水泥混凝土路面“白加黑”路面养护大修技术探讨

从现阶段的研究成果来看，高速公路水泥混凝土路面“白改黑”后的沥青路面最大问题是水泥板接缝处的反射裂缝，其次沥青路面老化严重、局部路段出现较为严重翻浆等现象。在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层是一种常用的、有效的路面修复技术，它具有工期短、对交通影响小、修复后路面服务性能好等优点，但在传统的白加黑基础上，并没有深层次的解决反射裂缝的问题，一些高速公路白加黑以后一段时间就出现了反射裂缝。因此针对“白加黑”并不只是简单的沥青罩面就能解决的，必须进行进一步的研究。

本文从低碳环保和废物利用的角度，本文以宁通高速仪征段为例，提出了三种新型的“白加黑”路面养护大修技术，碎石化、泡沫沥青和橡胶沥青。通过对三种大修技术进行一些简单的介绍，并对比其优缺点，提出目前“白加黑”路面维修中，投资成本最易控制且技术效益最优的罩面养护方案。在讲究低碳环保的今天，相信这三种技术的应用对路面养护具有借鉴意义。

1 结构设计方案

1.1 碎石化技术

碎石化技术可以较为彻底解决反射裂缝问题。碎石化技术的基本原理是:通过利用专用设备对旧泥混凝土路面进行均匀地冲击、破碎、压实，在损失一部分结构强度和整体性的情况下，把混凝土路面在温度、湿度变化和荷载作用下的位移降低到新铺路面可以允许的范围内，从而彻底解决反射裂缝，为加铺路面提供坚实、安全的基础。尽管本次因为原路面结构强度不足导致了碎石化技术没能大面积实施，但碎石化技术能够将水泥混凝土面板破碎为颗粒粒径小力学模式趋向于级配碎石，减少水泥板的应力集中，较为彻底解决沥青路面反射裂缝的优势值得肯定及推广。

1.2 泡沫沥青厂拌冷再生技术

泡沫沥青厂拌冷再生技术，不但解决铣刨废料等问题，也为水泥混凝土路面提供了更多的加铺层结构类型选择。2009-2014年在仪征西段全线均采用了泡沫沥青厂拌冷再生技术，取得了良好的效果。本项目的实施不但解决了G328仪征西段原路面沥青老化铣刨后的废料，而且第一次在江苏省路面改造中大面积地成功运用泡沫沥青厂拌冷再生技术，也形成了全套的泡沫沥青冷再生施工工艺。另一方面，本项目水泥混凝土路面改造使用了较多的加铺层结构类型，包括1)水泥混凝土碎石化+水泥稳定碎石+泡沫沥青厂拌冷再生+沥青面层;2)水泥混凝土板块+水泥稳定碎石+泡沫沥青厂拌冷再生+沥青面层;3)水泥混凝土碎石化+泡沫沥青厂拌冷再生+沥青面层等，这些为后期同结构类型提供更多的改造方案及基础数据积累。

1.3 橡胶沥青技术

加铺橡胶沥青应力吸收层及橡胶沥青AR-AC混合料可以大大延缓反射裂缝的发生。采用了加铺橡胶沥青应力吸收层及橡胶沥青AR-AC13混合料技术，目的是通过橡胶沥青优良的抗反射裂缝能力来延缓本项目反射裂缝的发生，运行初期效果良好。尽管橡胶沥青在水泥板上直接加铺案例较多，但在白改黑的沥青路面上进行大面积加铺还不多见。本项目除总结了橡胶沥青全套施工工艺外，在橡胶沥青应力吸收层石料预裹附和橡胶沥青AR-AC13防油斑等问题上取得了一定的经验。

2 三种技术特点分析

2.1 碎石化技术

多锤头碎石化技术是采用多个重锤反复冲击打碎面板，将路面分层打裂成大小均匀的块径。碎石化技术的基本原理是:通过利用专用设备对旧泥混凝土路面进行均匀地冲击、破碎、压实，在损失一部分结构强度和整体性的情况下，把混凝土路面在温度、湿度变化和荷载作用下的位移降低到新铺路面可以允许的范围内，从而彻底解决反射裂缝，为加铺路面提供坚实、安全的基础。该技术是目前解决水泥混凝土路面反射裂缝最彻底的方法之一，同时具有施工速度快、节省资金等特点及重要的环境保护意义。

在施工前，原有水泥混凝土路面无病害，水泥板块完好。从实际测得的弯沉来看，本路段无病害。因此，施工前场的施工工序主要由原有沥青路面铣刨→夹层的去除→水泥路面的清扫→碎石机破碎→Z型振动压路机振动→振动压路机碾压→检查→透层施工等工序组成。主要确定落锤的高度和落锤间距，具体划分为:①行车道落锤高度按1.2m，落锤间距按12cm进行试碎。(边角处加大落锤高度1.6-1.8m)②超车道落锤高度按1.2m，落锤间距按10cm进行试碎。(边角处加大落锤高度1.6-1.8m)碾压组合:MHB破碎机破碎1遍+Z形压路机碾压2遍+单钢轮压路机碾压1遍+单钢轮压路机碾压1遍。

