陳曉明

【摘 要】加鋪瀝青混凝土路面是目前水泥混凝土路面改造最主要的方式之一。我國是擁有最多水泥混凝土路面里程的國家[1]。我國的部分地區(qū)，公路的大范圍建設(shè)消耗了當(dāng)?shù)卮罅康闹凡牧腺Y源，而隨著時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步，公路在長期的使用中路面面臨維修維護(hù)，因此石灰?guī)r等傳統(tǒng)筑路材料在一些地區(qū)逐漸匱乏。文章將探索花崗巖瀝青路面在舊水泥混凝土路面加鋪改造中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】花崗巖；舊水泥混凝土路面；加鋪改造

【中圖分類號(hào)】U418.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）05-0121-02

水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、耐久性好、穩(wěn)定性好、施工工藝簡單、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，在我國曾經(jīng)大規(guī)模建設(shè)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通量也不斷增加，尤其是重載交通不斷增加，在長期的工作中，水泥混凝土路面逐漸出現(xiàn)裂縫、斷板、錯(cuò)臺(tái)、唧泥等病害，對行駛車輛的行車舒適度、安全性都造成了影響。在一些常用的石灰?guī)r等筑路材料匱乏而花崗巖材料豐富的地區(qū)，將花崗巖瀝青面層應(yīng)用到舊水泥混凝土路面加鋪改造中，成為公路建設(shè)的新方向。

1 花崗巖材料的路面加鋪應(yīng)用

瀝青路面是指由瀝青混凝土攤平鋪筑的路面。瀝青混凝土由一定黏度的瀝青與一定成分的礦物材料按照一定比例混合攪拌形成。瀝青路面筑成后，在路面長期通車的過程中要有相對應(yīng)的能力支撐車輛的往來，即一定的光滑度、性質(zhì)穩(wěn)定性、硬度和柔韌性等。在瀝青水泥混凝土路面長期不間斷的使用過程中，難免會(huì)出現(xiàn)裂縫、車轍、凹陷等問題。由于在實(shí)際情況中，對路面的維護(hù)和修理不能整體重鑄，因此采取加鋪瀝青混凝土路面是現(xiàn)實(shí)工作中最主要的水泥混凝土路面改造方式。

針對不同的情況進(jìn)行分析，若舊路板塊病害很少，可處理面板病害后直接進(jìn)行“白改黑”加鋪，下面層考慮做厚度為8 cm的瀝青碎石，有助于防止板塊出現(xiàn)反射裂縫。若舊路面板病害較多，可對重度病害和基層病害進(jìn)行處理后再進(jìn)行碎石化，作為碎石化基層，其上加鋪面層在舊水泥混凝土路面上。

道路在不斷使用的過程中會(huì)產(chǎn)生病害而面臨改造或者翻新。在一些舊路問題嚴(yán)重、加鋪改造工作量大及傳統(tǒng)筑路材料日漸匱乏的地區(qū)，我們可以拓展性地考慮將花崗巖使用到路面加鋪改造中。

花崗巖屬于酸性巖漿巖中的侵入巖?；◢弾r材料在耐磨性方面表現(xiàn)出色。但是，花崗巖集料屬酸性，與瀝青間的黏附性較差。因此，在采用花崗巖瀝青面層的混凝土路面加鋪改造中，實(shí)施抗剝落和抑制反射裂縫的措施顯得極為重要。

2 花崗巖瀝青加鋪層工作條件和特性

本文將通過一系列實(shí)驗(yàn)分析和證明花崗巖的實(shí)際應(yīng)用效果。選取一定的瀝青及花崗巖，檢測花崗巖的技術(shù)指標(biāo)（見表1）。

由表1可知，檢測選取的花崗巖材料和瀝青，其黏附性無法滿足五級(jí)的技術(shù)要求。在這樣的情況下，為了滿足實(shí)際路面的使用需求，有必要采取相抗剝落措施。

同時(shí)，花崗巖集料的其他指標(biāo)都能滿足花崗巖瀝青面層在舊路面加鋪改造中的要求。分析花崗巖集料的技術(shù)指標(biāo)可知，花崗巖具有較高的硬度和一定的耐磨性、抗壓性，這些特征都適合將它用作路面加鋪改造材料。

由于花崗巖與改性瀝青黏附性不能滿足實(shí)際使用的要求，本文進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)探索提高花崗巖集料與瀝青之間的黏附性等級(jí)的有效措施。

為了提高花崗巖粗集料與改性瀝青間的黏附性等級(jí)，選取3種不同的抗剝落劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。選擇聚胺類morlife300、胺類PA-1及非胺類試劑AST，這3種抗剝落劑的用量控制在瀝青質(zhì)量的0.5%，通過水煮法，記錄不同時(shí)間下添加3種抗剝落劑后花崗巖與瀝青的黏附性。

在水煮后的3 min內(nèi)，分別使用3種抗剝落劑，改性瀝青的黏附性等級(jí)都由未添加時(shí)的4級(jí)提升為5級(jí)。繼續(xù)進(jìn)行水煮實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加了PA-1和AST的改性瀝青的黏附性都明顯下降。在15 min之后，3組瀝青的黏附性都下降到3級(jí)及以下。在水煮法實(shí)驗(yàn)中，我們得知使用Morlife300抗剝落劑的效果最好。

