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【摘 要】 近年来由于交通量的增大和汽车轴载的增长，许多水泥混凝土路面过早出现了损坏，为恢复路表使用功能，提高路面承载能力，通常采用加铺沥青层或水泥混凝土层对其进行大修补强改建。本文结合试验路及对加铺层实际使用状况的调查结果为基础提出设计方法。
【关键词】 旧水泥混凝土；路面加铺；沥青层结构；设计
我国大部分城市道路早期修建的大多数是水泥混凝土路面。目前，有相当一部分已接近或超过设计年限；有的虽未达到设计年限，但由于交通量剧增，汽车轴载日益重型化或设计、施工、养护不到位等原因，使得路面出现损坏、使用品质下降的情况。这不仅影响了道路的使用功能，还影响着城市道路的景观性，势必要抓紧做好修复工作。
一、关于旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构设计
1.在进行旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计之前应对旧路面进行交通调查、路面损坏状况调查和路面结构承载能力调查，了解旧水泥混凝土路面的结构状况、破损状况、旧路面强度和道路的交通状况，从路面的破损状况、路面结构承载能力、路面行驶质量和路面表面抗滑能力等方面对旧水泥混凝土路面状况进行正确的评定，对旧路面的适应性进行分析，从而提出技术先进、经济合理的罩面结构方案[1]。
2.沥青混合料加铺层设计实际是设计沥青混合料加铺层的厚度，而厚度的确定主要取决于行车荷载和反射裂缝两个因素[2]。由于水泥混凝土面板强度较高，其上加铺沥青混合料面层，路面的结构强度一般能满足要求，关键是如何防止沥青混合料加铺层反射裂缝的产生。国内外加铺层设计方法一般有3种：有效厚度法、挠度法、力学—经验法。
3.力学—经验法是用力学模型确定现有路面和加铺层路面的极限应力、应变或挠度，利用一些经验破坏准则预估由交通和环境引起的损伤，评估旧路面状况或剩余寿命，由此得出加铺层的厚度。在调查路面损坏情况及分析病害形成原因的基础上，根据有关规范并经技术经济比较，试验段采用如下罩面结构方案：夹层为2cm的SBS改性沥青Sup-10型应力吸收层；中面层为6cm的外掺改性沥青混合料AC-20C型；上面层为3cm的沥青混合料AC-13C型[3]。
二、关于实例分析
1.工程概况，某市公路全长32km，是过境为主的货运干道。本次改造范围是京路大道段，全长为5.4km左右。现路面结构为刚性路面罩5cm中粒式沥青混凝土，原罩面层基本在不同程度上都发现了早期损坏，如油包、车辙、脱皮、剥落、坑洞、裂缝等现象，同时旧水泥混凝土路面在长期使用过程中，出现表面脱皮、麻面、破损、断裂、沉降等病害。
2.路况调查，在铲除原5cm罩面层后，对全线3.33km旧水泥混凝土路面损坏状况进行调查分析，旧水泥混凝土路面存在表面光滑、破损、断裂等病害，同时采用落锤式弯沉仪（FWD）对全线进行动态弯沉测定，通过对接缝两侧的弯沉值分析确定混凝土板的传荷能力和混凝土板是否脱空。路面病害，见表1：
3.加铺层结构设计要求。综合表1原罩面层的病害情况，旧水泥混凝土面板在病害处治后达到规定的接缝弯沉差和基层综合模量的基础上，沥青混合料加铺层结构设计应满足以下要求，以保证加铺层在设计期限内使用性能和耐久性。
（1）增强表面抗滑性和提高路面使用的耐久性。特征指标：构造深度。从集料选择和级配组成设计入手，提高表面抗滑性和路面使用的耐久性。加强高温稳定性。即具有较强的抗车辙能力和抗挤压破坏能力，不使车辙过深而影响交通安全。考虑到本地的气候环境，最高气温达到39度，对高温稳定性提出了较高要求，要求采用高粘度沥青、优质矿料和最佳沥青用量的高性能沥青混凝土，同时施工时避免离析，加强压实达到要求的空隙率。特征指标：动稳定度和永久变形。
（2）防止水损害问题。沥青路面早期损害的一个重要因素就是水的影响。因此，要求沥青必须与集料牢牢地粘结，评价加铺层沥青混合料水稳定性的特征指标有：粘附性、抗剥离性能；同时采用防水结构层设计，有利于排水和防止自由水渗入下面结构层。防止泛油問题。沥青路面的泛油，将影响路面的使用性能，降低抗滑能力，并引起其他路面病害的产生。因此，从设计和施工上综合各方面因素确定最佳沥青用量。
