隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，道路交通量劇增，汽車軸載日益重型化，許多早期建設(shè)的水泥混凝土路面產(chǎn)生了多種破損現(xiàn)象：結(jié)構(gòu)承載能力不足、行車舒適性差、車速難以提高。在近年來縣際和農(nóng)村公路改建和擴建中，為節(jié)約工程投資，有效地利用舊水泥混凝土路面，在其上加鋪瀝青混凝土，以改善其使用性能，但加鋪的瀝青混凝土常出現(xiàn)反射裂縫，進而導(dǎo)致面層的開裂和剝落，表面水下滲，造成路面損壞。為此，對水泥混凝土路面改造技術(shù)需進一步分析研究，加強對其建設(shè)質(zhì)量的控制。
舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層是一種特殊的路面結(jié)構(gòu)，其應(yīng)力、應(yīng)變特性與一般的彈性層狀體系有較大的差別,質(zhì)量控制涉及到舊水泥混凝土板的處理、反射裂縫的防治、加鋪層厚度控制、面層材料的選擇、提高路面的抗?jié)B性能等關(guān)健環(huán)節(jié)。
舊水泥混凝土板處理
舊水泥混凝土板受溫度變化影響大，而且舊路面板存在接縫和裂縫，并常常伴有錯臺、斷板、啃邊、沉陷、脫空等損壞現(xiàn)象，使得復(fù)合結(jié)構(gòu)中奇異部位尤為突出。以舊水泥混凝土路面作基層，應(yīng)具有足夠的強度與適宜的剛度。瀝青混凝土路面屬柔性路面，面層的強度直接取決于基層的強度，基層強度不足將直接導(dǎo)致面層的破壞?？v觀國內(nèi)水泥混凝土路面上瀝青混凝土加鋪層設(shè)計，最關(guān)鍵的問題是要對舊水泥路面板的處理。首先對其使用狀況進行全面徹底的調(diào)查，對出現(xiàn)的路面病害、部分結(jié)構(gòu)承載力不足等進行深層次的分析。一般通過人工調(diào)查對舊水泥路的病害按段落樁號進行統(tǒng)計，采用探地雷達、彎沉儀對混凝土板的脫空和其結(jié)構(gòu)層的均勻情況、路面承載能力進行檢測評價。尤其在傳荷能力較差的接縫處，板下脫空影響重大，必須對水泥混凝土路面的處治給予高度重視。其次針對不同種類的病害進行有效的處理。對邊角破碎損壞較深和較寬的路面，先用切割機切除損壞部分，然后澆注同標號混凝土;對破損較淺、較窄的，可鑿除5cm以上，然后用細石拌制的混凝土混合料填平;對發(fā)生錯臺或板塊網(wǎng)狀開裂，應(yīng)首先考慮是路基質(zhì)量出現(xiàn)問題，必須將整個板全部鑿除，重新夯實路基及基層，澆注同標號混凝土;對于板塊脫空、橋頭沉陷、板的不均勻沉陷及彎沉較大的部位，鉆穿板塊，然后用水泥漿高壓灌注處理。
反射裂縫的防治
反射裂縫是指下層混凝土板的接逢或裂縫，由于溫度和濕度的不斷變化與車輛荷載的反復(fù)作用，在加鋪層的相應(yīng)位置上產(chǎn)生裂縫。就瀝青混凝土路面開裂的原因，可分為兩大類，即荷載型裂縫和非荷載型裂縫。通常是由于舊水泥混凝土路面接縫、裂縫處的豎向和水平位移所致。豎向位移是接縫、裂縫兩側(cè)板面由于車輛荷載作用產(chǎn)生的垂直方向的相對位移。水平位移是由于溫度或濕度變化引起的水泥混凝土板的脹縮產(chǎn)生的水平方向的位移。水泥混凝土板產(chǎn)生的水平位移，使瀝青加鋪層在接縫、裂縫處產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超過瀝青混凝土的抗拉強度時，即出現(xiàn)開裂。在溫度、濕度應(yīng)力和車輛荷載的綜合作用下，裂縫不斷向上發(fā)展，反射到加鋪層表面。因此，需要對瀝青混凝土面層反射裂縫進行綜合防治。
