水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面研究

水泥 2006-03-27

摘要： 采用水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面，能够充分发挥水泥混凝土与沥青混凝土路面的特点。这种复合式路面结构以刚为主，刚中有柔，可以改善行车舒适性，放宽对其下混凝土板材料的要求，从而方便施工维修，降低整体造价，延长道路的使用寿命。

关键词：水泥混凝土；沥青混凝土；复合式路面；改性沥青

水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面，是指下层路面为水泥混凝土，上层路面为沥青混凝土复合而成的路面结构。目前，我国在公路建设中主要采用的路面为水泥混凝土路面和沥青混凝土路面。沥青混凝土路面表面平整无接缝、柔性好，能较好地满足行车要求，可以提高车速，降低油耗，具有明显的行车舒适性、耐磨性等优点，但受到沥青材料感温性的限制，沥青面层结构的强度受温度变化影响较大；水泥混凝土路面刚度大，扩散荷载能力强、稳定性好、抗压、抗折并且抗磨耗性能好，耐久、使用寿命长，但是它也有着不可忽视的缺点：接缝较多，影响行车舒适性，养护和维修不方便。与沥青路面相比，水泥混凝土路面的修复比较困难，目前，采用的大修措施有3 种：加铺沥青混凝土面层、加铺新水泥混凝土面层和翻修。由于沥青加铺层能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能，同时可以充分利用旧水泥路面，造价低，施工方便，并且对交通、环境影响小，因此，在国内外旧水泥混凝土路面改造工程中应用最多。本文借鉴旧水泥混凝土路面改造铺筑沥青混凝土罩面层的方法进行研究，以充分发挥水泥混凝土与沥青混凝土路面的特点^[1] 。

水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面，结构层上部的沥青混凝土可以改善行车舒适性，放宽对其下混凝土板材料的要求，无需考虑抗滑、耐磨性能，从而方便施工维修，降低整体造价。与单一路面相比，复合式路面中的沥青层缓和冲击能力强，能减少路面破坏的发生，同时也使轮胎磨耗、货损等费用减少。另外，这种复合式路面结构以刚为主，刚中有柔，沥青层可大大缓和行车对路面板的冲击，因而在设计上可使板厚减小，而且只要在结构设计上处理好接缝问题，即可减少以往路面板接缝处板下唧泥、冲蚀、脱空、断板、错台等病害。

1 　水泥混凝土

1。 1 　原材料

冀东水泥厂生产的42。 5MPa 普通硅酸盐水泥，细度模数为2。 6的中砂，碎石最大粒径30 mm；自来水。

1。 2 　水泥混凝土强度试验

水泥混凝土作为复合式路面的底层，按照《普通混凝土配合比设计规程》J GJ 55 —2000 进行配合比设计，根据《公路工程水泥混凝土试验规程》J TJ 053 —94 的规定，采用抗压强度指标的设计方法，制成4 组 (每组3 块) 100 mm ×100 mm ×100 mm立方体试件，按照规定的养护方法，养护28 d后进行抗压强度试验，从表1 中看出试验结果合格。

2 　抗裂缝材料

采用沥青混凝土面层作为路面的面层，这种形式的路面结构能吸取两种材料的优点：水泥混凝土提供的稳定、坚实的基层，沥青混凝土路面提供的摩擦系数较高、平整度好的面层，大大改善了路面的使用性能。然而，复合式路面的关键是解决沥青面层中出现的反射裂缝问题。由于水泥混凝土面板接缝的存在，在外力荷载作用下，接缝处相邻板块产生竖向位移差，会出现较大的剪切应力。受气温周期性变化的影响，产生的温度应力是沥青混凝土面层产生反射裂缝的原因。反射裂缝本身对面层的使用性能影响不大，但因其环境因素(雨水、氧化等) 的负效应，常常使裂缝迅速扩散，从而缩短面层的使用寿命^[2] 。为减少反射裂缝的数量和延缓反射裂缝的发展速度，应控制反射裂缝的产生和发展，防范措施分为改善沥青面层性能，选用合适的面层混合料组成，设置中间加筋层和增设补强层3 类。

国内外道路工程专家的研究结果表明：在水泥混凝土路面与沥青混凝土面层之间加铺1 层弹性模量较高的应力加筋夹层，以吸收或缓冲裂缝尖端的应力集中，对于抑制反射裂缝的产生和扩散具有一定的效果；有关规范提到防治反射裂缝的措施有铺设土工格栅、铺贴土工布和粘贴改性沥青油毛毡；玻璃纤维格栅是一种能增强公路路面性能的新型优良土工基材。使用玻璃纤维格栅，可有效地改善路面结构应力分布，抵抗和延缓由路面基层裂缝引起的沥青混凝土路面反射裂缝的发生，从而提高路面的使用寿命。它具有很高的耐热性和优异的耐寒性，强度大，模量高，化学稳定性好，耐腐蚀，膨胀系数低，尺寸稳定性好等特点。

