沥青斜向预应力混凝土复合路面在交通道路上的应用

陈晓娟

摘 要：在分析现有复合式路面特点的基础上，本文从结构、路面材料以及路用性能方面介绍沥青斜向预应力混凝土复合路面（CPCP+AC）;考虑到CPCP层与AC层使用不同模量的材料会引起上下层不能协调变形的问题，提出CPCP+AC复合路面层间优化的措施;此外，对CPCP+AC复合路面提出一些施工质量控制建议。

关键词：沥青斜向预应力;复合路面;层间优化;施工质量

中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）32-0088-03

Abstract： In this paper， based on the analysis of the characteristics of the existing composite pavement， the asphalt concrete - cross-tensioned prestressed concrete composite pavement （CPCP+AC） was introduced from the aspects of structure， pavement materials and road performance; considering that the use of materials with different moduli for the CPCP layer and the AC layer would cause the upper and lower layers to be unable to coordinate deformation， measures to optimize the interlayer of the CPCP+AC composite pavement were proposed; in addition， some construction quality control suggestions were put forward for CPCP+AC composite pavement.

Keywords： asphalt diagonal prestress;composite pavement;layer optimization;construction quality

沥青斜向预应力混凝土复合路面具有明显的优点，具有斜向预应力筋的水泥混凝土路面有较好的力学性能和水稳定性[1]，道路的整体强度和承载能力明显增强，路面结构不易发生破坏。AC沥青层不仅能承受荷载、温度等产生的水平应力，也能扩散一定的竖向应力。但沥青斜向预应力混凝土复合路面结构对层间使用的材料以及层间优化要求较高，如果处理不当，就会在交通荷载作用下出现层间剪切滑移。本文在分析现有复合式路面特点的基础上，阐述了沥青斜向预应力混凝土复合路面（CPCP+AC）的结构特点及优势，提出CPCP+AC路面的层间优化措施，并从CPCP层、AC层、层间黏层施工等方面提出一些施工质量控制建议。

1 现有复合路面结构

1.1 一般复合式路面

目前使用比较广泛的PCC+AC路面结构集合了AC路面和PCC路面的优点，这种路面结构的养护、维修费用相对较少[2]。由于当时的交通量较小，因此一般复合式路面使用效果显著。随着时代的发展，交通量和交通荷载增加，此复合路面结构下的AC层易受温度和荷载影响而出现反射裂缝，还会因为层间黏结不强而发生滑移、拥包等病害。因此，PCC+AC复合式路面现在已经不能够适应交通量较大的高速公路的需求。

1.2 连续配筋水泥混凝土沥青加铺复合式（CRC+AC）路面

作为新型路面结构，连续配筋水泥混凝土沥青加铺（CRC+AC）复合式路面无须在上下承载层设置伸缩缝[3]，整体结构的稳定性较好。相对于一般复合式路面经常出现推移变形、路面分层及水损害等病害，CRC+AC路面能约束相当一部分路面病害的发生。但长期使用之后，由于板块的接缝较多，在荷载作用下，微小的裂缝仍然会发展成较长且宽的裂缝，因此路面易发生破碎，导致道路的使用性能降低[4]。

2 CPCP+AC复合路面的优势

2.1 CPCP+AC复合路面的结构特点

如图1所示，CPCP+AC复合路面主要为斜向预应力混凝土层上加铺薄层沥青混凝土层。其中，AC层厚度为4～6 cm，它能够用来阻断雨水对基层的冲刷和向下传递行车的荷载。作为CPCP+AC复合路面的主要承重层，CPCP层厚度通常为22～26 cm，该层具有强度高、刚度大、温度敏感性小的特点。为了将AC层和CPCP层黏结起来，CPCP+AC之间会铺筑5～10 mm的黏结层。同时，这层黏结层能够吸收AC层传递下来的应力。

2.2 CPCP+AC复合路面的材料优势

与一般的水泥混凝土路面不同，通过在水泥混凝土路面铺筑两层斜向预应力钢筋，混凝土板在横向和纵向的变形得到约束，使得CPCP层可以承受更大的应力应变而不会发生破坏。除了提供路面表面功能以外，AC层也能承受因荷载、温度等产生的水平应力，同时能扩散一定的竖向应力。尽管CPCP层与AC层的材料模量相差较大，但通过中间的黏层可以协调两种材料的变形。

2.3 CPCP+AC复合路面的路用性能優势

以斜向力预应力混凝土路面板与AC-13沥青混凝土路面板复合为例，取AC面层厚度为5 cm，AC-13的设计空隙率为4%。采用振动密实级配设计方法进行配合比设计，从表1中可以看出，CPCP+AC（AC-13）的路用性能均符合相关规范要求，特别是高温性能较为突出，所以CPCP+AC（AC-13）铺筑在高温地区的路用效果会更加明显。1.132 MPa的抗剪强度能减少在高温条件下沥青层发生推移、拥包、搓板等病害的概率。

3 CPCP+AC复合路面结构的层间优化

3.1 CPCP表面处理

3.1.1 CPCP路面板刻槽。如果板块分割完整，可使用桁架刻纹机;如果板块不完整，推荐使用人工刻纹机。对于斜向力预应力钢筋混凝土路面，若采用混凝土路面刻纹机切刻表面纹理，推荐槽宽为3～5 mm，槽深为5～6 mm，槽间距为20～30 mm。

