高速公路水泥混凝土路面加铺沥青层综合技术

为了改善高速公路使用性能并且延长其使用寿命,常用水泥混凝土路面加铺沥青层的方法。现在,虽然我国已经在旧水泥砼路面上增铺沥青混凝土面层产生复合式路面上开展了相应的研究,但是对于其综合技术仍然缺乏系统而深入的研究。

1、旧水泥混凝土路面脱空压浆技术研究

  1.1压浆材料配合比选择   混凝土板底脱空的主要处治材料就是水泥粉煤灰,由于水泥用量较多,而粉煤灰又具备一定的活性,所以可以达到3MPa的抗压强度;重点是水泥粉煤灰浆要具备较好的保水性、粘聚性以及和易性,因此一定要慎重的选择材料的配合比。原材料及技术要求如下:   (1)一般硅酸盐水泥:通常使用的水泥检测指标都应该与一般硅酸盐水泥国家标准要求相符合。   (2)粉煤灰:试验所使用的粉煤灰要高于II级。   (3)UEA:U型混凝土膨胀剂,在放入UEA之后,不能对灌浆材料的别的性能产生不良影响,要将膨胀率限制在0.03%―0.05%内。   (4)HZ型复合早强剂:试验中所需早强剂的技术指标要高于国家标准一等品的技术要求,比如:泌水率〈95%,减水率〉8%,不会对钢筋产生锈蚀作用等。   (5)水:自来水或者天然纯净水。   1.2压浆处治工艺流程   (1)确定钻孔位置   从理论上而言,脱空、唧泥主要在死角中出现,朝着板块的纵横缝发展、延伸,所以要对这些死角进行仔细的研究,避免出现脱空或者唧泥囤积的现象。   对完好或者有小裂缝的板块,在接缝处出现错台或填缝料脱落时,此时的板角钻孔压浆正处于合适状态,需要进行钻孔的地点往往距边角有20~40cm的距离;对于那些有严重断裂或者存在错台的板块,裂缝处可能有脱空现象存在,应对断裂、板角进行钻孔压浆处理。因为其边角地点可能存在支撑,若钻孔离边角过近,会导致灰浆难以压进而且灌注压力容易就边角散失,所以应让板角的钻孔与边角保持40~60cm的距离;除此之外,还要对挖补处的附近板块的四角都进行压浆处理。   (2)板下压浆的工艺流程及要求   板下压浆的具体工艺流程主要分为七步,分别是:定位、钻孔、制浆、压浆、封堵压浆孔以及控制交通和弯沉检测等。施工中各自的工作要求如下:   a.定位:施工人员与监理人员依照外观结合弯沉检测的方法对唧泥脱空板进行调查,从而对钻孔的位置进行标注。   b.钻孔:工作人员用钻孔取芯机根据标记的位置进行钻孔,钻孔的深度和板块的厚度相等。孔径D和压浆头直径d要相符,而且要使得D-d=1~2mm;   c.制浆:根据配合比在灰浆拌合机中拌合材料,直至没有灰团才能使用,在使用时要持续进行拌合,预防沉淀;   d.压浆:通过压浆泵把拌合过后的灰浆通过压浆孔压到混凝土的板底,一般将压力控制到大约2.0MPa,直到附近的孔或者接缝里浆液溢出或板块上升为止。在压浆时要及时的用圆木塞将溢浆的孔封堵住,预防灰浆反流。木塞在维持3~5min后可以移除;   e.封堵压浆孔:拔出木塞后,要用灰浆或者是混凝土芯样来封严压浆孔;   f.控制交通:对于完成压浆的板块,不准车辆通行,唯有灰尘强度直到大于5MPa时才可通行,往往需要3d;

