闽西山区普通公路旧水泥路面“白改黑”关键技术总结

■巫超平

（龙岩市公路局永定分局，永定 364100）

0 引言

中国公路交通事业经过几十年的蓬勃发展，正迎来公路养护维修的高峰期，公路养护的基础性作用和地位也越来越重要。较多早期修建的水泥混凝土路面由于近几年超重车辆增多、填土路基沉降、雨水冲刷等原因出现了严重的破碎现象，导致道路路用性能下降，影响正常交通运行，甚至对行车安全造成不小的隐患[1]。公路建设重心开始由新建逐步向管养移动。2017年福建省全省交通运输投资850亿元，其中国省道路面改造计划完成投资14.1亿元，改造规模310km、修复改造面积约456万m2。由于沥青路面具有施工周期短、养护维修简捷、表面平整、无接缝、噪声低、行车舒适等优点，在水泥混凝土路面改造过程中，得到普遍推广。

1 “白改黑”概述

“白改黑”是道路建设中的用语，是指将原来的水泥混凝土路面（灰白色）改建为沥青混凝土路面（黑色），达到环保、防尘、防噪和增添行车舒适性的效果。旧水泥混凝土路面的“白改黑”技术改建能有效改善旧路面的使用性能，增强路面与轮胎之间的附着力，车辆在处理紧急事件中制动性能大大提高，车辆行驶更加安全、更加平稳，且工程实践较多，技术相对成熟，能够充分留用原路面结构，工期较短，经济实用。

“白改黑”路面是在原水泥混凝土路面基础上，对路面板经过灌浆、贴缝等处理措施后，直接加铺沥青混凝土面层，形成的结构体系属于典型的复合型结构，与一般的弹性层状体系有较大的区别，如图1所示。由于水泥混凝土路面面板存在施工接缝、破损等原因，在环境荷载与重载交通等因素耦合作用下，“白改黑”路面的反射裂缝病害最为显著，是“白改黑”工程必须重视的关键性技术难题。

图1 “白改黑”路面结构模型

2 项目概况

永定区省道309东东线“白改黑”项目属永定区政府和龙岩市公路局2016年底对S309线岐岭至城关路段（桩号219K+985～243K+605）的旧水泥砼路面进行加铺沥青砼路面工程。全长23.62km，路面宽12m，工程量27.17万m2，工作量3809万元，在原水泥砼路面上的纵横缝及裂缝灌宽缝处理，铺橡胶应力吸收层、8cm厚AC-20C型中粒式SBS改性沥青混凝土、4cm厚AC-13C型细粒式SBS改性沥青混凝土及路缘石等进行公路改建。

3 “白改黑”改建工程技术路线

“白改黑”工程主要内容包括：

（1）对原水泥路面结构进行全面的调查评估，包括路面结构的断裂破损率（DBL）调查、路面弯沉、路面脱空等每公里至少分别检测2个点，路面病害严重路段还需适度加密检测点，并逐段绘制旧路面弯沉、脱空情况图等[4]。路面检测应特别注意面板接缝处的弯沉值大小及弯沉差，对于沥青加铺层中荷载型反射裂缝的产生及扩展影响较大。只有了解路面病害发生的原因，才可以“对症下药”制定出科学、合理的改造方案，从而指导改造工作的进行。

（2）交通荷载调查预测。交通量、轴载组成及增长率等，要求按照新编《公路沥青路面设计规范》第一层次实测车辆轴载确定交通荷载参数。

（3）旧混凝土板块病害的处理。经过调查评估，针对路面结构的破坏形式采取相应的处理措施。对于破损非常严重的断裂板块进行翻修处理；对于脱空板块采取填封灌浆等稳固措施。如果调查评估旧水泥路面断板率大于20%、平均错台量超过15mm且接缝传荷系数小于31%，旧面板底出现严重唧泥、脱空或地基沉降时，直接加罩面处理方式经济性将较差，应考虑整板破碎后压实稳定处理，再浇筑新的水泥混凝土面板或沥青混凝土路面。

（4）加铺土工合成材料，防止加铺层产生反射裂缝。常用的土工加强材料即土工格栅。有试验说明，镀锌铁片、SBS改性沥青防水卷材、无纺土工布等建筑材料有优于土工格栅的加强性能。材料加强模式是以提高结构抗剪能力为主，而不是靠张力阻止裂缝的发展[2]。

（5）加铺沥青混凝土面层。沥青混合料加铺层作为面层将承受交通荷载的作用，因此其路用性能将严重影响复合式路面的使用性能。应根据道路使用情况设计合理的沥青路面结构。

“白改黑”工程改建技术路线如图2所示。

图2 “白改黑”工程技术路线图

4 “白改黑”改建工程关键技术要点

（1）病害调查与检测

水泥混凝土面层的病害分为断裂类、竖向位移类、接缝类和表层类，前两项是“白改黑”后加罩沥青面层反射裂缝的主要原因。接缝处的反射裂缝较为常见也是因为接缝两侧板块的不同位移造成的。