3.1.2 CPCP路面板凿毛。路面板凿毛不仅要去除浮浆，还应形成凹凸麻面，只有这样，两类混凝土才能黏合为一个整体。进行凿毛时，应谨慎使用大型铣刨机或抛丸机。大型铣刨机不仅会铣掉浮浆和部分骨料，还会使有些骨料振松而影响整体结构。抛丸机凿毛的深度较浅，凹凸麻面不明显，使得混凝土层和沥青层之间的黏结效果变差。

3.1.3 CPCP路面板植石。在新成型的斜向预应力钢筋混凝土路面板上，均匀地撒布一层单一粒径（4.75～9.50 mm）集料，并施加一定的垂直压力将其压入混凝土中，集料压入混凝土的深度约为集料粒径的三分之二，使混凝土表面形成较粗糙的构造。为避免集料不洁净造成层间黏结不牢固，所用集料必须保持洁净，以确保施工后的CPCP层与AC层的层间具有足够的抗剪切能力。

3.2 层间处理的材料

复合路面受行车荷载作用，层间既要承受剪应力，又要承受拉拔力[5]。因此，对于交通量大、重载交通比例大的高速公路，要重点考虑层间的抗剪切能力。工程中常用的黏层材料有乳化沥青、改性乳化沥青、液体石油沥青[6]。建议使用SBR改性乳化沥青和SBS改性沥青作为CPCP+AC层间黏结材料。可以使用正交法对CPCP表面处理方法和层间黏结材料用量进行配比，将配比后的试件分别进行剪切、拉拔试验，通过分析试验结果，选出最优的黏结材料以及最佳用量。

4 CPCP+AC复合路面结构的施工质量控制

4.1 CPCP层施工质量控制

斜向预应力钢筋混凝土路面板的板长决定了路基摩阻力的大小以及预应力值，参考国内外工程经验和纵向预应力路面板的长度，路面板的长度建议取90～210 m。根据《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）的要求，路面板的板厚不仅要满足强度要求，还要满足钢筋的最小保护层厚度要求。预应力筋的布设角度建议在25°～45°取值，若布设间距过大，则会导致板内的横向应力分布不均匀。钢筋的布设位置建议在1/2板厚偏下1～2 cm处。

4.2 AC层施工质量控制

施工用到的沥青、石料、矿粉等材料应严格根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中的相关要求进行选择。混合料在运输过程中可通过加盖棉制篷布等保护措施延缓温度降低速度。在沥青混合料的碾压过程中，应协调压路机的碾压路线，严格控制碾压遍数，同时对各结构层的施工环节进行实时跟踪检测，铺筑完成后及时对各项指标进行检验并实时反馈。

4.3 CPCP+AC层间施工质量控制

若选择植石的方法对CPCP板面进行处理，为防止水泥混凝土收缩时与碎石脱离，建议采用波士胶通用无收缩灌浆料与石料混合并观察其裹覆效果。对于刻槽路段，当铺筑同步碎石封层时，建议采用智能碎石封层机进行沥青喷洒及集料撒布，其速度一般控制在1.5～2.0 km/h，此外，要保证沥青洒布均匀和碎石覆盖率保持在70%～80%，避免出现黏层油喷量过多或漏洒、碎石撒布重叠或露黑等现象[7]。

5 结论

CPCP+AC复合路面可以充分发挥两种不同路面材料的特性，发挥材料和结构的长处。CPCP层的刚度大，承载力强。AC层既能提供更好的路表面功能，也有良好的力学性能。除可在CPCP路面板表面刻槽、凿毛、植石以外，在拉拔、剪切试验的基础上选择合适的处理材料和材料用量能够有效地优化层间性能。在沥青斜向预应力混凝土复合路面施工过程中，CPCP层的板长、板厚、钢筋的分布，AC层沥青混合料的拌合温度、路面碾压遍数，层间黏层施工时沥青的喷洒量等，都是质量控制的关键环节。因此，在这些关键部分施工过程中，要严格按照施工工艺规范来进行。目前，在国内，此类结构的层间施工技术基本处于空白状态，人们应更多地结合室内试验来确定相关施工指标。

参考文献：

[1]韩微微.斜向预应力混凝土复合式路面预防桥头跳车技术[J].山西建筑，2017（10）：154-156.

[2]聂非.浅谈各种刚柔复合式路面性能特点的比较[J].山西建筑，2008（7）：315-316.

[3]王猛.斜向预应力无缝水泥混凝土力学性能研究[D].西安：长安大学，2012：18-19.

[4]金明，应伟锋.复合式路面结构在重载交通道路中的应用[J].中小企业管理与科技，2019（7）：188.

[5]王涓.水泥混凝土橋面沥青混凝土铺装防水粘结层的性能研究[D].南京：东南大学，2004：22-23.

[6]王笃喜.水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装防水粘结层的性能研究[D].重庆：重庆交通大学，2012：20-21.

[7]赵文姣，赵耀辉.沥青斜向预应力混凝土复合路面（CPCP-AC）层间处治技术研究[J].公路交通科技（应用技术版），2013（9）：113-115.