单层沥青混凝土在高速公路水泥路面罩面工程中的应用

单层沥青混凝土在高速公路水泥路面罩面工程中的应用

单层沥青砼罩面是一种经济快速的水泥砼旧路面加铺维修技术，其可显著提高旧路面的综合性能，明显改善行车条件。文章通过S12梅龙高速公路程江至梅南段的白加黑罩面实例，总结与分析了单层沥青砼罩面的旧路面处理、加铺结构、沥青等原材料的选用、施工控制及完工后的检测等方面内容。经罩面后目前的工后运营表明，其满足路面使用性能要求，具有较好的研究和应用价值，可为我省水泥路面的加铺维修提供一种新的思路与借鉴。

标签：高速公路；水泥砼路面；加铺单层沥青砼

引言

随着社会经济的发展，道路使用者对道路尤其是高速公路的行车舒适性要求越来越高，早期建设的高速公路水泥砼路面经过长期的运营及超负荷的重载使用出现了各种病害，使用性能和舒适性大大降低，为提高道路使用性能及路面维修的需要，提升道路服务水平，很多运营期的高速公路水泥砼路面陆续开展了加铺沥青砼工作，即实施白色的水泥砼路面加铺黑色沥青砼面层的罩面工程，简称白加黑罩面工程。

白加黑罩面在我省已有多个工程实例，由于广东大部分地区属于亚热带季风气候，夏季高温多雨，为了保证加铺层的高温稳定性及水稳定性能，以往加铺结构多为2-3层改性沥青混凝土结构，而使用单层沥青砼结构在高速公路水泥砼路面上加铺罩面，在我省之前并未有相关的工程经验与实例。

1 工程现状

S12梅龙高速公路程江至梅南段（K91+120～K103+404）全长12.284km，双向四车道，设计时速为80km/h，于2003年底建成通车。原水泥砼路面结构为28cm水泥砼面层+20cm6%水泥稳定碎石基层+20cm4%水泥稳定碎石底基层+14cm碎石垫层。

由于程江至梅南段通车时间较长，尤其是重载交通较多，导致原设计水泥砼路面产生各种病害，主要表现为：破碎板、裂缝板、错台、脱空及唧浆病害等。其中破碎板及裂缝板病害较为严重，错台病害大部分错台高度为5～10mm，少部分完整板块存在脱空等情况。

2 单层沥青砼罩面方案

S12梅龙高速公路程江至梅南段罩面方案采用单层7cmGAC-20结构，沥青采用PG82-10级改性沥青。该方案主要是采用单一结构的一层较薄沥青砼作为加铺层完成水泥砼路面的罩面工作，方案内容包含以下几个方面：一是采用单层GAC-20一种结构形式，二是层厚采用7cm作为加铺厚度，三是沥青采用SHRP

分级提出的PG82-10级改性沥青，其在高温82℃及低温-10℃时仍具有优越的高温稳定性及低温抗裂性能，保证加铺层具有优越的高低温稳定性和水稳性能。

3 旧水泥砼路面处治

3.1 旧板处治

原水泥砼路面是加铺沥青砼的基础，其稳定性及耐久性是加铺沥青砼路面的重要前提。因此，无论采用什么沥青砼材料及加铺结构，都必须首先做好原有病害的处治工作。为保障加铺层具有稳定的水泥砼路面下承层，针对旧板病害主要采取以下技术措施进行处理：（1）对破碎板和裂缝板块进行更换。（2）对错台板块、唧泥位置及脱空板块进行压浆稳定，对错台板块进行磨平处理。（3）对唧浆路段进行纵向增设多孔砼盲沟处理。

3.2 接缝处理

接缝包括旧板的纵横结构缝都是水泥砼路面的薄弱环节，也是加铺后易产生反射裂缝的位置，因此必须做好接缝的处治工作。一般有以下几种常规处治措施见表1。程梅段罩面采用玻纤格栅作为预防反射裂缝的处治措施。具体工艺为对水泥板接缝清缝后进行热改性沥青灌缝后，跨缝设置1m宽玻纤格栅。

3.3 层间粘结及表面处理

罩面层与原水泥砼板的层间处理是影响罩面层耐久性的关键技术之一。一般常规层间处治采用热改性沥青碎石粘结层，程梅段白加黑罩面层间粘结采用高粘度改性沥青防水粘结层进行处治，其高粘度改性沥青具体技术指标如表2所示。

表2 高粘度改性沥青技术指标

施工时使用全自动高智能沥青洒布车施工，洒布量按1.8kg/m2控制，再撒S12（筛除4.75mm以下部分）的预拌沥青碎石，约为3.5kg/m2，覆盖率占60%，以施工不粘轮为宜，局部撒布过多的石料人工清除。

4 加铺结构参数

4.1 加铺验算

经收集S12梅龙高速公路程江至梅南段历年的交通量及轴载资料，利用AASHTO轴载换算系数对各类车辆进行轴载换算，得到设计基准期10年的累计标准轴载作用次数为4327.2万次，结合对原有水泥砼路面结构的现场检测及试验数据，得到加铺层结构计算参数如表3所示。

表3 加铺层结构计算参数

根据上述加铺层结构计算参数，经对加铺结构进行验算，加铺单层7cm GAC-20后，水泥砼板的综合弯拉应力为4.1MPa，小于旧砼板弯拉强度4.63MPa，结构满足加铺条件。

4.2 原材料

4.2.1 PG82-10改性沥青参数

PG82-10级改性沥青各项指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》中表4.6.2聚合物改性沥青技术要求。其主要技术指标要求及检测结果见表4。

表4 PG82-10改性沥青技术指标及检测结果

4.2.2 粗集料

粗集料采用当地石场生产的凝灰岩，具体技术要求及检测结果见表5。

表5 粗集料技术要求及检测结果

4.3 集料级配

由于本工程中仅使用单层GAC-20作为加铺结构，要求其有中面层的高温稳定性，同时兼具上面层的泌水、抗滑性能，因此集料级配设计阶段着重控制4.75mm含量，与AC-20相比，级配中减少其粗集料含量，增加细集料含量，使整体接近骨架密实结构，目标级配如表6所示。

表6 目标级配设计

4.4 最佳沥青用量的确定

经过马歇尔试验，根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中热拌沥青混合料配合比设计方法，确定该沥青混合料的最佳油石比为 4.6%，油石比选定表如表7所示：表7 油石比选定表

检验最佳油石比时的粉胶比和有效沥青厚度计算参数如表8所示。

表8 计算参数表

所得结果均符合规范要求。

矿料的沥青吸收率Pba=（γse-γb）/（γse×γsb）×γb×100=23.686%

有效沥青用量Pbe=Pb-Pba/100×Ps=4.171%