根據(jù)反射裂縫的機理，主要應(yīng)從結(jié)構(gòu)和材料兩方面進行考慮。面層厚度應(yīng)保證超過10cm，可有效防止受拉疲勞產(chǎn)生的裂縫，還可以降低車輛荷載引起的剪應(yīng)力。材料中適當增加瀝青用量，減小混合料空隙率，可延緩裂縫的擴展。設(shè)計采用應(yīng)力吸收層，可用APP改性瀝青油氈、鋪設(shè)玻璃纖維格柵加強混凝土的抵抗差動位移（剪切強度）的能力。APP改性瀝青油氈貼在舊水泥混凝土板上，有效地防止地表水通過舊水泥混凝土板縫下滲到土基，又能減少地下水通過舊混凝土板間接縫進入加鋪層而浸濕加鋪結(jié)構(gòu)層材料，防止無機結(jié)合料處治的粒料層強度降低，延緩瀝青混凝土面層出現(xiàn)剝落和松散。APP改性瀝青油氈鋪設(shè)在舊水泥混凝土板與加鋪層之間，能起到應(yīng)力吸收夾層的作用，并將反射裂縫應(yīng)力由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向，起到了消散水平應(yīng)變和傳遞豎向荷載的作用，增強瀝青混凝土的整體抗拉強度，延緩反射裂縫的產(chǎn)生。玻璃纖維格柵是國內(nèi)外公認的可用于減少瀝青路面反射裂縫的技術(shù)措施。它具有高抗拉強度和彈性模量高的特點，其功能就是增強瀝青混凝土的整體抗拉強度，改善鋪裝層的整體受力狀態(tài)，減少永久變形，延遲疲勞破壞，防止和減少路面裂縫的產(chǎn)生。此外加強施工控制，保證在制備瀝青混合料過程中不使瀝青老化和加強碾壓，使瀝青混合料達到高的密實度，都有助于減少反射裂縫。
瀝青混凝土加鋪層厚度控制
瀝青混凝土加鋪層厚度由行車荷載和防止反射裂縫兩個因素控制。舊水泥混凝土路面作為基層，強度較高，其上鋪筑瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層，強度滿足行車荷載需要，關(guān)健是防止反射裂縫的產(chǎn)生。多年的研究表明，過厚的瀝青混凝土面層由于溫度影響會產(chǎn)生裂縫。因此，設(shè)計厚度標準應(yīng)與一般的瀝青混凝土路面設(shè)計一樣，在滿足承載能力的前提下，路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)有良好的水穩(wěn)定性和高溫強度，瀝青混凝土面層應(yīng)滿足使用功能的要求，加鋪層厚度首先要滿足原路面縱向線型，同時為避免過多的破碎和替換混凝土板，考慮舊路局部地方下沉、部分板翹曲、舊路路面橫坡度變化等情況，注意將調(diào)坡與路面現(xiàn)有承載力調(diào)查法相結(jié)合。舊路改造一般采用兩層密實型瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，瀝青混凝土面層的最小厚度為8～10cm比較理想，一層為最小厚度5cm的瀝青混凝土整平層，一層為4cm左右的抗滑表層，實現(xiàn)與其他瀝青路面一樣，具有良好的平整度、構(gòu)造深度和密實度等。
瀝青混凝土面層材料的選擇
原材料是影響瀝青混凝土質(zhì)量的根本所在，嚴格把好進場材料關(guān)對瀝青混凝土生產(chǎn)質(zhì)量將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。生產(chǎn)瀝青混凝土所需材料為瀝青、石料、填料。關(guān)鍵的材料瀝青要選重交通道路石油瀝青、改性瀝青，其性能、指標必須符合高等級路面施工要求。集料在瀝青混合料中起到一個整體骨架作用來抵抗路面的變形，集料本身的強度特性、集料與瀝青的粘附性、集料的棱角性和集料的級配對瀝青混凝土路面的強度、高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)性起決定性作用。石料應(yīng)結(jié)合當?shù)氐牡夭那闆r，根據(jù)路面的使用性能和要求確定。要采用優(yōu)質(zhì)石料用先進的錘式破碎機生產(chǎn)?？刂剖现械谋馄綘詈?，扁片顆粒含量多會增加石料的表面積和瀝青用量，也會降低混合料的抗形變能力。一般選破碎面較多、扁平顆粒較少的石料，并且必須達到潔凈、無雜質(zhì)、無風化，具有良好的顆粒形狀，抗壓強度應(yīng)不低于三級，壓碎值小于25%，與瀝青材料粘結(jié)力不低于三級。礦粉要潔凈、干燥、無雜質(zhì)，有30%能通過0.074mm篩，親水系數(shù)小于1.0，外觀無團粒、結(jié)塊。砂的細度模數(shù)為2.3－3.0，含泥率小于1%。
