旧水泥路面改造沥青砼路面防裂缝施工技术

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  摘要:旧水泥路面改造沥青砼路面防裂缝施工技术是指在旧水泥路面改造沥青砼路面施工中,为了防止施工后的路面出现反射裂缝,施工前首先对旧水泥混凝土路面板块进行调查与分析,根据调查结果将板块划分为不同的类型,针对不同的类型分别采取不同的处理措施对破损板块进行处理。
  关键词:旧混凝土路面病害;橡胶沥青应力吸收;玻纤格栅网片;沥青混凝土面层;施工
  自上世纪90年代以来,我国水泥混凝土路面发展极为迅速,随着如今社会经济的发展,人民生活水平的不断提高,人们对道路行驶舒适性的要求越来越高。由于使用年限的增长,水泥路面裂缝的存在严重影响了行驶的舒适性。为了更好的营造城市形象,创造良好的投资环境,泰兴市开始了“白加黑工程”。水泥路面“黑色化”即在旧水泥路面上加铺沥青混凝土面层而成一种复合式路面。复合式路面兼具柔性路面行驶舒适和刚性路面承载能力大的双重优点,这种方法已经成为旧路改造的首选结构形式。然而诸多的“白加黑工程”实践表明,水泥混凝土路面进行沥青混凝土罩面,罩面层往往会在水泥混凝土板接缝、裂缝处出现裂缝,而这些裂缝也已经成为水泥混凝土路面改造加铺沥青混凝土后的主要病害。
  经国内外专家研究表明,这些裂缝主要是因为基层水泥混凝土水平、竖向超限位移产生的拉应力超过沥青混凝土罩面层的抗拉强度而产生的反射裂缝,而交通荷载及温度作用是引起反射裂缝的两大因素。针对这些裂缝产生的原因,并结合以往路面施工中的成功经验,我公司在泰兴“白加黑”工程施工中将橡胶沥青应力吸收层和玻纤格栅防裂层结合使用,有效防止了“白改黑”路面裂缝的产生。
  1、施工特点
  旧水泥路面改造沥青砼路面防裂缝施工具有以下特点:
  1.1通过对原有旧水泥路面病害针对性的处理,保证了路面基层的稳定性,减少了路面车辆行驶及温度作用产生的基层超限变形位移,防止了新修路面反射裂缝的产生。
  1.2橡胶沥青应力吸收层的的使用,既有效吸收了旧水泥路面裂缝产生的向上传递应力,同时也解决了加铺层与旧水泥路面的粘接问题,以及路面基层防渗问题,有效提升了道路的施工质量。
  1.3玻纤格栅防裂层的使用,使反射应力均匀分布在较大的面积范围内,大大减轻沥青结构层的徐变作用,提高沥青结构层的长期抵抗拉应力的能力,最终达到防止沥青路面开裂的目的。
  1.4沥青混凝土面层的分集料粒径双层铺设,即有效地防止了沥青混合料的流变,又提高了行车路面的舒适性和耐久性,降低了道路养护费用。
  1.5橡胶沥青生产过程中使用了轮胎废料,既节约了能源,也有利于环境保护,同时废料橡胶中的碳黑能够使路面黑色长期保存,与标线形成鲜明对比,提高了道路行驶的安全性。
  2、适用范围
  旧水泥路面改造沥青砼路面防裂缝施工技术适用于老旧水泥路面上加铺沥青混凝土面层工程的防止路面裂缝施工。
  3、工艺原理
  旧水泥路面改造沥青砼路面防裂缝施工技术是指在旧水泥路面改造沥青砼路面施工中,为了防止施工后的路面出现反射裂缝,施工前首先对旧水泥混凝土路面板块进行调查与分析,根据调查结果将板块划分为不同的类型,针对不同的类型分别采取不同的处理措施对破损板块进行处理。旧混凝土路面病害处理完毕后,首先铺设橡胶沥青应力吸收层,橡胶沥青应力吸收层是一种碎石封闭层,是在旧混凝土基层上喷洒热橡胶沥青,然后在热橡胶沥青上撒布单粒级集料,再对其进行压路机碾压,使撒布的集料嵌入沥青膜,从而形成一个良好的应力吸收和防渗层,同时也解决了加铺层与旧水泥路面的粘接问题。橡胶沥青应力吸收层施工完成后,在其上鋪设玻纤格栅网片,并对网片进行固定,这些玻纤格栅网片能有效的缓解基层向上传递的超限拉应力,起到一定的防裂缝作用。然后再在玻纤格栅网片表面铺设沥青混凝土面层,面层按不同集料粒径分两次铺设,保证路面行车的耐久性和舒适性,这样“白加黑”路面即施工完成。使用该技术施工的沥青改造路面,能使应力均匀分布在较大的面积范围内,大大减轻沥青结构层的徐变作用,同时提高沥青结构层的强度,具有长期抵抗拉应力的能力,最终达到防止沥青路面开裂的目的。
