黄土的不均匀沉陷、水流不畅,引起路基变形。 
3)半挖半填路基的接合部处理不当、路基的压实度不足,如市区的新港大道路,当初建造时半挖半填路基较多,当路面完成后,出现了沉陷和裂缝,是由于路基填料的含水量大,施工单位力量不够,未能按规范要求挖台阶施工,造成路基与填料接缝接合部产生裂缝和沉降,路基压实机具不足,使路基土壤的密实度偏低,土体透水性增强,造成水分集聚和侵蚀路基,使路基土软化而产生不均匀沉降。 
4)桥梁涵洞两端及桥梁伸缩缝的跳车,严重影响着路面整体平整度 
    桥梁、涵洞两端的路基病害,是一个比较普遍的现象,也是最常见的公路病害之一,比如在沿江大道东沟桥和沙沟河两侧,都不同程度的出现一些问题,主要表现在: 
    ⑴桥梁、涵洞的台背填土,由于压实机械的作业面狭小而使压实不到位,通车后,引起路基的压缩沉降。 
    ⑵台背填料与台身的刚度差别大,造成沉降不均匀。 
    ⑶在桥梁、涵洞与路基结合处,常会产生细小缩裂缝,雨水渗入后,使路基产生病害,导致该处路基发生沉陷。 
    ⑷桥梁伸缩缝在选型和施工时考虑不周和处理不当,产生跳车现象。 
    沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比,损坏形式有所不同,主要有 :
①铺装层内部产生较大的剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差,抗水平剪切能力较弱,在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,产生推移、拥包等病害;
②因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙,在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。 
    设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏,常表现为拥包和推移现象。剪切破坏有两种情况 :一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量,加之沥青混凝土层厚度较薄,沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。因此,剪切破坏是设防水层的水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装损坏的主要原因,故在实际设计中应基于两种形式的剪切破坏分别加以计算分析。 
2 施工中对旧水泥混凝土路面处理 
    首先对原有的破损水泥混凝土路面进行修补处理,破损严重的将原有的旧路面切割后挖除,然后浇筑C25以上水泥混凝土路面或者水泥稳定毛碴(水泥稳定碎石),对路板的纵缝和施工缝和工艺缝进行清缝,灌缝处理后,进行喷洒粘层油,在板和板的接缝处采用土工织物进行加固。 
    土工织物又称土工聚合物,常见的有:土工布、土工格栅等。它具有高抗拉强度,耐久性、耐腐蚀性,质地柔韧,能与砂土很好地结合,组合成加筋土复合地基,有效地提高土的抗剪强度、抗拉性能,增强土体的整体性和连续性。对于其加固机理,近年来,我国岩土工作者也在试验室中证明了在砂土中加筋可有效地提高土体的地基承载力,在原有的路面层喷洒透层油以后加铺土工布,可以减少地基竖向沉降量,有效地克服路面板块不均匀沉降对沥青砼路面层的影响。工程施工对土工布的加筋效果有重大的影响,施工时应让土工织物尽早处于受拉状态,土工织物抗拉强度只有在变形时才得以发挥,所以施工时不允许土工织物发生折皱,把土工织物尽可能拉平拉紧。使土工织物在受荷初期有足够的应变,使其在受荷初期发挥作用。土工织物加筋垫层加固软土地基是一种行之有效的、经济合理、安全可靠、简单易行的方法,但目前有关文献介绍的仅是定性的、经验的成分较多,尚缺乏严谨的理论计算公式、可靠充分的测试数据来加以说明,这些还有待理论工作者和广大工程技术人员的不断探索。 