（3）延缓和减少反射裂缝。实践证明：旧水泥混凝土路面上沥青加铺层产生反射裂缝是无法避免的。为此在旧水泥混凝土板处治好的基础上，采用优质沥青混合料，并从加铺层结构设计中采取防裂措施，以减少和延缓反射裂缝的产生。
4.沥青加铺层结构方案，在参照已有实体工程，根据加铺层的结构设计要求，从多方面综合比较确定。
（1）上面层沥青混合料类型的选用。为了延缓和减少反射裂缝的产生，提高面层抗滑性，要求上面层沥青混合料具有极好的高耐久性和高抗永久变形能力、优异的抗拉抗剪性能、良好的透水性（路面不易积水），选用（SMA-13）沥青玛蹄脂碎石混合料。
（2）下面层改性沥青混凝土类型的选用。考虑到下面层的一个重要作用是延缓旧水泥混凝土路面的反射裂缝，而反射裂缝是由于下面层在接缝或裂缝附近的位移引起接缝、裂缝上沥青加铺层出现应力集中所造成的。良好的改性沥青混凝土下面层提高抗变形能力有利于延缓反射裂缝的出现和扩展，同时防止道路水损害，选用AC-20I密级配改性沥青混凝土设一层改性沥青砂（厚度小于2.5mm）进行养护宽度为90cm[4]。
（3）技术要求和措施。第一为使旧水泥混凝土路面与沥青加铺层更好结合，旧水泥混凝土路面用机械铣刨2cm，并清扫干净后用水清洗二遍，待自然干燥后再进行下一工序施工；第二旧路面病害处理。麻面、严重脱皮路面的处理，将麻面严重脱皮处杂质清除清洗干净，然后洒上改性沥青一层，用量0.6-0.8kg╱m2，用改性沥青砂补平（厚度小于0.5cm）；破碎的水泥混凝土板的处理，先将原破碎的砼凿除干净，清除后，重新浇注35#水泥砼补平。接缝啃边、自由边断角的处理；对损坏较深或较宽的路面，采取凿掉深度至少10cm，然后重新浇筑35#水泥混土。破损面较浅和较窄的，采取先凿掉深度5cm，然后用改性沥青砼填平压实；断板裂缝处理，对断板裂缝，先清除裂缝部位的砼，然后浇注高标号以，应该在施工前采用施工用水复核设计配合比。当然，如果施工用水为饮用水或者与设计用水一致时可以直接采用。 5.水泥混凝土配合比设计时的控制指标问题，由于现在施工工期要求很紧，经过不断的试验，觉得水灰比间隔为0.03（高标号砼可以为0.02）较合适。砼的容重与砼标号也有一定的比例关系，砼的容重一般有：C20为2390kg╱m3左右，C25为2400kg╱m3左右，C50为2450kg╱m3左右，而且还跟水泥用量以及碎石粒很有关系，水泥用量大、容重略大；碎石粒径大、容重略大[5]。通过试拌时调整砂率，然后水灰比间隔为0.03成型3-4组砼试件做28d强度试验，这样就可以得出一个较理想的水泥混凝土配合比，一般可以直接采用。
6.总结，以上是本人在水泥混凝土配合比设计中遇到的、且对水泥混凝土施工有不良影响的问题，在此提出希望能对水泥混凝土施工有所帮助。当然由于水泥混凝土施工时的离散性很大、影响因素很多，比如掺和其它材料等很多问题由于没有统计数据就没有提出，这还需同行一起去不断积累和探讨，从而使水泥混凝土施工更有保障、更加稳定。
目前，对旧水泥混凝土路面加铺改造仍处于试验、研究阶段，至今还没有完整的、统一的设计体系和控制标准，因此，应根据工程实际，合理地选用处理方案和措施。据跟踪观测与检测表明：该高速公路采用破碎稳固技术来改造旧水泥混凝土路面后，路面使用性能良好，无明显的车辙、拥包、路面沉陷等病害，也未出现反射裂缝，说明采用碎石化技术能有效地减少或延缓加铺层中反射裂缝的发生与扩展，延长公路使用寿命[6]。
参考文献：
[1]王国业，胡昌斌，杨建军.路面板温度翘曲变形对基层的作用分析[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版，2009，（5）.
[2]艾长发，邱延峻，毛成，兰波.考虑层间状态的沥青路面温度与荷载藕合行为分析法[J].土木工程学报，2007，（12）：99-104.
[3]马士宾.以可靠性为中心的沥青路面维修关键技术研究[D].西安：长安大学，2008.
[4]严二虎，沈金安.半刚性基层与沥青层之间界面条件对结构性能的影响[J].公路交通科技，2004，21（1）：38-41.