2.2 泡沫沥青厂拌冷再生技术

泡沫沥青厂拌冷再生技术一方面适用范围广，施工受季节和气候的影响小，节约能源，处治材料存放方便，可以常温摊铺、摊铺，快速罩面，另一方面泡沫沥青再生层较半刚性基层更具柔性和耐疲劳，对于抑制和延缓裂缝反射到新的沥青面层有很大的好处。

施工中泡沫沥青的配合比 RAP:新集料:水泥=70.5%:28.0%:1.5%，泡沫沥青的用量为2.4%(其中基质沥青发泡温度160℃，发泡用水量2.5%)、含水量为5.7%，泡沫沥青和水均为外掺。所设计的冷再生混合料15℃浸水劈裂强度为0.7241MPa，强度满足JTG F41-2008规定的15℃劈裂强度不小于0.5MPa强度指标。

泡沫沥青厂拌冷再生在施工过程中，应注意以下几点:(1)由于在RAP自重和高温的作用下，RAP材料可重新粘结起来形成尺寸较大的颗粒，因此RAP料堆的高度不能太高，机械设备也不得在料堆上停留或行走。可协调好破碎筛分设备和拌和设备的生产速度，使RAP料堆的高度减至最小。(2)对于RAP料的上料必须要有筛网进行预处理，防止超大粒径损害拌合机，另外保持RAP料和新集料的连续工作，控制合成级配。(3)保持施工过程中泡沫沥青的最佳含水率在规范规定范围，特别在气温高的天气，提高最佳含水率的同时，保持运输车辆用帆布进行覆盖，防止水分散失。(4)碾压的组合初压采用1台DD130双钢轮压路机前静后振碾压2遍，复压用1台18t单钢轮振动压路机振压4遍，然后用26t轮胎压路机碾压4～6遍，终压采用双钢轮压路机静压2遍。(5)摊铺机摊铺速度按1～3m/min予以调整，做到缓慢、均匀，不间断的摊铺。(6)泡沫沥青厂拌冷再生在加铺沥青下面层前必须进行养生，养生时间不易少于7d。当满足以下两个条件之一时，可以提前结束养生:①泡沫沥青再生层可以取出完整的芯样;②泡沫沥青再生层含水量低于2%。

2.3 橡胶沥青技术

2.3.1 橡胶沥青应力吸收层

(1)推荐橡胶沥青洒布量采用2.0～2.6kg/m2，最后采用2.5kg/m2。(2)起步和终止位置应铺工程纸，以准确进行横向衔接，洒布车经过后应及时取走工程纸;喷洒橡胶沥青后应立即撒铺碎石，碎石撒铺量推荐采用16±2kg/m2，根据试铺情况确定，以满铺、不散失为度，对于局部碎石撒铺量不足的地方，应人工补足。采用25T以上的胶轮压路机进行压实。碎石撒铺后应立即进行碾压作业，两台胶轮压路机应同时进行碾压，紧跟碎石撒铺车。碾压遍数为3遍，从洒布橡胶沥青到碾压完成应在规定时间内完成。

2.3.2 橡胶沥青混合料

本次配合比设计所用粗集料为镇江茅迪玄武岩，橡胶沥青为金邦橡胶沥青，为现场加工，1#料:3#料:4#料=78∶7∶15∶7，油石比为 8.5%，

在施工过程中AR-AC沥青混合料基本上与SMA的施工技术一致，上面层采用非接触式平衡梁装置控制摊铺厚度。两台摊铺机距离不应超过10m，以形成良好的热接缝。沥青混合料的压实是保证沥青面层质量的重要环节，应选择合理的压路机组合方式及碾压步骤。为保证压实度和平整度，初压应尽量在摊铺后较高温度下及时进行。为防止橡胶沥青粘结橡胶轮胎，AR-AC沥青混凝土不宜使用胶轮压路机。

当然对于废旧橡胶粉改性沥青的研究目前还处于初期，也有一些缺陷。本文中废旧橡胶粉改性沥青AR-AC13沥青混凝土属于湿法，由于昂贵的改性沥青加工成本和较高的油石比对其推广存在一定的影响。但随着改性沥青加工设备与技术的改进，不难看到废旧橡胶粉沥青混合料将成为我国沥青混凝土发展的新方向，具有广阔的市场前景。

3 三种技术对比

根据以上对三种方案的介绍，三种养护大修技术各有优缺点，见表1。考虑的侧重点不同，得出的经济方案就有所不同，在公路日常养护过程中，常使用采用橡胶改性剂改性沥青，施工方便快捷。从长久性考虑来看采用方案一和方案二能够较深层次的改善原有的性能，能够完成水泥混凝土路面大修工程中普遍存在的反射裂缝的问题。

表1 方案比选

4 结束语

(1)“白加黑”旧路罩面改造，其中最大的病害是原水泥混凝土板块路面的裂缝反射很快，必须对其治标治本，综合处理。

(2)随着高速公路沥青路面养护工程的深入，碎石化、路面冷再生和橡胶沥青技术作绿色环保技术，能够变废为宝、节省资源、利于环保，已成为国内外采用的沥青路面维修工艺的研究热点。

(3)本文根据三种结构的应用情况，提出了不同结构类型的应用条件及其在施工过程中的主要控制要求，分析了各结构方案的缺点，真正做到防患于未然对于这三种技术的应用，需通过较长时期的观测予以完善。