摘要：通过对城市水泥混凝土路面加铺沥青路面改造过程实际经验总结研究,论述城市道路"白加黑"改造过程中前期调查改造方案确定；脱空板的判断与处置、断板坏板处理、原道路裂缝缝处理；沥青混凝土配合比设计、拌制、运输、摊铺、碾压成型、接缝处理、与原来道路顺接、道路排水等关键环节的质量控制,对城市道路"白加黑"改造工程具有一定的指导作用。
关键词：沥青混凝土；旧路面处理；质量控制
第1章绪论
随着国民经济的发展，道路交通量剧增，汽车轴载日益重型化，许多早期建设的水泥混凝土路面产生了多种破损现象：结构承载能力不足、行车舒适性差、车速难以提高。在近年来城市道路和公路的改建和扩建中，为节约工程投资，有效地利用旧水泥混凝土路面，在其上加铺沥青混凝土，在原有水泥混凝土路面层上加铺新的沥青混凝料面层,成为新的路面结构,也就是人们通常说的“白加黑”改造正在不断发展。相比水泥混凝土路面而言,沥青混凝土路面具有扬尘少、噪因小、行车舒适、修建工期短、易于维修等诸多优点以改善其使用性能，但加铺的沥青混凝土常出现反射裂缝，进而导致面层的开裂和剥落，表面水下渗，造成路面损坏。为此，对水泥混凝土路面改造技术需进一步分析研究，加强对其建设质量的控制。
旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层是一种特殊的路面结构，其应力、应变特性与一般的弹性层状体系有较大的差别,质量控制涉及到旧水泥混凝土板的处理、反射裂缝的防治、加铺层厚度控制、面层材料的选择、提高路面的抗渗性能等关健环节。
第2章道路改造过程中前期调查及改造方案
前期调查主要包括原水泥砼道路现有路况，包括原路弯沉值检测、坏板断板情况调查，原混凝土强度检测、及远景交通量预测，及改造过程中交通组织的预计。综合上述工作后，拟定改造后道路路面结构，上面层4cm AC-13SBS改性沥青混凝土，下面层为6cm AC-20普通沥青混凝土。这样的结构层是充分考虑了道路改造后使用情况及整个项目工程造价而决定的，是可行的方案。
2.1原道路路面的处理
旧水泥混凝土板受温度变化影响大，而且旧路面板存在接缝和裂缝，并常常伴有错台、断板、啃边、沉陷、脱空等损坏现象。以旧水泥混凝土路面作基层，应具有足够的强度与适宜的刚度。沥青混凝土路面属柔性路面，面层的强度直接取决于基层的强度，基层强度不足将直接导致面层的破坏。纵观国内水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层设计，关键的问题是要对旧水泥路面板的处理。首先对其使用状况进行全面彻底的调查，对出现的路面病害、部分结构承载力不足等进行深层次的分析。一般通过人工调查对旧水泥路的病害按段落桩号进行统计，采用探地雷达、弯沉仪对混凝土板的脱空和其结构层的均匀情况、路面承载能力进行检测评价。尤其在传荷能力较差的接缝处，板下脱空影响重大，必须对水泥混凝土路面的处治给予高度重视，道路原路面处理是整个道路加铺沥青面层改造成败的关键。
2.1.1针对沉陷、网状断裂板、边角损坏破裂板的处理
沉陷板和网状断裂板应首先考虑是路基质量出现问题，必须将整个板全部凿除，重新夯实路基及基层首先确定处理范围，边角损坏破裂板在确定范围后后切割，破碎，清理，夯实，在破碎过程中要采用适宜的破碎机，挖机太大，破碎力太强易导致周围板块松动。挖机太小，效率不高，易造成窝工，导致工期延误，本项目采用的180挖机破碎。破碎后及时清理，夯实，夯实过程中采用小型打夯机夯实。浇筑混凝土，新浇筑混凝土采用两层浇筑，上层为20cm设计抗折强度4.5mpa，材料选用早期强度高、后期强度稳定且收缩性小并加入早强剂的混凝土。下层采用15cm后C15贫混凝土基层。在混凝土浇筑完毕之后，及时养护，对较大的板块及时切缝灌缝。养护7天后才允许车辆通行（城区主要为小车）。
2.1.2针对脱空板的处理