2、复合式路面层处治技术研究

  2.1国内外研究现状   层间结构工作的稳定性对整体结构的正常使用具有非常重要的影响,为了使复合式路面的结构形式不断优化,往往会在层间安置一些夹层材料。现在,国内外使用的夹层材料主要有:土工格栅、土工布、改性沥青防水油毡以及沥青碎石、沥青混凝土等,这些夹层的厚度一般为0.2~3.0cm。   通过相关调查研究发现,使用土工布作为层间材料的约为38%,而玻璃纤维格栅的约为36%,无机材料稳定碎石约为15%,改性沥青应力吸收层约为10%,用改性沥青防水卷材与加筋土工织物所占比例较低,为5%。   从上述数据可知,使用的层间材料类型较多,且大都没有功能上的差别,因此在选择时一定要注重具体的特点与相关技术要求。硬土层与软土层都具备各自的优缺点,在对层间材料进行选择时,应该依照路面结构与想要用夹层达到的效果开展具体的分析,进而选择最好的层间处理措施。   2.2层间处治常用措施机理分析   工程中使用的夹层材料主要发挥的力学效应有:应力吸收薄膜作用,利用基层内垂直裂缝随着界面超水平方向延伸可能性的增大,使得裂缝的反射延缓;桥联作用,在沥青混凝土面层中有裂缝进入后,土工合成材料可以使断裂面具备抗弯拉能力,使得裂缝张开变形减小,裂缝顶端的拉应力集中性降低;嵌锁咬合作用,可以增加断裂面的抗剪切传荷能力,使得裂缝顶端的剪应力集中。

3、水泥混凝土路面薄层沥青罩面技术性能研究

  3.1旧水泥混凝土面薄层沥青罩面力学特性分析   (1)沥青罩面应力状况   主要对沥青加铺层的荷载应力、温度应力和其共同作用产生的耦合应力进行研究,对沥青加铺层在不同温度下的工作情况进行考察,分析出各影响因素产生的作用效果;对温度与荷载耦合作用下沥青加铺层产生的疲劳应力规律进行研究,了解沥青加铺层的工作原理;此外,还要对温度与荷载影响下的接裂缝区的沥青罩面层产生的应力变化进行分析。   (2)路面层间应力分析   对中间层抗剪、防裂机理以及原路面当量、加铺层厚度、混凝土路面裂缝等因素对中间层的应力变化产生的影响进行分析。此外,还要对中间层材料进行设置,使得原路面对新加铺沥青层材料的应力影响得以有效缓解。   3.2接缝及裂缝处沥青加铺层反射裂缝机理研究   在对接缝和裂缝处反射裂缝的出现、发展和贯通沥青加铺层的规律进行研究,需要先对荷载作用下的板缝和裂缝处的反射裂缝产生机理进行系统的研究,然后再对板缝和裂缝处弯沉差对反射裂缝产生的影响和对该裂缝的形状、大小的影响进行研究,从而为沥青罩面层材料设计、结构组合以及中间层材料设计等提供必要的理论保证。   3.3沥青罩面层组合性能测试研究   在该测试研究中主要为罩面层以及夹层材料组合优化设计,通过多种途径使得两者的优势得到最佳组合,不仅能够降低薄层沥青罩面组合体系的造价,而且可以使其路用性能实现效果的最优化,并根据这项研究设计沥青罩面层进行现场实验的方案。   3.4薄层沥青罩面室外试验路的铺筑与施工技术研究   依照室内得出的试验成果,在高速公路上选择两段路将其分别当作两种结构的试验路段,通过对这两个路段进行试验来验证室内试验的结果,并深入研究薄层沥青面使用的施工技术。   3.5薄层沥青罩面效能和经济性评价   测试试验路段的各项路用性能,并且长期观测其反射裂缝的发展情况;同时还要对这两种方案的造价和传统旧水泥路进行的改造方法的工程造价展开比较,进而对其投入使用的经济效能进行评价。

结论与建议:

  随着经济社会的发展,人们生活水平的提高,人们的交通需求也越来越高,而当前我国高速公路出现了各种各样的问题,亟待解决。现在,在高速公路水泥混凝土路面上加铺沥青层是处理这些问题的主要手段,而我国这一技术仍存在一些不足,具有广阔的发展、研究前景。

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