3 花崗巖瀝青材料的應(yīng)用性能分析

對花崗巖瀝青加鋪層在抑制反射裂縫方面的能力進(jìn)行分析，根據(jù)彈性層狀體系理論，同時(shí)依據(jù)實(shí)際情況下舊水泥混凝土路面的普遍代表性結(jié)構(gòu)狀況建立三維有限元模型。在模型中，路面的層次結(jié)構(gòu)自下而上為地基、舊水泥混凝土路面、瀝青碎石應(yīng)力過渡層、土工布、花崗巖瀝青路面加鋪層。該模型及各個(gè)部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中地基擴(kuò)大了尺寸模擬，能更好地體現(xiàn)地基的彈性半空間體特征。

在構(gòu)建模型之后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為了模擬道路行駛車輛，實(shí)驗(yàn)中對地面的加載通過采用我國標(biāo)準(zhǔn)軸載實(shí)現(xiàn)。相關(guān)數(shù)據(jù)以雙輪組單軸載100 kN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，即BZZ-100，其中輪胎的接地壓強(qiáng)為0.07 MPa，單輪傳壓面當(dāng)量圓的直徑為21.30 cm，那么與地面的接觸面積可以等效成228 mm×157 mm的矩形。兩輪中心距均為1.5 cm。通過研究實(shí)驗(yàn)得知，在一定情況下仍舊會(huì)有反射裂縫出現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)中，采取有限元法進(jìn)行三維建模，模擬實(shí)際道路在通行過程中會(huì)產(chǎn)生的問題，尤其是反射裂縫的問題。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

根據(jù)加鋪花崗巖瀝青面層的舊水泥混凝土路面實(shí)際結(jié)構(gòu)建立的三維有限元模型，在實(shí)驗(yàn)中通過標(biāo)準(zhǔn)軸載實(shí)現(xiàn)在車輛通行過程中路面作用的模擬。

在實(shí)驗(yàn)中，保持其余擬定路面結(jié)構(gòu)類型和計(jì)算參數(shù)不變，加厚花崗巖瀝青面層加鋪層的厚度，分別加鋪到9 cm、12 cm、15 cm、18 cm、21 cm、24 cm。在此過程中監(jiān)控分析路面應(yīng)力的變化。

當(dāng)花崗巖瀝青加鋪面層從9 cm開始，以3 cm為間隔加鋪到24 cm時(shí)，其相對應(yīng)的層底的最大主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力和等效應(yīng)力均相對應(yīng)地保持下降，并且下降的速度逐漸變緩。從9 cm增加到24 cm的過程中，最大主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力和等效應(yīng)力的下降幅度分別為54%、35.6%和34.9%，最大主應(yīng)力下降幅度較大，下降效果明顯。隨著花崗巖瀝青加鋪層厚度的增加，可以大幅度地降低路面的層底應(yīng)力。但是在實(shí)際建設(shè)過程中，舊水泥混凝土路面加鋪層的厚度過大，意味著工程建設(shè)成本的上升。因此，在舊水泥混凝土路面加鋪花崗巖瀝青面層的實(shí)際建設(shè)過程中，不能單純地依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還要綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平。

4 結(jié)論

花崗巖材料用作花崗巖瀝青面層在舊水泥混凝土路面進(jìn)行加鋪改造時(shí)，花崗巖材料與改性瀝青的黏附性等級(jí)無法滿足實(shí)際使用要求，因此需要采取相應(yīng)的抗剝落措施。其中，Morlife300是最合適、效果最顯著的抗剝落劑?；◢弾r本身有一定硬度，能夠承受一定的壓力壓強(qiáng)且抗磨損。

為了進(jìn)一步探索花崗巖瀝青面層在舊水泥混凝土路面加鋪改造中的實(shí)際運(yùn)用效果，根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況下加鋪改造的舊水泥混凝土路面進(jìn)行模擬，建立三維有限元模型。模擬車輛通行加載加壓，檢測加鋪層底應(yīng)力，探究花崗巖瀝青面層作為舊水泥混凝土路面加鋪層時(shí)抑制反射裂縫的能力。在實(shí)驗(yàn)中得知，加鋪層越厚，抑制反射裂縫的能力就越強(qiáng)。但是在實(shí)際的道路建設(shè)中，要遵循最佳的經(jīng)濟(jì)效益下的最佳工程效果。

加鋪瀝青混凝土路面是目前水泥混凝土路面改造最主要的方式之一，在一些常用的石灰?guī)r等筑路材料匱乏而花崗巖材料豐富的地區(qū)，將花崗巖瀝青面層應(yīng)用到舊水泥混凝土路面加鋪改造中，成為公路建設(shè)的新的方向。通過施工過程中對舊水泥混凝土路面的病害調(diào)查、處置、反射裂縫的處理和施工過程中的質(zhì)量控制等，本文經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)研究和探索花崗巖瀝青面層在舊水泥混凝土路面加鋪改造中的實(shí)際應(yīng)用效果和問題，為這一新方向提供借鑒。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉朝暉，周婷，李盛，等.現(xiàn)行規(guī)范舊水泥混凝土路面加鋪層設(shè)計(jì)的若干問題研究[J].公路交通科技，2014，31（5）：31-36.

[2]原寶盛，安會(huì)善.花崗巖瀝青面層在舊水泥混凝土路面加鋪改造中的應(yīng)用研究[J].中外公路，2017（2）：56-60.

[3]梁世斌.水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層施工質(zhì)量控制與研究[J].內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2017（2）：43-46.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]