3 厂拌法沥青路面的施工质量控制措施 
3.1 准备阶段: 
    厂拌法沥青砼路面包括沥青混凝土、沥青碎(砾)石等,其施工过程可分为沥青混合料的拌制与运输及现场铺筑两个阶段。 
    首先对所选用的材料进行检测:沥青是最关键的材料,直接从生产厂家订购,一般设计文件都有明确要求,通常使用的标号为AH-90、AH-110。沥青运到工地现场后,工地试验室要按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的要求严格抽检。工地试验室主要检查针入度、延度及软化点,其它指标可根据需要选做。沥青的贮备要用专用贮备罐,专用贮备罐安全、防水、保温、无浪费,加热使用方便。值得注意的是,沥青加热时温度要控制好,石油沥青一般不得超过170℃,否则容易老化。 
    各种规格的碎石是沥青混凝土路面的骨架,是受力的主要支撑材料,碎石的规格以沥青混凝土各面层的厚度及配合比确定。从经验来看,采备AC-16I型结构层所用碎石时,可以用15-20mm、10-15mm、5-10mm三种规格的碎石。具体各种规格的数量以配合比及级配要求确定,确定方法以图解法试配。沥青混凝土面层用碎石、砂、石屑及矿粉组成混合料,理论级配中每种规格材料的用量是确定的。而实际工作中,由于单独碎石、砂、石屑的级配中不是很稳定均衡,故在工地准备材料时要随时抽检筛分,不断进行微小的调整。这样,整个材料的采购、贮备就非常准确。采贮量以总用量的90%控制,这样不会造成某种材料过多或过少,对工程的成本是有利的。另外,工地所用的任何砂石材料最好都是干燥的,且所存场地要硬化,材料堆放整齐有序,材料有专人负责,要覆盖防雨和尘土,这样可以提高生产率,并使最终的沥青混合料质量稳定。 
    在拌制沥青混合料之前,应根据确定的配合比进行试拌。这项工作由工地试验室负责完成,由工地试验室准备原材料,送到业主指定的专业试验室去做。这项工作要尽量提前,最好能在贮备原材料前完成。因为有了配合比,就可以准确的确定材料的各种规格及数量。在做配合比设计时,还要注意是否有各种外加剂(如掺加抗剥落剂及其它改性材料)。试拌时对所用的各种矿料及沥青应严格计量。通过试拌和抽样检验确定每盘热拌的配合比及其总重量(对间歇式拌和机)、或各种矿料进料的速度(对连续式拌和机)、适宜的沥青、拌和时间、矿料和沥青加热温度、以及沥青混合料出厂的温度。对试拌的沥青混合料进行试验之后,即可选定施工的配合比。经过多次试验得出,在我所在的丹江地区,常用的沥青配合比为:中粒式6.5,细粒式5.6。 
3.2 铺筑阶段: 
    铺筑阶段主要工序是:沥青混凝土混合料的拌和、运输、摊铺、碾压、检测、缺陷处理等。 
在工厂拌制的沥青混合料所用的固定式拌和设备有间歇式和连续式两种。前者系在每盘拌和时计量混合料各种材料的重量,而后者在计量各种材料之后连续不断地送进拌和器中拌和。在工厂集中拌制沥青混合料多采用间歇式拌和设备。 
    为使沥青混合料拌和均匀,在拌制时,需要控制矿料和沥青的加热温度与拌和温度。经过拌和后的混合料应均匀一致,无细料和粗料分离及花白、结成团块的现象。 
    厂拌沥青混合料通常用自动倾卸汽车运往铺筑现场,必须根据运送的距离和道路交通状况来组织运输。混合料运输所需的车辆数可按下式计算: 
需要车辆数=1+(t1+t2+t3)/T+a 
T----一辆车容量的沥青混合料拌和与装车所需的时间,min; 
t1----运到铺筑现场所需的时间; 
t2----由铺筑现场返回拌和厂所需的时间,min; 
t3----在现场卸料和其它等待时间,min; 
a----备用的车辆数(运输车辆发生故障及其它用途时使用)。 