  4、施工工艺流程及操作要点
  4.1、施工工艺流程
  旧混凝土路面补强清理→橡胶沥青应力吸收层(AR-SAMI)1cm →铺玻璃纤维土工格栅230g/m2→中粒式沥青混凝土(AC-20F)6cm→细粒式沥青混凝土(AC-13F)4cm
  4.2施工要点
  4.2.1对原有旧水泥混凝土路面进行补强处理
  水泥混凝土路面众多的接缝是沥青混凝土加铺层路面产生反射裂缝的主要原因,处理好该问题至关重要,极为关键。在进行加铺沥青混凝土面层之前必须对原有旧水泥混凝土路面病害进行认真彻底的处理,只有这样改造后的路面才能达到良好的预期效果。
  (1)灌缝
  原有旧水泥混凝土路面的接缝都要采用新型改性沥青材料进行灌缝,以有效防止路面水从路面渗入基层,保证基层有足够的强度和稳定性。该种改性沥青在使用时必须由混凝土路面嵌缝机加热至300℃,然后通过混凝土路面嵌缝机注胶嘴把改性沥青注入接缝内。该种材料在高温下热稳定性好,低温下不易老化变脆,安全经济,又不会给环境造成污染,可以满足接缝灌缝的需要。
  (2)严重破碎板的修补
  对已断裂成 3块以上的严重破碎板,坚决采用常规的挖补方法对板体进行更换。将旧板破碎、运走,清扫基层;用15#贫混凝土修复松散基层(如有松软的素淤泥块,还应挖坑切槽,直到坚硬基层),基层表面要平整,并具有一定的横坡坡度,然后重新浇筑30#混凝土板。
  (3)一般断板的修补
  对断裂情况较轻的板块,如果按破碎板整槽翻修的办法来做,不但成本高,而且费时。对待此类病害,采用对裂缝开槽注胶的方法来处治。   (4)其他形式损坏
  其他一些非结构性破坏,如表面起皮、露骨、剥落、麻面等,由于其只影响到原有路面行车舒适性,而当对老路进行改建、旧混凝土路面做基层时,这些形式的损坏对整个路面结构承载力和行车舒适性影响甚小,故而不予特殊处理。
  4.2.2橡胶沥青应力吸收层施工
  (1)施工前应进行基层的清扫、吸尘和清洗。
  先人工用竹扫帚将基层表面进行全面清扫,再用2~3台森林灭火鼓风机沿纵向排成斜线将浮灰吹净,若不能达到“除净”的要求,则用水冲洗,清除基层表面浮灰和泥浆,尽量使基层顶面集料颗粒能部分外露。
  (2)确定橡胶粉的掺量
  一般选择至少三个不同的橡胶粉掺量(例如18%、20%、22%)进行试验,将橡胶粉加入沥青的温度范围在177~204℃之间,拌和1小时后进行试验。
  (3)橡胶沥青的生产
  应由熟练人员操作橡胶沥青生产设备,采用间歇式方式生产。操作人员准确控制导热油温度,准确控制配料比例。对成品橡胶沥青及时进行各项检验。
  (4)在洒布橡胶沥青前,应注意检查
  a空气温度和地面温度都不得低于15℃。
  b下承层必须干燥,路缘石防护良好。
  c风速不影响橡胶沥青洒布效果。
  d需用的设备进入待命状态,包括橡胶沥青洒布车、碎石撒布机、胶轮压路机。
  (5)橡胶沥青洒布
  a橡胶沥青洒布量采用1.5~2.0kg/㎡,采用预裹附的集料时。
  b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。
  c纵向衔接应与已洒布部分重叠10cm左右。