[5]公路沥青路面设计规范（JTJ014-97）[S].北京：人民交通出版社，2008.
[6]王永安等.舊水泥混凝土路面加铺改造实践研究[J].华东公路，2005（1）.
【关键词】 旧水泥混凝土；路面加铺；沥青层结构；设计
我国大部分城市道路早期修建的大多数是水泥混凝土路面。目前，有相当一部分已接近或超过设计年限；有的虽未达到设计年限，但由于交通量剧增，汽车轴载日益重型化或设计、施工、养护不到位等原因，使得路面出现损坏、使用品质下降的情况。这不仅影响了道路的使用功能，还影响着城市道路的景观性，势必要抓紧做好修复工作。
一、关于旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构设计
1.在进行旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计之前应对旧路面进行交通调查、路面损坏状况调查和路面结构承载能力调查，了解旧水泥混凝土路面的结构状况、破损状况、旧路面强度和道路的交通状况，从路面的破损状况、路面结构承载能力、路面行驶质量和路面表面抗滑能力等方面对旧水泥混凝土路面状况进行正确的评定，对旧路面的适应性进行分析，从而提出技术先进、经济合理的罩面结构方案[1]。
2.沥青混合料加铺层设计实际是设计沥青混合料加铺层的厚度，而厚度的确定主要取决于行车荷载和反射裂缝两个因素[2]。由于水泥混凝土面板强度较高，其上加铺沥青混合料面层，路面的结构强度一般能满足要求，关键是如何防止沥青混合料加铺层反射裂缝的产生。国内外加铺层设计方法一般有3种：有效厚度法、挠度法、力学—经验法。
3.力学—经验法是用力学模型确定现有路面和加铺层路面的极限应力、应变或挠度，利用一些经验破坏准则预估由交通和环境引起的损伤，评估旧路面状况或剩余寿命，由此得出加铺层的厚度。在调查路面损坏情况及分析病害形成原因的基础上，根据有关规范并经技术经济比较，试验段采用如下罩面结构方案：夹层为2cm的SBS改性沥青Sup-10型应力吸收层；中面层为6cm的外掺改性沥青混合料AC-20C型；上面层为3cm的沥青混合料AC-13C型[3]。
二、关于实例分析
1.工程概况，某市公路全长32km，是过境为主的货运干道。本次改造范围是京路大道段，全长为5.4km左右。现路面结构为刚性路面罩5cm中粒式沥青混凝土，原罩面层基本在不同程度上都发现了早期损坏，如油包、车辙、脱皮、剥落、坑洞、裂缝等现象，同时旧水泥混凝土路面在长期使用过程中，出现表面脱皮、麻面、破损、断裂、沉降等病害。
2.路况调查，在铲除原5cm罩面层后，对全线3.33km旧水泥混凝土路面损坏状况进行调查分析，旧水泥混凝土路面存在表面光滑、破损、断裂等病害，同时采用落锤式弯沉仪（FWD）对全线进行动态弯沉测定，通过对接缝两侧的弯沉值分析确定混凝土板的传荷能力和混凝土板是否脱空。路面病害，见表1：
3.加铺层结构设计要求。综合表1原罩面层的病害情况，旧水泥混凝土面板在病害处治后达到规定的接缝弯沉差和基层综合模量的基础上，沥青混合料加铺层结构设计应满足以下要求，以保证加铺层在设计期限内使用性能和耐久性。
（1）增强表面抗滑性和提高路面使用的耐久性。特征指标：构造深度。从集料选择和级配组成设计入手，提高表面抗滑性和路面使用的耐久性。加强高温稳定性。即具有较强的抗车辙能力和抗挤压破坏能力，不使车辙过深而影响交通安全。考虑到本地的气候环境，最高气温达到39度，对高温稳定性提出了较高要求，要求采用高粘度沥青、优质矿料和最佳沥青用量的高性能沥青混凝土，同时施工时避免离析，加强压实达到要求的空隙率。特征指标：动稳定度和永久变形。
（2）防止水损害问题。沥青路面早期损害的一个重要因素就是水的影响。因此，要求沥青必须与集料牢牢地粘结，评价加铺层沥青混合料水稳定性的特征指标有：粘附性、抗剥离性能；同时采用防水结构层设计，有利于排水和防止自由水渗入下面结构层。防止泛油問题。沥青路面的泛油，将影响路面的使用性能，降低抗滑能力，并引起其他路面病害的产生。因此，从设计和施工上综合各方面因素确定最佳沥青用量。