针对断裂类病害（如图3所示），一般采用人工目测调查，根据断裂破损程度确定是否需要重新浇筑或用其他方式处理。

针对竖向位移类病害，一般采用贝克曼梁弯沉仪进行检测，现场检测如图4所示。这里的弯沉概念，是指水泥混凝土路面相邻板块在荷载作用下产生的高差。根据一般经验，在弯沉值超过0.2mm时，就可断定为混凝土面板脱空。

依据路面弯沉检测结果，确需进行路基补强的路段，还应进一步通过钻芯、切割、探坑等方式取样。对水泥路面裂缝板、破碎板等病害及完好板块处取芯，水泥路面现场取芯如图5所示。测量水泥板的厚度，判断基层及底基层的完整程度，对完整芯样分别进行室内水泥混凝土弯拉、抗压强度试验，掌握路面结构层厚度和路基强度等实际情况，并进行必要的室内试验分析获取各层材料性能参数。

图3 路面破碎病害现场照片

图4 贝克曼梁弯沉检测现场照片

图5 水泥路面现场取芯照片

（2）板块修复和稳固处理

除破损严重板块需要重新浇筑外，板底注浆是处理混凝土板块脱空的常用稳固方式。注浆处理应该注意的问题是材料的质量要求。以水泥注浆为例，应保证7d无侧限抗压强度不小于5Ma，并具有良好的可泵性、和易性、保水性，浆体过稠不能均匀布满板底空隙，浆体过稀则干缩性大，其流动度宜控制在20～30s之间。

（3）混凝土板接缝处理

前文提到，混凝土板间接缝是“白改黑”路面的薄弱环节，通常采用灌缝方式进行处理。即采用粘结力强、回弹性能好的材料对接缝进行填实，既能满足温度荷载下板间的变形，又能防止放射裂缝向面层传导。图6是一种典型的接缝处理方式。

图6 砼路面板接缝的处理

（4）加铺夹层提高结构抗剪性能

加铺沥青面层前设置薄夹层来延缓或者防治反射裂缝技术在工程实践中逐渐发展起来，所谓的薄夹层主要类型有防水卷材、应力吸收层、土工布、改性沥青油毡和玻纤格栅。由于夹层造价较高，反射裂缝一般发生在混凝土板接缝处，因此可以采用“骑缝铺”的方式进行，但是施工较为繁琐。如路面损坏较多，或者以工期为主要考虑因素时，可以采用“全面铺设”的方式。由于夹层较薄，本身抗剪性能有限，应考虑与接缝处理措施综合使用，效果较为明显。

（5）摊铺沥青混凝土面层

摊铺式应力吸收层应采用粘结力大、弹性恢复能力强的改性沥青砂粒式或细粒式沥青混凝土。本项目温度区划，属于1-4区（温度）夏炎热，最热月平均最高气温大于30℃，且为重载交通路段，孔隙率过小、饱和度过高路面易产生车辙，对路面高温稳定性产生不利影响。根据工程特点，面层摊铺选用8cm厚AC-20C型中粒式SBS改性沥青混凝土+4cm厚AC-13C型细粒式SBS改性沥青混凝土。

SBS改性沥青材料具有很好的耐高温、抗低温能力；弹性和韧性好，有较好的抗车辙能力；提高了路面的抗疲劳能力，特别是超载严重的公路上具有良好的应变能力，可减少路面的永久变形；粘结能力强，明显改善路面遇水后的抗拉能力；提高路面抗滑能力；增强路面承载能力；减少因紫外线辐射而导致的沥青老化现象等[3]。选用4.5%的沥青用量，孔隙率为设计中值、饱和度为设计下限，对高温稳定性与水损害都有一定的良好效果。

5 结语

（1）水泥混凝土路面“白改黑”改造是较为成熟的技术，但是在应用时应一事一议，根据实际情况充分论证，因地制宜选择合理的处理方式和技术手段。

（2）做好旧水泥路面的现状调查、交通量预测、现场必要的检测工作以及对病害产生原因的分析是“白改黑”工程的前提。

（3）旧水泥混凝土板块病害的处理是“白改黑”工程成功实施的关键，增加沥青面层厚度不仅增加工程造价，对于反射裂缝的开展影响效果有限。因此，妥善处理混凝土板块的病害能够有效降低加铺沥青面层的厚度，降低施工成本。

（4）摊铺材料的选择也是“白改黑”至关重要的环节。应当根据当地的温度、车辆通行情况、大车超载情况、年降水量等进行充分调研，选择合适的沥青材料。

（5）“白改黑”技术也在实践中不断改进，反射裂缝的防治依然是困扰公路养护的一大难题。养护工作者应结合“白改黑”工程后养护情况，对路面进行监测，收集养护数据，为类似工程积累经验。

[1]杨芳.浅谈水泥混凝土路面“白改黑”工程中防反射裂缝技术.建材与装饰，2016（1）：268-270.

[2]王敏,张东长,窦彦磊.“白改黑”工程中常用反射裂缝防治材料效果分析研究.公路交通技术，2010（4）：38-42.

[3]王涛,才洪美,张玉贞.SBS改性沥青机理研究.石油沥青.2008（6）；

[4]福建省公路局.福建省普通国省干线公路旧水泥混凝土路面改造为沥青路面建设指导意见.