水泥混凝土“白改黑”的幾點淺見

韓方偉

（徐州市交通規劃設計研究院 ，江蘇徐州 221006）

0 前言

由于水泥混凝土路面具有承載能力強、穩定性好、材料易得、有利環保、耐久性優良等優點，在全世界各地得到廣泛應用。我國在20世紀90年代修建了大量的水泥混凝土路面，到2000年，公路水泥混凝土路面的總里程已達到118576 km。徐州及周邊地區在這一時期也修建了大量的水泥混凝土路面：橫貫徐州東西的310、311國道、323省道，連通南北的104國道，252省道。經過一、二十年的使用，這些水泥混凝土路面陸續出現了各種病害，嚴重影響了道路的正常運營，因此需要對這些道路的路面進行改造。水泥混凝土路面改造有“白改白”和“白改黑”兩大類改造方式，具體選用哪種改造方式應根據具體情況進行抉擇。

隨著經濟的發展，車輛保有量的快速增加，特別是小轎車保有量的迅猛增長，對道路行駛舒適性要求提出了更高的要求。另外，由于水泥混凝土路面接縫多，且易于破壞；路面一旦出現破壞，維修較為困難；水泥混凝土路面的光、熱反射能力較大，容易造成駕駛員眼部疲勞，增加安全隱患等缺點。水泥混凝土路面改造大都選擇“白改黑”的改造方式。

水泥混凝土路面“白改黑”具體的改造方案應根據水泥混凝土路面破損及彎沉情況，道路路基情況等綜合確定?？偟脕碚f，有以下兩類方法：（1）處治原混凝土板后加鋪瀝青面層；（2）破碎或挖除原有混凝土板后加鋪瀝青面層。下面結合徐州地區已改造道路的經驗和教訓，對這兩類方法作些介紹。

1 修復破損的水泥混凝土路面，加鋪瀝青混凝土面層

該方法主要利用現有混凝土面板的強度，以混凝土面板作為主要承重層。一般來說，這種方法較為節省投資，但也存在混凝土面板接縫容易反射至瀝青面層形成反射裂縫，加鋪層與原混凝土板間黏結較差這兩種主要病害，尤以反射裂縫最為嚴重，也最難處治。為減緩水泥板反射裂縫，通常有三大處理方案。

1.1 改善罩面層的厚度與性能

最有效的方法就是增加罩面層的厚度，根據相關研究，瀝青混凝土加鋪層厚度超過15 cm可以改變整個路面結構的應力狀況，減少溫度對老路混凝土板塊的影響，但增加厚度也意味著增加成本。另外，在加鋪層瀝青混合料的配比上，改變組成材料，優化骨料級配，包括采用改性瀝青、橡膠瀝青來提高加鋪層的變形能力，添加一些添加劑來提高混合料的變形能力或者是強度。也可以采用瀝青含量比較高的混合料類型，比如SMA混合料。經驗表明，由于瀝青用量比較高，所以抗反射裂縫的效果比較好。當然，采用這種瀝青混凝土工程造價更高。成本過高是制約使用加厚瀝青混凝土面層這種方法的主要原因。

1.2 采用中間層

中間層分為兩種類型：一是高模量的夾層，例如玻纖格柵、聚酯纖維布等土工材料。由于材料模量比較高，抗拉強度高，加鋪在罩面下，在瀝青混凝土裂縫產生后與瀝青混凝土共同受力，可提高面層的抗拉強度，起到一定延緩反射裂縫的作用；但其在垂直方向上剛度很小，抗剪能力很弱。二是采用低模量的夾層，通常稱為應力吸收薄膜夾層(SAM)。這種材料比較柔軟，變形能力很強，即使在較大的變形下仍然不會開裂，可以將水泥板受力不同而產生的一定位移、裂縫在這一層消散掉，就不會向加鋪層上反射。這種方法對夾層的施工要求較高，另外其實際使用效果有待觀察。

1.3 采用補強層

當舊混凝土路面破損嚴重或道路的交通量尤其是重載交通量比較大時，在瀝青罩面層和處治后的混凝土路面之間增加一層基層。常用的方式是采用半剛性基層，以增加加鋪層的厚度，減少反射裂縫發生的幾率，并盡可能地降低造價。這種方式對老路水泥混凝土面板的處治要求不如以上兩種方式嚴格，施工速度較快，質量易于控制，因此在路面改造工程中應用得比較廣泛。但其防止、減緩反射裂縫的效果也不是十分理想，老混凝土面板的接縫、裂縫始終是隱患，特別是縱向接縫易在瀝青面層形成反射裂縫；同時路面加高過高，對沿線村鎮居民生產、生活均有不利影響。

徐州市三環南路（311國道）位于泉山、珠山山腳，巖層埋藏淺，地質情況良好，路基穩固；路面破損較少，總體PQI為89分，評定標準為良級。因此采用修復病害板塊，然后油毛氈貼縫，鋪筑應力吸收層后加鋪瀝青混凝土的改造方法。鋪筑應力吸收層之前徹底修復病害板塊：更換破碎板，修復或增設傳力桿及拉桿，修補和填封裂縫，磨平錯臺，壓漿填封板底脫空，清除舊混凝土面層表面的松散碎屑、油劑和輪胎擦痕，剔除接縫中失效的填縫料和雜物，并重新封縫。所有的縱縫及橫縫均采用油毛氈貼縫，整體加鋪一層2 cm厚改性瀝青吸收層，然后鋪筑12 cm的瀝青面層。經過近3 a的運營，瀝青面層很少病害產生。但同樣的方法用在310國道徐州西段及104國道徐州北段水泥混凝土路面改造上，3 a內瀝青面層便產生大量的裂縫。經調查發現主要有以下兩個原因：一是因為這兩段道路通行重車較多，在重型荷載作用下，應力吸收層失效；二是這兩段道路路基均為土基，地質相對較差。