  d撒铺碎石前禁止任何车辆、行人通过橡胶沥青层。
  (6)撒铺碎石
  喷洒橡胶沥青后应立即撒铺碎石,碎石撒铺量为12~18 kg/㎡,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,用人工补足。
  (7)碾压
  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,碾压数为3遍。
  (8)在铺筑上层沥青混合料前,应对橡胶沥青应力吸收层进行清扫,以清除没有粘结的松散碎石,避免影响应力吸收层与上面层的粘结。
  (9)橡胶沥青应力吸收层施工应与上面层沥青混凝土紧凑进行,中间不开放交通,若期间必须开放交通,须待应力吸收层施工完成3小时后方可开放交通,但车速不宜超过25km/h。
  4.2.3玻纖格栅抗裂层的施工
  (1)材料选择
  铺设在沥青混凝土层内的玻纤土工格栅必须使用涂设背胶具有自粘性质的玻纤土工格栅。玻纤土工格栅由玻璃纤维束编织并经过沥青结合料浸渍而成,纤维的抗拉强度不小于100kN/m,拉断时的延伸率不大于3%,纤维的熔点不低于1000℃,能耐180℃以上的高温。玻纤土工格栅的网孔尺寸宜为12.5 mm×12.5 mm至25mm×25mm,通常不小于其上铺筑的沥青面层材料的最大粒径,网孔形状为正方形。格栅应在洁净无尘、干燥的条件下遮盖保存。玻纤格栅的单位面积质量应小于300g/m,玻纤土工格栅的厚度过厚易导致上下层结合不好而出现剥离现象。格栅应与沥青混合料有良好的粘结力,能承受施工车辆及摊铺机等运行而不变形。
  (2)施工要点
  a下承层表面清理
  下承层表面清理采用人工清扫结合高压空气机吹扫处理。
  b人工铺筑玻纤格栅层
  采用带自粘背胶的玻纤格栅采用人工铺筑法,应保持铺设平顺,拉紧,不得起皱,使格栅具备有效的张力。玻纤格栅横向搭接长度宜为50-100mm,纵向搭接长度宜为150-200mm,并根据摊铺方向,将后一端压在前一端之下。
  c玻纤格栅层固定
  采用钢钉和小钢片固定格栅,每隔10-15米钉一个固定点,固定所用的钢钉不应置于土工格栅骨架上,否则应重新固定。
  d压路机轻机压实
  铺完之后再用干净的钢轮压路机碾压1-2遍,保证格栅与下承层贴合紧密。
  e撒布粘层油与石屑
  先采用沥青撒布机喷洒乳化沥青粘层油,再撒布石屑封层。粘层油用量不少于0.4~0.6kg/㎡,封层洒布石屑用量不少于1.0~1.5kg/㎡。
  f表面层沥青混合料摊铺
  格栅层完成后即刻或24 小时内进行表面层沥青混合料摊铺作业。
  4.2.4沥青混凝土面层施工
  沥青混凝土面层采用双层设置,下层采用6cm厚中粒式沥青混凝土(AC-20F),上层采用4cm厚细粒式沥青混凝土(AC-13F)。粒径较粗的沥青混凝土具有良好的骨架性,能有效地防止沥青混合料流变,粒径较细的沥青混凝土能提高路面行车的舒适性和耐久性。
  (1)沥青混合料的拌和和运输
  a在沥青混合料拌和过程中要从混合料级配、沥青用量、拌和温度和时间等进行全方位的控制,以提高混合料的摊铺效果。
  b沥青混合料在运输过程中,必须将其充分覆盖,以防止沥青在高温时受阳光、空气所造成的氧化及沥青混合料温度的降低。
  (2)沥青混合料的摊铺
  a平整度的控制
  为了控制摊铺时的平整度,摊铺机熨平板的自动找平装置需要有一个准确的基准面。目前公路工程中常用的基准面(线)控制的方法有:基准钢丝绳法、浮动基准梁法等。
  b摊铺温度控制