提高瀝青混凝土路面的抗?jié)B性能
要保證路面結(jié)構(gòu)的水穩(wěn)定性和耐久性，預(yù)防水破壞是至關(guān)重要的。因此，應(yīng)將路面抗?jié)B性能作為一個重要指標來控制。尤其是粘附性有利于提高抗?jié)B性。采用改性瀝青、摻加抗剝落劑、在礦粉中摻加一定量的水泥，對抵抗剝離以提高瀝青混合料水穩(wěn)性都有明顯效果。但要注意不同抗剝落劑與各種石料之間的匹配問題。當選用摻加水泥時，應(yīng)注意確保施工實際摻加劑量的準確性。此外，要選擇適當?shù)募壟浞秶?，提高瀝青用量及提高4.75～9.5mm規(guī)格集料的用量相應(yīng)地都可以提高混合料的抗?jié)B性能。
舊水泥混凝土上加鋪瀝青混凝土面層，是改造舊水泥混凝土路面行之有效的方法之一，在公路的改建和擴建中大部分地區(qū)已普遍采用。雖然目前我國尚未有比較成熟的相關(guān)設(shè)計規(guī)范和方法，對加鋪瀝青混凝土的板塊未提出相應(yīng)的評價指標，對于特重交通路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗也很不足，但近年來國內(nèi)許多科研、設(shè)計單位面對廣大工程改造的迫切需要，在這方面的研究中取得了不少有益的、值得借鑒的經(jīng)驗，成功的關(guān)鍵在于精心設(shè)計、精心施工。同樣厚度的瀝青加鋪層，采用不同的瀝青材料、不同的結(jié)構(gòu)層，其抗反射裂縫能力就不同。我們要對原有路面破損的成因進行細致的調(diào)查和深層次的分析，為材料組成設(shè)計和結(jié)構(gòu)組合設(shè)計提供可靠的依據(jù)。此外，在加鋪層施工中必須在試驗指導(dǎo)下對整個生產(chǎn)進程實施科學(xué)的監(jiān)測，參照施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定的頻率進行抽提、篩分和做馬歇爾試驗，指導(dǎo)拌和站對生產(chǎn)參數(shù)作相應(yīng)的調(diào)整，進一步加強設(shè)計、施工的質(zhì)量控制。
舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層是一種特殊的路面結(jié)構(gòu)，其應(yīng)力、應(yīng)變特性與一般的彈性層狀體系有較大的差別,質(zhì)量控制涉及到舊水泥混凝土板的處理、反射裂縫的防治、加鋪層厚度控制、面層材料的選擇、提高路面的抗?jié)B性能等關(guān)健環(huán)節(jié)。
舊水泥混凝土板處理
舊水泥混凝土板受溫度變化影響大，而且舊路面板存在接縫和裂縫，并常常伴有錯臺、斷板、啃邊、沉陷、脫空等損壞現(xiàn)象，使得復(fù)合結(jié)構(gòu)中奇異部位尤為突出。以舊水泥混凝土路面作基層，應(yīng)具有足夠的強度與適宜的剛度。瀝青混凝土路面屬柔性路面，面層的強度直接取決于基層的強度，基層強度不足將直接導(dǎo)致面層的破壞?？v觀國內(nèi)水泥混凝土路面上瀝青混凝土加鋪層設(shè)計，最關(guān)鍵的問題是要對舊水泥路面板的處理。首先對其使用狀況進行全面徹底的調(diào)查，對出現(xiàn)的路面病害、部分結(jié)構(gòu)承載力不足等進行深層次的分析。一般通過人工調(diào)查對舊水泥路的病害按段落樁號進行統(tǒng)計，采用探地雷達、彎沉儀對混凝土板的脫空和其結(jié)構(gòu)層的均勻情況、路面承載能力進行檢測評價。尤其在傳荷能力較差的接縫處，板下脫空影響重大，必須對水泥混凝土路面的處治給予高度重視。其次針對不同種類的病害進行有效的處理。對邊角破碎損壞較深和較寬的路面，先用切割機切除損壞部分，然后澆注同標號混凝土;對破損較淺、較窄的，可鑿除5cm以上，然后用細石拌制的混凝土混合料填平;對發(fā)生錯臺或板塊網(wǎng)狀開裂，應(yīng)首先考慮是路基質(zhì)量出現(xiàn)問題，必須將整個板全部鑿除，重新夯實路基及基層，澆注同標號混凝土;對于板塊脫空、橋頭沉陷、板的不均勻沉陷及彎沉較大的部位，鉆穿板塊，然后用水泥漿高壓灌注處理。
