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混凝土路面瀝青加鋪層技術

發布時間:2019/10/8  新聞類別:施工流程 點擊次數:27
 

混凝土路面瀝青加鋪層技術是在眾多城市道路維護改造技術中應用較為廣泛的技術之一,國內外相關經驗表明,在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青層,能較充分地利用原有路面的剩余結構強度,而瀝青面層能極大地提高道路行駛質量,甚至延長道路的使用壽命,是一種較理想的舊水泥混凝土路面破損處治方式。


關鍵技術要點


必威原水泥混凝土路面狀況調查及評價


對原水泥混凝土路面的進行充分調查與客觀評價是合理設計與決策工作的先決條件,對方案的成敗起著至關重要的作用,完整的調查應包括以下幾方面:


(1)路面材料和養護技術資料、路面損害狀況;(2)損壞類型、輕重程度、范圍及修補措施;(3)路面結構強度:路表彎沉、接縫荷載能力、板底脫空狀況、面層厚度和混凝土強度;(4)交通荷載和預計交通量;(5)環境條件:沿線氣候條件、地下水位及路基路面排水狀況。


評價重點考察路面損壞狀況分級、承載力、接縫傳荷能力、板底脫空狀況。路面損壞狀況分級可通過統計斷板率和平均錯臺量來判定,分為優良、中、次、差;承載能力、接縫傳荷能力通過彎沉測試來判定,分為優良、中、次、差;板底脫空判定方法:單點彎沉值(大于0.2mm評定為脫空)、彎沉差(大于0.06mm評定為脫空)、目測觀察來判斷、地質雷達。評價的結果直接關系整個工程的造價與方案的設計,須認真對待,做足工作。


原水泥混凝土路面病害處治


原水泥路面病害處治質量的好壞將直接影響到加鋪后路面的使用壽命,目前國內外的處治方法主要有兩大類:一是對現有路面各類病害分別制定相應的處治措施,處治之后再鋪設面層;二是將混凝土板塊打裂或破碎,用重型壓路機對破碎的板碾壓,作為新建路面的基層或底基層。對于后一種方式,其結構與性能更接近于新建道路,國內外均有不少成功應用案例,其典型代表如碎石化技術等。但是在城市道路上實施的改造工程通常受到諸多限制,如標高、復雜管線、居民區眾多、環境壓力大等,通常不大可能具備實施第二種方式的加鋪層方案的條件,更多的選擇對原路面進行分類病害處治,再加鋪瀝青面層方案。


對舊路面進行綜合處治后應達到標準目前規范尚無明確統一的標準,主要是參照國外計算方法及相關工程經驗來確定,目前主要采用的控制指標為處治后混凝土板彎拉強度、單點彎沉、截距、相鄰板彎沉差等。


瀝青加鋪層厚度的確定


必威一般來說瀝青面層厚度越大對反射裂縫越不敏感,因為較厚的瀝青面層可以減小原混凝土面板的溫縮應力,同時反射裂縫通過較厚的瀝青面層需要較長的時間。但瀝青面層過厚不僅經濟性較差,還可能帶來其它諸如車轍等問題,且根據國內外的研究資料來看,僅僅依靠增加罩面層厚度來防治反射裂縫的并不是明智的選擇。


目前我國規范尚未明確“白改黑”加鋪層厚度的計算方法,而是規定根據具體道路等級、交通量等的實際狀況,在處理好原路面病害的基礎上,結合經驗確定,實際操作時基本是參照國外的計算方法結合經驗來確定,目前主要參照的計算方法有:ARE(AustinResearch Engineers)法、AI(美國地瀝青學會)法、)AASHTO法、)加州大學Berkeley分校的設計方法、COE法。其中AASHTO是較為完善經驗設計法,以新建水泥混凝土路面設計方程為基礎,考慮舊路面的剩余壽命,對影響路面使用性能的其他因素也作了較全面的考慮,并引入了可靠度的概念,概念明確,易于操作。