脱空板可采用人工观察法和弯沉测定法来确定，人工观察法是用肉眼观察水泥混泥土路面接缝、裂缝、唧泥等情况初步判定脱空，这种方法的缺点是主观性强，即使是有经验的工程师也避免不了错判和漏判。弯沉测定法是测试板角弯沉，如果超过某一限值，就判定存在脱空，我们在实施过程中主要通过弯沉检测来确定脱空板，首先选取水泥混泥土路面荷载不利作用位置作为检测点，即横缝和纵缝附近的点，采用两台5.4米长杆弯沉仪及BZZ-100标准轴载（后轴轴载10T）测定车，凡弯沉值大于0.2㎜或弯沉差大于0.06㎜即可认定为脱空，根据弯沉检测报告确定脱空板及位置。下道工序就是钻孔注浆，水泥混泥土面板灌浆是利用灌浆管，施加一定的压力将水泥浆均匀注入板底空隙、板下基层或垫层中，以充填、渗透、挤密等方式，赶走板底空隙中的积水、空气后占据其位置。钻孔根据实际情况布置，每个板一般钻3-5个，钻孔深度为面板底3-5㎝，注浆前需要对压力机进行检查，符合要求后才能使用。水泥浆材料一般包括水泥、粉煤灰、水、外加剂等，按设计比例调制拌合好，浆体一般具有良好的可泵性、和易性、保水性。根据估算用量，使用多少拌合多少，尽量避免拌合后搁置，造成浪费。水泥浆要注饱满，看到周边孔、缝溢流出水泥浆为止。注浆完成后，立即对注浆区域进行封闭，设立标志，经过7天的养生后才允许小型车辆通行。
2.1.3既有路面纵缝、横缝处理
水泥混泥土路面的薄弱环节主要在其纵横接缝处，防水处理是关键的一环，对纵横缝进行灌缝处理是防止地下水渗透进入沥青面层或路面水渗进入基层。首先检查原有水泥混凝土路面的接缝是否完好，若缝内无填缝料或填缝料不满，先清除缝内杂物，缝隙要清理要干净、无杂物，清理深度一般为面板厚度的1/3,清缝后用聚氯乙烯胶泥灌缝，该种材料在高温下热稳定性好，低温下不易老化变脆，安全经济，又不会给环境造成污染，可以满足接缝灌缝的需要。灌缝机行进速度要适中，灌缝后要对其重新检查，发现凹陷的部位要重新补灌，保证灌缝要饱满；对大于1㎝的缝或缝与缝之间啃边剥落严重部位采取沥青砂进行修补，修补高度与原路相平，以利于防裂贴粘贴。清缝灌缝要彻底不能留有死角。
2.1.4板面细小裂缝处理
对面板缝隙小于1cm的细小裂缝，用清缝机清缝后采取乳化环氧树脂灌缝。当缝宽小于0.5cm,采取扩缝灌料的方式，扩缝宽度为0.6-1.0cm，深度2.5-3.0cm。对大于1cm的裂缝，采用清缝机清缝并安补块或灌沥青砂。在扩缝的时候一般的扩缝机不宜操作，本项目采用小型手持式切割机切缝，能满足宽度和深度要求。在灌环氧树脂时先用空压机清缝，然后及时灌缝。
2.2防裂贴铺设
水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土这种路面结构普遍存在一个问题：沥青加铺层会受到反射裂缝及其产生的反射应力的影响。环境与交通量因素的负效应常常使裂缝迅速扩散，严重影响沥青加铺层的使用寿命。如何控制反射裂缝产生的时间和扩散速度是我们必须解决的关键问题。
2.2.1反射裂缝产生的机理
反射裂缝是指下层混凝土板的接逢或裂缝，由于温度和湿度的不断变化与车辆荷载的反复作用，在加铺层的相应位置上产生裂缝。就沥青混凝土路面开裂的原因，可分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。通常是由于旧水泥混凝土路面接缝、裂缝处的竖向和水平位移所致。竖向位移是接缝、裂缝两侧板面由于车辆荷载作用产生的垂直方向的相对位移。水平位移是由于温度或湿度变化引起的水泥混凝土板的胀缩产生的水平方向的位移。水泥混凝土板产生的水平位移，使沥青加铺层在接缝、裂缝处产生较大的拉应力，当拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，即出现开裂。在温度、湿度应力和车辆荷载的综合作用下，裂缝不断向上发展，反射到加铺层表面。因此，需要对沥青混凝土面层反射裂缝进行综合防治。
2.2.2防止反射裂缝的措施
目前国内外普遍的防止反射裂缝的措施有铺设玻璃纤维土工格栅，铺设防裂贴以及粘贴改性沥青油毛毡等。玻璃纤维土工格栅的抗拉强度高，但其不能解决防水问题；改性沥青油毛毡在铺设时有一定难度，需要用喷火器熔融后压粘跨缝粘贴；防裂贴的抗拉强度相对较低，但综合性能好于前者，既能起到防止反射裂缝的作用，又能形成一个理想的防渗透层，目前较常用这一方法。它可以延缓反射裂缝的发生时间，也可以减小反射裂缝发生的破坏程度。本工程采用厚度为3mm，宽度为33cm的防裂贴
2.2.3在铺设防裂贴的要点
1、原路面要彻底清洗干净，不能有灰层，否则会影响粘贴效果。
2、铺设时要一次成型。
3、粘贴好之后要用压辊将防裂贴压平，不能有皱折。
4、在搭接过程中，要留有10cm的搭接长度。在沥青混凝土下面层摊铺过程中，摊铺机械行走过程中不要把防裂贴损坏了，对于防裂贴损坏及推移情况要及时处理。在混合料运输过程中，不要再防裂贴位置调头，应在场外倒车进入摊铺地点。防止防裂贴皱折损坏。
第3章沥青混凝土的铺筑
包括沥青混凝土原材料的确定、配合比设计、拌制、运输、摊铺、碾压成型、接缝处理、与原来道路顺接问题和交通开放等工序。是整个道路白加黑改造的核心.