反射裂縫的防治
反射裂縫是指下層混凝土板的接逢或裂縫，由于溫度和濕度的不斷變化與車輛荷載的反復(fù)作用，在加鋪層的相應(yīng)位置上產(chǎn)生裂縫。就瀝青混凝土路面開裂的原因，可分為兩大類，即荷載型裂縫和非荷載型裂縫。通常是由于舊水泥混凝土路面接縫、裂縫處的豎向和水平位移所致。豎向位移是接縫、裂縫兩側(cè)板面由于車輛荷載作用產(chǎn)生的垂直方向的相對位移。水平位移是由于溫度或濕度變化引起的水泥混凝土板的脹縮產(chǎn)生的水平方向的位移。水泥混凝土板產(chǎn)生的水平位移，使瀝青加鋪層在接縫、裂縫處產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超過瀝青混凝土的抗拉強度時，即出現(xiàn)開裂。在溫度、濕度應(yīng)力和車輛荷載的綜合作用下，裂縫不斷向上發(fā)展，反射到加鋪層表面。因此，需要對瀝青混凝土面層反射裂縫進行綜合防治。
根據(jù)反射裂縫的機理，主要應(yīng)從結(jié)構(gòu)和材料兩方面進行考慮。面層厚度應(yīng)保證超過10cm，可有效防止受拉疲勞產(chǎn)生的裂縫，還可以降低車輛荷載引起的剪應(yīng)力。材料中適當增加瀝青用量，減小混合料空隙率，可延緩裂縫的擴展。設(shè)計采用應(yīng)力吸收層，可用APP改性瀝青油氈、鋪設(shè)玻璃纖維格柵加強混凝土的抵抗差動位移（剪切強度）的能力。APP改性瀝青油氈貼在舊水泥混凝土板上，有效地防止地表水通過舊水泥混凝土板縫下滲到土基，又能減少地下水通過舊混凝土板間接縫進入加鋪層而浸濕加鋪結(jié)構(gòu)層材料，防止無機結(jié)合料處治的粒料層強度降低，延緩瀝青混凝土面層出現(xiàn)剝落和松散。APP改性瀝青油氈鋪設(shè)在舊水泥混凝土板與加鋪層之間，能起到應(yīng)力吸收夾層的作用，并將反射裂縫應(yīng)力由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向，起到了消散水平應(yīng)變和傳遞豎向荷載的作用，增強瀝青混凝土的整體抗拉強度，延緩反射裂縫的產(chǎn)生。玻璃纖維格柵是國內(nèi)外公認的可用于減少瀝青路面反射裂縫的技術(shù)措施。它具有高抗拉強度和彈性模量高的特點，其功能就是增強瀝青混凝土的整體抗拉強度，改善鋪裝層的整體受力狀態(tài)，減少永久變形，延遲疲勞破壞，防止和減少路面裂縫的產(chǎn)生。此外加強施工控制，保證在制備瀝青混合料過程中不使瀝青老化和加強碾壓，使瀝青混合料達到高的密實度，都有助于減少反射裂縫。
瀝青混凝土加鋪層厚度控制
瀝青混凝土加鋪層厚度由行車荷載和防止反射裂縫兩個因素控制。舊水泥混凝土路面作為基層，強度較高，其上鋪筑瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層，強度滿足行車荷載需要，關(guān)健是防止反射裂縫的產(chǎn)生。多年的研究表明，過厚的瀝青混凝土面層由于溫度影響會產(chǎn)生裂縫。因此，設(shè)計厚度標準應(yīng)與一般的瀝青混凝土路面設(shè)計一樣，在滿足承載能力的前提下，路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)有良好的水穩(wěn)定性和高溫強度，瀝青混凝土面層應(yīng)滿足使用功能的要求，加鋪層厚度首先要滿足原路面縱向線型，同時為避免過多的破碎和替換混凝土板，考慮舊路局部地方下沉、部分板翹曲、舊路路面橫坡度變化等情況，注意將調(diào)坡與路面現(xiàn)有承載力調(diào)查法相結(jié)合。舊路改造一般采用兩層密實型瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，瀝青混凝土面層的最小厚度為8～10cm比較理想，一層為最小厚度5cm的瀝青混凝土整平層，一層為4cm左右的抗滑表層，實現(xiàn)與其他瀝青路面一樣，具有良好的平整度、構(gòu)造深度和密實度等。