必威我國相關規范給出了加鋪層最小厚度值:《城市道路養護技術規范》(CJJ36-2006)規定在水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土的厚度不得小于80mm;《城鎮道路路面設計規范》(CJJ169-2011)要求“在穩定的舊水泥混凝土板上加鋪瀝青層時對快速路主干道或中及中以上交通厚度不宜小于100mm,其他道路不宜小于70mm”;《公路瀝青路面設計規范》JTGD50-2006:“在穩定的原水泥混凝土板上加鋪瀝青層時對高速公路一級公路或中等及中等以上交通厚度不宜小于100mm,其他公路不宜小于70mm的規定”。由于計算預測瀝青加鋪層疲勞開裂壽命的相關理論分析方法以與相關結果還有待實踐進一步驗證,因此確定經濟合理的加鋪層最厚度仍在不斷探索研究。


水泥路面和瀝青路面層間結合


由于水泥混凝土路面與瀝青混合料兩種材料本身性質的差異,加上加鋪層的本身厚度一般較薄,層間結合問題就顯得很突出了。如不注重對舊水泥混凝土路面進行表面處理與加鋪瀝青材料的高溫穩定性的控制,會導瀝青面層推移、擁包、脫落等病害過早期出現。解決這類問題主要手段有:(1)材料方面:采用性能更有的瀝青混合料,如改性橡膠瀝青,SMA及添加改性劑和纖維瀝青混合料等;(2)工程措施:噴灑粘層油、銑刨拉毛、噴砂打毛等。


必威防治舊水泥混凝土路面反射裂縫的措施


防治反射裂縫是混凝土路面加鋪層技術的難點,國內外也積累不少經驗與教訓。技術措施方面概括起來主要為以下幾類:(1)使用防裂效果更好的面層,如改性橡膠瀝青混合料等;(2)增加瀝青面層厚度;(3)設置各類夾層,主要應力吸收層、如土工織物、土工網格或格柵、玻璃纖維、高性能防水卷材(應力吸收貼、防裂貼)等;(4)原路面碎石化處理。各類方法各有優劣,嚴格控制好材料及工藝,都有很多成功應用案例;(5)提高對原路面病害處理技術標準。當然也有幾類方法綜合運用的,效果更佳。


應用實例


成都市在城市道路改造實踐中對混凝土路面加鋪瀝青技術進行了不少有益探索,現介紹其近期用于混凝土路面加鋪瀝青層的一種典型結構形式(應用于城區RL道路):4cm改性瀝青瑪蹄脂碎石SMA-13+5cm改性瀝青SBSAC-20改性瀝青混合料+卷材(高性能應力吸收貼)+整治合格的混凝土板塊。


原路基本狀況


城區RL道路長約2km,2000年初建成通車,水泥混凝土面層,快車道為雙向6車道,快車道結構為24cmC30混凝土+15cm二灰砂礫基層+20cm二灰砂礫基層,總體狀況較好,部分板塊脫空、裂縫、接縫破損、板角碎裂、井周沉陷等病害,此外交叉口線性也較差,統計換板處理量接近占總量的10%。


原混凝土板病害處理


重點是對破碎板塊、脫空、裂縫、板邊、板角斷裂的處治。


(1)換板處理。對于破碎板塊及不具備維修價值的混凝土板,直接破除重新澆筑混凝土板,若板塊破除后發現基層也存在病害,則對基層進行換填,換填可采用低標號混凝土。這里換板的判定的標準顯得尤為重要,參考國內相關技術規范及同行的經驗,當滿足一下任一條時,可進行換板處理:混凝土板塊破碎開裂形成3個及以上大小接近塊狀時;混凝土面板存在一條明顯貫通、貫穿全板裂縫,且裂縫兩側存在明顯錯臺時;混凝土面板角隅破碎面積大于板1/4,同時裂縫出現錯臺、沉陷或擠漿時;混凝土面板破碎嚴重或伴有沉陷、擠漿、連續多板塊破碎時;板塊間錯臺大于20mm的。