另外，可以采用纵横缝粘贴改性沥青油毡，同时铺设玻璃纤维土工格栅来达到延缓反射裂缝的目的。旧水泥混凝土路面改造时需铺1 层沥青砂找平层，而此设计无需这道工序，可将沥青油毡直接铺在水泥混凝土板面上。利用改性沥青油毡的变形能力，将反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向，对消散水平方向应变和传递竖向荷载能起到一定的作用，可以增强沥青混凝土的整体抗拉强度，减少永久变形，防止和延缓路面反射裂缝的产生。改性沥青油毡具有耐高温的特性，在沥青混凝土摊铺时不会熔化于沥青混凝土中或老化变质，能够承受高温时压路机的碾压。选用改性沥青油毡能有效地减少地表水通过水泥混凝土板接缝下渗土基，同时又能减少地下水通过水泥混凝土板间接缝进入浸润沥青混合料，避免降低无机结合料强度，延缓沥青面层出现剥落和松散，延长面层结构使用寿命。改性沥青油毡的特点是抗拉强度大，延伸率高，具有良好的弹塑性和耐高、低温性能。与水泥板有良好的粘接性能，耐热度好，120 ℃不变形，150 ℃不流淌，在沥青混凝土摊铺时不会熔化于沥青混凝土中或老化变质，能够承受高温时压路机碾压，有效使用时间在20 a以上^[3]。

3 　沥青混合料

我国目前城市道路沥青路面大都采用较细的AC2I 型混合料级配，这种混合料为悬浮结构，高温稳定性差，且表面光滑易泛油。因此，必须使用新的沥青混合料类型，以提高沥青路面的使用寿命。我国目前高等级公路沥青路面大多分上、中、下面层。上面层要求具有抗滑、低温抗裂、高温抗车辙性能，中面层以抗高温车辙和低温裂缝为主，下面层以抗疲劳为主。

为了控制和延缓反射裂缝的发生和发展，对面层沥青的使用提出了特殊要求，既要有较好的高温稳定性，又要有较好的低温抗裂性，同时又要考虑到工程经济性，采用APP 和SBS 改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA) 则是最佳选择。改性沥青由于改性剂的存在，结构组成发生变化，形成相互贯穿的空间网络结构，使得改性沥青的力学性能、粘度、粘附性、感温性都有了明显改善。 SMA 的耐高温性能好，抗车撤能力强，具有较好的低温抗裂性能和耐久性，能有效地抑制反射裂缝的发展，减小路面噪声，提高行车安全性，延长路面使用寿命，减少养护费用，经济效益和社会效益十分明显。而SMA 这种沥青、矿粉和纤维稳定剂作结合料的间断级配沥青混合料，既具备开级配混合料的嵌挤能力，提高抗车撤能力和抗滑阻力，又具备密级配混合料的优点，空隙率小，沥青用量多，能提高疲劳寿命和抗水损害能力。将它用做上面层，能提高行车舒适性，减少和延缓病害的产生，延长路面使用寿命。

4 　结　论

水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面，具有显著优点：混凝土路面提供了稳定坚实的基础，沥青混凝土面层采用纵横缝粘贴改性沥青油毡、玻璃纤维加筋层，能有效地防止地表水渗入土基，同时又能防止地下水通过水泥混凝土板接缝进入沥青混合料面层，延长面层结构使用寿命，可有效地防止混凝土板块的温度、竖向剪应力的作用，防止和减少荷载型反射裂缝的发生。水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面具有较大的社会效益和经济效益，这种新型路面结构将成为公路路面结构建设发展的趋势，有着十分广阔的应用前景，对公路交通建设的可持续发展具有战略意义。

参考文献：

[1 ]符冠华，虞辉，曹荣吉。宁通公路六合东2江都段旧水泥混凝土路面加铺改造方案综述[J ]。江苏交通科技，1999 ， (2) ：5～11。

[2 ]吴英俊。用沥青罩面改造旧水泥混凝土路面技术[J ] 。公路，2001 ， (3) ：32～34。

[3 ]闵建勇，卢拥军，汤开明。改性沥青油毡在水泥路面改造中的应用[J ] 。江苏交通科技，2001 ， (6) ：29～31。

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