3.1沥青配合比的设计阶段
3.1.1施工材料的选择
原材料是影响沥青混凝土质量的根本所在，严格把好进场材料关对沥青混凝土生产质量将产生至关重要的影响。生产沥青混凝土所需材料为沥青、石料、填料。
1、关键的材料沥青要选用重交通道路石油沥青AH—70，性能、指标必须满足高等级路面施工的要求。
2、粗集料在沥青混合料中起到整体骨架的作用，本身的强度特性，集料与沥青的粘附性，棱角性和集料的级配对沥青混凝土路面的强度、高温稳定性和水稳性都起着决定性作用。粗集料必须是坚韧、粗糙、有棱角的优质料。
3、细集料要具有良好的棱角性和嵌挤性能。石料的抗压强度不能低于三级，压碎值要小于25%，与沥青材料粘结力不能低于三级，并且要控制石料中的扁平颗粒含量，扁平颗粒含量多会增加石料的表面积和沥青用量，也会降低混合料的抗形变能力。一般选取的石料必须达成洁净、无杂质、无风化，具有良好的抗压强度。建议采用机制砂，或者机制砂和天然砂混合使用，其中天然砂的含量不大于10%。
4、混和料中要掺配适量的高质量的矿粉等填料，洁净、干燥、无杂质的矿粉用量一般为混和料总重的2%～4%。
3.1.2沥青混泥土配合比设计
确定了路面原材料，如沥青、粗集料、细集料、外加剂等，通过实验检测判定该材料满足设计要求后，应严格按照配合比设计过程的三个阶段控制，即目标配合比设计阶段，生产配合比设计阶段，生产配合比验证阶段。在实践过程中三个阶段配合比设计是一个完整的整体，必须通过设计找到一个平衡点，材料性能、经济各方面都满意，得出一个标准配合比，经过批准方可生产使用。
在实践过程中重视试验段，不要认为试验段主要是检验施工工艺。实际上只有通过试验段混合料拌合、摊铺、碾压，仔细观察才能判断配合比设计和施工工艺的合理性。在生产过程中应该严格按照试验段取得的数据来确定的配合比进行施工，加强跟踪检测，严格控制进场材料的质量，如遇到材料发生变化并经检测沥青混合料的矿料级配、马歇尔技术指标不符合要求时，应及时调整配合比，使沥青混合料的质量符合要求并保持相对稳定。应本次改造的沥青下面层采用的是卵碎石，为酸性材料，在施工过程中加入了沥青用量0.3%的抗剥落剂。以利于沥青与集料的结合，提高了混合料的稳定度。另外还要注意提高沥青混凝土路面的抗渗性能，要保证路面结构的水稳定性和耐久性，预防水破坏是至关重要的。因此，应将路面抗渗性能作为一个重要指标来控制。粘附性有利于提高抗渗性。采用改性沥青、掺加抗剥落剂、在矿粉中掺加一定量的水泥，对抵抗剥离以提高沥青混合料水稳性都有明显效果。但要注意不同抗剥落剂与各种石料之间的匹配问题。当选用掺加水泥时，应注意确保施工实际掺加剂量的准确性。此外，要选择适当的级配范围，提高沥青用量及提高4.75～9.5mm规格集料的用量相应地都可以提高混合料的抗渗性能。
3.2沥青混合料的拌制、运输
沥青拌合设备主要有间歇式和连续式两类，经研究和使用实践证明，采用间歇式拌合机更符合工程的实际情况。本次改造工程使用的是间歇式的拌合机，在拌合过程中严格控制每盘沥青用量，沥青及集料加热温度，每盘料的拌合时间：普通沥青混凝土45S左右，改性沥青混凝土50S左右。在过程中要求施工单位提供每次沥青混合料拌合过程中追盘打印实际的沥青用量、沥青混合料的数量，进行沥青混合料生产过程控制盒总量检验。这样对沥青混合料的的厚度也是一个间接的检验，是值得推进的方案。加热普通沥青的温度控制在150℃～160℃，加热矿料的温度应控制在170℃～180℃，普通沥青混合料出厂温度控制在155℃～165℃。