必威(2)裂縫修補。對于達不到換板標準的混凝土板存在的輕微裂縫,采用改性環氧樹脂灌縫處理,再進行板塊注漿。


必威(3)板邊、板角斷裂修補。水泥混凝土板塊局部存在板邊、板角混凝土斷裂、破損并且小于板1/4板塊時,采用局部切割為矩形進行修復,在同一個板塊內不能有兩塊及兩塊以上的修補塊,否則按破碎板塊處理方法進行處理。


必威(4)混凝土板塊脫空。采用混凝土板注漿措施來處理,嚴格控制好漿液質量。注漿須進入基層一定深度但不穿透基層,漿液宜選擇流動性高,具有一定微膨脹能力的水泥漿。水泥漿的主要技術性能應達到如下要求:


水泥漿的水灰比宜控制在0.4~0.5之間,24h齡期的抗壓強度不小于5MPa;具有自流淌密實性;早期具有一定微膨脹性能,砂漿14d水養護膨脹率大于0.02%;初凝時間不早于2h,終凝時間不超過3h;漿液結石率應達到100%,固結過程不得析水。


處理后混凝土板質量檢驗


必威采用FWD逐板檢測板角處的彎沉,根據不同荷載下彎沉曲線的截距小于50μm、單點彎沉小于0.2mm,相鄰板塊的彎沉差小于0.06mm,質量合格,否則進行復灌,兩次復灌仍不滿足要求,破除混凝土板重新澆筑,必要時再處理基層。


必威混凝土板接縫及層間結合處理措施


(1)接縫處理。混凝土板塊接縫(包括脹縫、縮縫、施工縫及部分修補裂縫)應采用灌縫處理后粘貼卷材(高性能應力吸收貼)。板縫寬度<1cm的采用橡膠瀝青灌封膠填縫,填縫前采用干法銑縫,徹底清縫;板縫寬度≥1cm的采用細石混凝土填縫,其中至少每120m應留1道脹縫不填細石混凝土而采用橡膠瀝青灌封膠填縫。卷材(高性能應力吸收貼)主要技術指標:拉力1200N/50mm,延伸率30%,高溫抗剪(500°C)≥0.12MPa。卷材(高性能應力吸收貼)裁剪為50cm的幅寬,粘貼前先涂刷一層乳化瀝青或其它瀝青質粘層油,卷材采用縱縫壓橫縫、逆行車方向粘貼、順行車方向搭街的粘貼方式,搭接長度10cm。


(2)層間結合處理措施。由于線路縱坡較小,沒有考慮采用對原混凝土路面進行銑刨拉毛,而是使用專業路面清掃車進行仔細清掃,在清掃后混凝土路面及各瀝青層層間,灑布改性乳化瀝青粘層油。


應用效果


本此實的施改造工程于2011年底完成,運營使用至今近2年半時間,采用這種結構的路面狀況均良好,在平時日常保養及常規檢查未發現明顯反射裂縫,也為出現剝落等層間粘結問題,總體經濟社會效益較好。


結語


(1)城市道路改造工程受到外部制約因素較多,在交通組織、成本及工期控制方面均較一般道路改造困難,混凝土路面加鋪瀝青層這種復合式的路面結構充分利用了舊的水泥混凝土路面強度,具備堅實的基層,平整、舒適的瀝青面層,實施時對交通影響相對較小,具有較高綜合效益。(2)從成都的經驗看,所選用的加鋪層厚度并不算厚(8~12cm),總體效果良好。主要得益于對于原道路處理質量的嚴格要求及施工工藝控制,所有板塊、板縫處理完了均需檢驗驗收,合格后才能進行加鋪層施工。另外一方面是材料要求的標準也較高,采用了性能較好的SMA,SBS改性瀝青,粗骨料還采用了玄武巖。(3)本案例中道路狀況相對較好,總體技術經濟可行,若原路面修補量太大,其檢測、維修費用將會很高,對于使用年限過長,混凝土強度不足、破碎老化嚴重的路段,采用該方案時應充分論證、比選。(4)隨著相關材料、工藝等技術不斷進步,尤其是高性能瀝青面層材料發展,混凝土路面瀝青加鋪層技術在厚度、反射裂縫等方面的瓶頸會逐漸突破,相關標準、理論也有待工程技術人員結合實踐進一步探索研究。


 
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