淮北市303省道水泥路改造采用了類似方法修復水泥混凝土面板，再滿鋪玻纖格柵，然后加鋪12 cm瀝青面層的方法。從使用效果來看，不到4 a路面即出現大量病害，其中以裂縫類為主。

徐州地區大部分水泥混凝土路面改造采用的是修復水泥板后加鋪水泥穩定碎石及瀝青面層的方法。修復混凝板土時，采用混凝土更換破碎板，大面積的破碎板也可采用水穩碎石修復，壓漿填封板底脫空。然后加鋪18 cm或20 cm水泥碎石及瀝青混凝土面層。該方法由于加鋪層較厚，使用時間較長，但也不能防止水泥板接縫反射至瀝青面層上，一般不超過6 a，瀝青面層就會出現較多反射裂縫，尤其是縱向裂縫（行車道和硬路肩之間縱向裂縫最為顯著）。

由此可以看出使用修復混凝土面板，加鋪面層的方法較難實現理想的改造目的。對于位于地質條件較差，路基存在隱患的道路更需要謹慎選擇這類方法。

2 挖除或破碎舊水泥板加鋪基層及瀝青面層

在現行規范中，該類方法適用于水泥混凝土面板破損嚴重，板底脫空也很嚴重的道路大修改造。具體有以下幾種方法。

2.1 挖除舊水泥板加鋪基層及瀝青面層

挖除所有的舊水泥板，利用現有的路基及基層作為新鋪瀝青混凝土路面的路基及底基層，在其上鋪筑基層及瀝青面層。這種方法最為徹底，不存在反射裂縫的問題，且能夠較好地發現并處理老路路基的缺陷，同時可以降低加鋪后的路面高程。其主要缺點是挖除全部水泥板的社會負面影響較大，加鋪的基層厚度較大，投資較多。

2.2 破碎舊水泥板加鋪基層及瀝青面層

此種方法是將混凝土板破碎成小塊，用做新建路面的底基層或墊層，其上加鋪基層及瀝青面層。根據打裂破碎的方式，可分成兩種類型。

2.2.1 打裂壓穩工藝（沖碾）

原理是將舊混凝土路面采用沖擊的方法進行破碎，減小板塊的尺寸效應，從而減少接縫處的位移，打碎以后碾壓，再加鋪基層和瀝青面層。工程經驗表明，這種方式可以起到一定的延緩反射裂縫的作用。

2.2.2 碎石化(Rubblization)處理

采用多錘頭破碎機將水泥混凝土路面徹底破碎，消除原水泥混凝土路面病害，且碎石化后的粒徑合理，不會產生應力集中現象，使原水泥混凝土板塊在平面上強度分布均勻，還能保留原水泥混凝土路面的一定強度。破碎后，采用Z型壓路機進行碾壓，消除脫空效應，再加鋪基層與瀝青面層。該方法在國內有推廣應用的趨勢。

在該類方法中，打裂壓穩工藝（沖碾）最為簡單，且投資相對較少。沖擊破碎后的水泥混凝土消除了脫空，但由于板塊較大，板塊之間的裂縫也較容易反射至瀝青面層。而且由于板塊之間縫隙較大，容易產生不均勻沉降等病害。碎石化方案較好地處理了這一問題，但由于碎石化噪音及振動較大，在城鎮等建筑物及人群密集路段不宜使用。另外，由于碎石化經驗不足，較容易導致改造失敗。挖除所有的混凝土面板，處治老路路基及基層后，按照新建瀝青混凝土路面建設新路面能夠徹底解決混凝土反射裂縫問題，且施工方便，質量易于保證。其主要問題是浪費較為嚴重，且廢棄混凝土面板容易造成環境污染。針對這一問題，可以購置一套混凝土板破碎回收設備，將挖出的混凝土板破碎、篩分，回收其中的碎石和石粉。為節省運費，可將破碎回收設備與半剛性材料拌和站安置在同一場地。這樣一套設備還可以用于粉碎建筑垃圾以生產免燒磚，也可以用于今后大面積的水泥混凝土農村公路大修改造。

淮北市303省道水泥混凝土路面破損嚴重，采用了沖碾后加鋪36 cm水泥穩定碎石基層及12 cm瀝青混凝土的改造方法，未超過5 a，路面產生了大量病害。而310國道邳州東段由于沿線穿經城鎮較多，采用了挖除現有兩層混凝土板（共47 cm），然后加鋪了36 cm水泥穩定碎石基層及12 cm瀝青混凝土，改造后5 a僅出現少量病害，而且主要是水穩穩定碎石裂縫導致的反射橫向裂縫。

3 結語

水泥混凝土路面“白改黑”改造方案的選擇主要依據老水泥路路基及路面破損情況而定。從水泥混凝土路面改造技術現狀來看，修復老路加鋪瀝青面層一直未能徹底解決反射裂縫問題。結合徐州及周邊地區水泥混凝土路面改造情況，建議采用碎石化或破碎挖除回收碎石的方法來改造水泥混凝土路面。

[1]JTG D40-2002，公路水泥混凝土路面設計規范[S].

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[5]廖衛東，陳栓發，李祖仲著.改性瀝青混合料應力吸收層材料特性與結構行為[M].北京：科學出版社.