改性沥青的加热温度控制在160℃～170℃，矿料加热温度控制在170℃～190℃，混合料出厂温度在165℃～175℃，超过190℃的沥青混合料因沥青达到闪点老化应废弃。混合料要在摊铺前1-2小时开始拌和，将贮料仓装满，但储存时间不宜过长。运输混合料时要根据运距、拌和能力及摊铺速度来确定运输车辆。摊铺前必须要保证有5～6辆运料车等待卸料，以确保摊铺中的不间断供料。在运料车装料过程中要多次挪动运料车位置，平衡装料，减少混合料离析，在运输过程中要采取相应措施，用篷布覆盖保温、防雨、防污染。运料车应在摊铺机前10cm～30cm处停住，不得撞击摊铺机，卸料过程中运料汽车应挂空档。靠摊铺机推动前进，以保证摊铺平整度。
3.3沥青混凝土的摊铺
3.3.1平整度的控制
为了控制摊铺时的平整度，摊铺机熨平板的自动找平装置需要有一个准确的基准面。目前高速公路工程中常用的基准面（线）控制的方法有：基准钢丝绳法、浮动基准梁法等。摊铺机必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，摊铺速度应控制在2—6S/Min的范围内，对改性沥青混合料宜放慢至1—3S/Min。在摊铺过程中随时观察摊铺质量，出现明显离析、波浪、裂缝、拖痕时要及时调整予以消除，否则会破坏熨平板受力平衡系统，引起熨平板上下波动，直接影响路面平整度。减少混合料的离析是整个摊铺的核心。铺筑过程中应选择熨烫板装置具有合适的震动频率和振幅，以提高路面初始压实度。
3.3.2、温度、厚度控制
摊铺沥青混凝土前，要先对摊铺机预热三十分钟，根据松铺厚度，调整熨平板高度，用木板垫好，其高度与松铺厚度相等，使熨平板牢固地放在上面。摊铺过程中普通沥青混合料摊铺温度得不低于140℃，改性沥青应不低于150℃,在实际施工中，技术人员可以用目测法进行判别：过热的混合料表面上冒青烟，色泽不均匀；过冷的混合料表面粗糙，并且有结块现象，骨料表面裹覆不好。摊铺速度要与供料速度相平衡，应保持匀速缓慢前进。也要尽量一次性摊铺全路幅，两台摊铺机前后同时工作时，应保持十米间距，以免形成施工冷缝,采用插入式温度测量仪和红外线温度测量仪对摊铺过程中的沥青混合料温度进行检测，对过低和过高的沥青混合料不予使用。并及时分析原因，提出整改意见。通过试验段结果整理出来的沥青混合料松铺系数，在后面的施工过程中严格执行，监理工程师及现场施工人员随时检查施工厚度。
3.3.3沥青混凝土的接缝处理
沥青路面的施工必须衔接紧密、连接平顺，不得产生明显的接缝离析。上、下层的纵缝应错开150mm(热接缝)或300—400mm(冷接缝)以上。相邻两幅及上、下层的横向接缝均应错位1m以上。接缝施工应用3m直尺检查，确保平整度符合要求。
1、纵向接缝
应尽量考虑热接缝，采用两台摊铺机梯队作业，将已铺部分留下100—200mm宽暂不碾压，作为后续部分的基准面，然后作跨缝碾压以消除痕迹。对于冷接缝，加设挡板或加设切刀切齐，不宜在冷却后采用切割机做纵向切缝。加铺另半幅前应涂洒少量沥青，重叠在已铺层上50—100mm,再铲走铺在前半幅上的混合料，碾压时由边向中碾压100—150mm,在跨缝挤紧压实。
2、横向接缝
横缝应与路中线垂直。相邻两幅及上下层的横缝应错位lm以上。上面层应做成垂直的平头缝，即平接。平接缝应做到紧密粘结，充分压实，连接平顺。接缝处应清扫干净，切齐，边缘涂粘层沥青，并在其压实后用热烙铁烫平，再在缝口涂粘层沥青，撒石粉封口，以防渗水。铺筑接缝时，可在已压实的部分上面铺设一些热混合料使之预热软化，以加强新旧混合料的粘结。但在开始碾压前应将预热用的混合料铲除。
3.4沥青混凝土的碾压成型