    沥青混合料运达铺筑现场的温度:石油沥青混合料应不低于130摄氏度;煤沥青混合料不低于90摄氏度。沥青混合料应均衡地运送到铺筑现场。如因温度低,运到的混合料已发生冷却结块,应采取加温措施。 
    摊铺成型后及时进行碾压,碾压前技术人员要认真检查,发现有局部离析及边缘不规则时要进行人工修补。轻型双钢轮压路机先稳压一遍,稳压时尤其注意起步及停车的速度。碾压时力求速度均衡、行走要直、工作面长度不要大于50m。稳压完成后即可进行复压,复压完毕后用轮胎压路机进行终压。碾压过程中技术人员要随时检查,发现有缺陷及时处理。压路机的行走速度控制在4km/h,必须带有碾压轮洒水功能。压路机采用双钢轮振动压路机及轮胎压路机的组合作业,数量由实际工作量确定。其它设备均要与整个施工环节相匹配。总之,设备在造型上要以故障率低且性能优越为宜。  
3.3 检测及缺陷处理 
1) 检测贯穿于沥青混凝土路面施工的全过程,碾压成型后的路面必须满足设计要求。检测内容包括:测定平整度、厚度、宽度、高程及钻芯取样等工作。平整度的测定有两种办法,一种是用6m长铝合金尺杆(规范要求是3m直尺),另一种办法是车载连续平整度仪。两种办法都要用到,对局部可采用6m直尺,对比较长的范围可采用车载连续平整度仪。两种办法综合使用,可以准确的测定路面的平整度。厚度、宽度及高程的测定在此不再详述。钻芯取样的试件带到试验室后,要做马歇尔试验及其它试验,经过试验数据的处理,可以评价沥青混凝土路面的内在物理力学性能。这些性能主要包括压实度、空隙率、容重、稳定度、流值等。满足规范要求,认为沥青混凝土路面是合格的。  
2) 常见沥青混凝土路面缺陷是多种多样的,从使用效果来看,主要表现在路面波浪、横缝跳车、密实度不够、局部推移、松散、隆起等,这些缺陷都是施工过程中造成的。路面波浪在施工过程中主要是由于摊铺机造成的,沥青混合料软弱或混合料温度组成的变化导致混合料劲度的不均匀也是其中因素之一。消除波浪的主要办法是调整好摊铺机的性能,同时要求沥青混合料要保持稳定的温度及级配。找平系统要处于良好状态,操作人员要随时检查,发现问题及时处理。横缝跳车主要是工艺上的问题,横缝在处理时要将已成型的路面切齐,并在接触面上浇洒粘层沥青。摊铺机在开铺前掌握好松铺系数,刚摊铺完人工及时修补。碾压时先横向碾压,再纵向碾压,经过这样处理一般不会出现横缝。密实度不够的主要原因是油石比不准确、级配曲线中细料出线、压实遍数不够或压实机具偏轻造成的。局部推移、松散、隆起主要原因是基层软弱、油石比偏大、压路机起停速度太快等因素造成的。  
3)沥青路面施工缝处理的好坏对平整度有一定的影响,通常连续摊铺路段平整度较好,而接缝处较差。因此,接缝水平是制约平整度的重要因素之一。处理好接缝的关键是切除接头,用3m直尺检查端部平整度,以摊铺层面直尺脱离点为界限,用切割机切缝挖除。新铺接缝处采用斜向碾压法,适当结合人工找平,可消除接缝处的不平整,使前后两路段平顺衔接。 
4)资料的收集整理。沥青混凝土路面施工过程中各种材料的自检资料,质量评定资料都是非常重要的。要真实准确的记录每一个工作环节的详细数据,资料要归档存放,资料的种类包括各种检测试验表、照片、声像及原始记录。做好资料是竣工验收的关键依据。 
4 结语 
  沥青路面改造旧路面的应用范围很广,同时影响其质量的因素也有很多。沥青混凝土路面施工的关键是人员、材料、设备的合理配置。在施工过程中要善于总结,克服不良人为因素,注重引进新技术、新材料、新工艺、新设备。对整个施工过程实施有效的动态管理,严格控制各种试验及检测。施工当中发现问题及时处理,只有加强管理,精心组织施工,才能铺筑出高质量、高水平的沥青混凝土路面,创造优良工程。

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