瀝青混凝土面層材料的選擇
原材料是影響瀝青混凝土質(zhì)量的根本所在，嚴格把好進場材料關(guān)對瀝青混凝土生產(chǎn)質(zhì)量將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。生產(chǎn)瀝青混凝土所需材料為瀝青、石料、填料。關(guān)鍵的材料瀝青要選重交通道路石油瀝青、改性瀝青，其性能、指標必須符合高等級路面施工要求。集料在瀝青混合料中起到一個整體骨架作用來抵抗路面的變形，集料本身的強度特性、集料與瀝青的粘附性、集料的棱角性和集料的級配對瀝青混凝土路面的強度、高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)性起決定性作用。石料應(yīng)結(jié)合當?shù)氐牡夭那闆r，根據(jù)路面的使用性能和要求確定。要采用優(yōu)質(zhì)石料用先進的錘式破碎機生產(chǎn)?？刂剖现械谋馄綘詈?，扁片顆粒含量多會增加石料的表面積和瀝青用量，也會降低混合料的抗形變能力。一般選破碎面較多、扁平顆粒較少的石料，并且必須達到潔凈、無雜質(zhì)、無風化，具有良好的顆粒形狀，抗壓強度應(yīng)不低于三級，壓碎值小于25%，與瀝青材料粘結(jié)力不低于三級。礦粉要潔凈、干燥、無雜質(zhì)，有30%能通過0.074mm篩，親水系數(shù)小于1.0，外觀無團粒、結(jié)塊。砂的細度模數(shù)為2.3－3.0，含泥率小于1%。
提高瀝青混凝土路面的抗?jié)B性能
要保證路面結(jié)構(gòu)的水穩(wěn)定性和耐久性，預(yù)防水破壞是至關(guān)重要的。因此，應(yīng)將路面抗?jié)B性能作為一個重要指標來控制。尤其是粘附性有利于提高抗?jié)B性。采用改性瀝青、摻加抗剝落劑、在礦粉中摻加一定量的水泥，對抵抗剝離以提高瀝青混合料水穩(wěn)性都有明顯效果。但要注意不同抗剝落劑與各種石料之間的匹配問題。當選用摻加水泥時，應(yīng)注意確保施工實際摻加劑量的準確性。此外，要選擇適當?shù)募壟浞秶?，提高瀝青用量及提高4.75～9.5mm規(guī)格集料的用量相應(yīng)地都可以提高混合料的抗?jié)B性能。
舊水泥混凝土上加鋪瀝青混凝土面層，是改造舊水泥混凝土路面行之有效的方法之一，在公路的改建和擴建中大部分地區(qū)已普遍采用。雖然目前我國尚未有比較成熟的相關(guān)設(shè)計規(guī)范和方法，對加鋪瀝青混凝土的板塊未提出相應(yīng)的評價指標，對于特重交通路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗也很不足，但近年來國內(nèi)許多科研、設(shè)計單位面對廣大工程改造的迫切需要，在這方面的研究中取得了不少有益的、值得借鑒的經(jīng)驗，成功的關(guān)鍵在于精心設(shè)計、精心施工。同樣厚度的瀝青加鋪層，采用不同的瀝青材料、不同的結(jié)構(gòu)層，其抗反射裂縫能力就不同。我們要對原有路面破損的成因進行細致的調(diào)查和深層次的分析，為材料組成設(shè)計和結(jié)構(gòu)組合設(shè)計提供可靠的依據(jù)。此外，在加鋪層施工中必須在試驗指導(dǎo)下對整個生產(chǎn)進程實施科學(xué)的監(jiān)測，參照施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定的頻率進行抽提、篩分和做馬歇爾試驗，指導(dǎo)拌和站對生產(chǎn)參數(shù)作相應(yīng)的調(diào)整，進一步加強設(shè)計、施工的質(zhì)量控制。