（3）延缓和减少反射裂缝。实践证明：旧水泥混凝土路面上沥青加铺层产生反射裂缝是无法避免的。为此在旧水泥混凝土板处治好的基础上，采用优质沥青混合料，并从加铺层结构设计中采取防裂措施，以减少和延缓反射裂缝的产生。
4.沥青加铺层结构方案，在参照已有实体工程，根据加铺层的结构设计要求，从多方面综合比较确定。
（1）上面层沥青混合料类型的选用。为了延缓和减少反射裂缝的产生，提高面层抗滑性，要求上面层沥青混合料具有极好的高耐久性和高抗永久变形能力、优异的抗拉抗剪性能、良好的透水性（路面不易积水），选用（SMA-13）沥青玛蹄脂碎石混合料。
（2）下面层改性沥青混凝土类型的选用。考虑到下面层的一个重要作用是延缓旧水泥混凝土路面的反射裂缝，而反射裂缝是由于下面层在接缝或裂缝附近的位移引起接缝、裂缝上沥青加铺层出现应力集中所造成的。良好的改性沥青混凝土下面层提高抗变形能力有利于延缓反射裂缝的出现和扩展，同时防止道路水损害，选用AC-20I密级配改性沥青混凝土设一层改性沥青砂（厚度小于2.5mm）进行养护宽度为90cm[4]。
（3）技术要求和措施。第一为使旧水泥混凝土路面与沥青加铺层更好结合，旧水泥混凝土路面用机械铣刨2cm，并清扫干净后用水清洗二遍，待自然干燥后再进行下一工序施工；第二旧路面病害处理。麻面、严重脱皮路面的处理，将麻面严重脱皮处杂质清除清洗干净，然后洒上改性沥青一层，用量0.6-0.8kg╱m2，用改性沥青砂补平（厚度小于0.5cm）；破碎的水泥混凝土板的处理，先将原破碎的砼凿除干净，清除后，重新浇注35#水泥砼补平。接缝啃边、自由边断角的处理；对损坏较深或较宽的路面，采取凿掉深度至少10cm，然后重新浇筑35#水泥混土。破损面较浅和较窄的，采取先凿掉深度5cm，然后用改性沥青砼填平压实；断板裂缝处理，对断板裂缝，先清除裂缝部位的砼，然后浇注高标号以，应该在施工前采用施工用水复核设计配合比。当然，如果施工用水为饮用水或者与设计用水一致时可以直接采用。 5.水泥混凝土配合比设计时的控制指标问题，由于现在施工工期要求很紧，经过不断的试验，觉得水灰比间隔为0.03（高标号砼可以为0.02）较合适。砼的容重与砼标号也有一定的比例关系，砼的容重一般有：C20为2390kg╱m3左右，C25为2400kg╱m3左右，C50为2450kg╱m3左右，而且还跟水泥用量以及碎石粒很有关系，水泥用量大、容重略大；碎石粒径大、容重略大[5]。通过试拌时调整砂率，然后水灰比间隔为0.03成型3-4组砼试件做28d强度试验，这样就可以得出一个较理想的水泥混凝土配合比，一般可以直接采用。
6.总结，以上是本人在水泥混凝土配合比设计中遇到的、且对水泥混凝土施工有不良影响的问题，在此提出希望能对水泥混凝土施工有所帮助。当然由于水泥混凝土施工时的离散性很大、影响因素很多，比如掺和其它材料等很多问题由于没有统计数据就没有提出，这还需同行一起去不断积累和探讨，从而使水泥混凝土施工更有保障、更加稳定。
目前，对旧水泥混凝土路面加铺改造仍处于试验、研究阶段，至今还没有完整的、统一的设计体系和控制标准，因此，应根据工程实际，合理地选用处理方案和措施。据跟踪观测与检测表明：该高速公路采用破碎稳固技术来改造旧水泥混凝土路面后，路面使用性能良好，无明显的车辙、拥包、路面沉陷等病害，也未出现反射裂缝，说明采用碎石化技术能有效地减少或延缓加铺层中反射裂缝的发生与扩展，延长公路使用寿命[6]。
参考文献：
[1]王国业，胡昌斌，杨建军.路面板温度翘曲变形对基层的作用分析[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版，2009，（5）.
[2]艾长发，邱延峻，毛成，兰波.考虑层间状态的沥青路面温度与荷载藕合行为分析法[J].土木工程学报，2007，（12）：99-104.
[3]马士宾.以可靠性为中心的沥青路面维修关键技术研究[D].西安：长安大学，2008.
[4]严二虎，沈金安.半刚性基层与沥青层之间界面条件对结构性能的影响[J].公路交通科技，2004，21（1）：38-41.
[5]公路沥青路面设计规范（JTJ014-97）[S].北京：人民交通出版社，2008.
[6]王永安等.舊水泥混凝土路面加铺改造实践研究[J].华东公路，2005（1）.