施工过程中要配备足够数量的压路机，根据实际情况选择合理的压路机组合方式及初压、复压、终压的碾压步骤，以达到碾压效果。具备两台摊铺机同时铺筑的时候压路机不小于五台，对于路面边缘、加宽等大型压路机压不到的部位，采用平板拖及小型振动压路机补充碾压。压路机应以慢而均匀的速度碾压，
压路机的碾压速度应符合表6的规定，经过试验段验证，形成书面报告，并且严格执行。碾压路线及碾压方向不应突然改变而导致混合料推移。施工时，作业队伍要合理安排摊铺及碾压顺序，保证碾压质量。
3.4.1沥青混合料的初压
初压应在紧跟摊铺机后碾压，并保持较短的初压长度，以尽快使表面压实，减少热量散失。采用钢轮压路机静压1~2遍。碾压时应将压路机的驱动轮面向摊铺机，由外侧向中心碾压。初压后应及时检查碾压情况，有严重缺陷时进行修整乃至返工。
3.4.2沥青混合料的复压
复压应紧跟在初压后进行，并且不的随意停顿。压路机碾压段得总长度应尽量缩短，通常不超过60—80米。采用不同型号的压路机组合碾压时宜安排每一台压路机全幅碾压，防止不同部位的压实度不均匀。
对密级配沥青混凝土采用重型轮胎压路机进行搓揉碾压，以增加密水性，轮胎压路机总质量不宜少于25T，每一个轮胎的压力不小于15KN。冷态时的轮胎充气压力不小于0.55MPa,且各个轮胎的气压大体相同，相邻碾压带应重叠1/3~1/2的碾压轮宽度，碾压至要求的压实度为止。对不同厚度的沥青层采用不同的震动频率。层厚较大时选用高频率大振幅，以产生较大的激振力，厚度较薄时采用高频率低振幅，以防止集料破碎。振动压路机折返时应先停止振动。层厚小于30mm的薄沥青层不宜采用振动压路机碾压。
3.4.3沥青混合料的终压
终压应紧接复压后进行，如经复压后已无明显轮迹时可免去终压。终压采用双轮钢筒式压路机或关闭振动的压路机碾压不宜少于2遍，至无明显轮迹为止。
3.5摊铺沥青路面与原来道路顺接问题及道路排水问题
由于道路白加黑改造是在原路面上直接加铺沥青混凝土，加铺之后路面比原路高，改造并不是所有的道路都改造，这就存在与周边道路顺接问题。
3.5.1解决道路顺接问题
我们的做法是，施工路段前，施工单位的测量员现场实地测量，制定方案，用洗袍机进行洗袍。提前告知路面作业队伍，从哪里接，怎么接，怎样调整施工厚度。在不淌水的情况下力求与周边道路顺接。
3.5.2道路排水问题
由于原道路修建时间较早，原有很多雨水口堵塞严重，鉴于当时的修建水平，及分段施工的原因，导致原路面积水严重。我们的处理方式是在道路交叉口，及积水严重的地方增设雨水口，调整沥青路面这些部位的厚度，使沥青路面铺筑完毕之后，无淌水现象，增加了舒适度。
第4章结语
旧水泥混凝土上加铺沥青混凝土面层，是改造旧水泥混凝土路面行之有效的方法之一，在公路和市政道路的改建和扩建中大部分地区已普遍采用。虽然目前我国尚未有比较成熟的相关设计规范和方法，对加铺沥青混凝土的板块未提出相应的评价指标，对于特重交通路面结构设计的经验也很不足，但近年来国内许多科研、设计单位面对广大工程改造的迫切需要，在这方面的研究中取得了不少有益的、值得借鉴的经验，成功的关键在于精心设计、精心施工。同样厚度的沥青加铺层，采用不同的沥青材料、不同的结构层，其抗反射裂缝能力就不同。我们要对原有路面破损的成因进行细致的调查和深层次的分析，为材料组成设计和结构组合设计提供可靠的依据。此外，在加铺层施工中必须在试验指导下对整个生产进程实施科学的监测，参照施工技术规范规定的频率进行抽提、筛分和做马歇尔试验，指导拌和站对生产参数作相应的调整，进一步加强设计、施工的质量控制。