  摊铺时的温度不得低于110~130℃,也不得高于165℃。实际施工过程中,可以用目测法进行判别:过热的混合料从表面上冒青烟,色泽不均匀;过冷的混合料表面粗糙,并且有结块现象,骨料表面裹覆不好。   c摊铺速度控制
  摊铺机工作时应保持匀速缓慢前进,不得时慢时快或中途停顿;否则会破坏熨平板受力平衡系统,引起熨平板上下波动,直接影响路面平整度。
  (3)沥青混和料的碾压
  a压实设备必须配有钢轮压路机、大吨位轮胎压路机及小型振动压路机或手扶振动夯具,能按合理的压实工艺进行组合压实。
  b在混合料完成摊铺和刮平后应立即对路面进行检查,对不规则之处应及时用人工进行调整,随后进行充分、均匀的压实。
  c压实分为初压、复压和终压,压路机应以均匀速度行驶。
  d初压采用轻型钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压,初压后检查平整度和路拱,必要时应予以修整。复压紧接在初压后进行,复压宜采用重型的轮胎压路机,也可采用振动压路机。终压紧接在复压后进行,终压应采用双轮钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压。
  e在碾压期间,压路机不得中途停留、转向或制动。当压路机来回交替碾压时,前后两次停留地点应相距10m以上,并应驶出压实起始线3m以外。
  f压路机不得停留在温度高于50℃的已经压实过的混合料上。同时应采取有效措施,防止油料、润滑油、汽油等其他有机杂质在压路机操作或停放期间掉落在路面上。
  g在压实时,如接缝处(包括纵缝、横缝或其他原因而形成的施工缝)的混合料温度已经不能满足压实温度要求,应采用加热器提高混合料的温度达到要求的压实温度,再压实到无缝迹为止。否则,必须垂直切割混合料并重新铺筑,立即共同碾压到無缝迹为止。
  h在压路机压不到的地方,应采用热的手夯或机夯把混合料充分压实。已经完成碾压的路面,不得修补表皮。
  (4)接缝的处理
  a铺筑工作的安排应使纵、横缝都保持在最小数量。接缝的方法及设备,应取得监理工程师批准。在接缝处的密度和表面修饰应与其他部分相同。
  b相邻两幅及上下层的横向接缝,均应错位1m以上,横向接缝严禁采用斜接缝,应采用垂直的平接缝。
  c平接缝应做到紧密粘结,充分压实连接平顺,可采用切缝机切齐接头,洒粘层油后接着摊铺。
  d横向接缝应先用压路机进行横向碾压,碾压时压路机应位于已压实的面层上,错过新铺层15cm,然后每压一遍向新铺层移动15~20cm,直至全部在新铺层上,再改为纵向碾压。
  e当无法避免出现纵向冷接缝时,宜加设挡板或加设切刀切齐,也可在混合料尚未完全冷却前用镐刨除边缘留下毛茬的方式,但不宜冷却后采用切割机切缝作纵向冷接缝。
  f上下层的纵缝应错开150mm(热接缝)或300~400mm(冷接缝),表层的纵缝应顺直,冷接缝宜留在车道标线位置上。
  5、结束语
  使用旧水泥混凝土路面病害处理后,加铺橡胶沥青应力吸收层和玻纤格栅抗裂层,以及面层沥青混凝土分层铺设的路面,全方位改善了沥青路面的抵抗反射裂缝和温缩裂缝的能力,特别是当使用改性沥青铺筑上面层时,效果尤为显著。泰兴市“白加黑”二标经过2年的使用,反射裂缝数量几乎为零,温缩裂缝数量大大减少,普通沥青混凝土裂缝间距一般为20m左右,加铺橡胶沥青应力吸收层和玻纤格栅抗裂层,以及面层沥青混凝土分层铺设的路面裂缝间距为80m左右,且无坑槽、无车辙、无拥包、无泛油等病害,养护费用大大降低,大大延长了道路的大修时间,路面使用寿命延长2倍以上,收到了良好的经济效益和社会效益。
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