冲击压稳与高模量沥青联合技术在混凝土公路改造中的运用

钟 伟，钟小平

(全南县交通运输局)

我国公路改造工程如火如荼的展开，而重载混凝土公路改造是工作人员面临的棘手问题之一。当前，普遍认为重载混凝土道路路面加高模量沥青是较为有效的方法，但也暴露出不少问题。通过不断的工程实践表明:采用冲击压稳与高模量沥青联合技术对重载混凝土公路进行改造，可明显改善道路表面结构，快速解决路面断裂及破损等问题，有显著改造效果，具有广阔的应用前景。

1 冲击压稳技术与高模量沥青技术工作原理

冲击压稳技术(Impact pressure stability technology)是粉粹原有混凝土道路路面，对其进行压固牢实，并将压固的路面作为新路面的基层，再在路面上铺满沥青或者混凝土。该项技术是一种新型改造技术，具有冲击量大的特点，可快速打裂原有水凝混凝土板，将破裂的板块稳定在已有的路面上，充分利用原有路面承载能力，对石料填层产生无可比拟的压实效果，为接下来的改造路面提供保障。进行冲击压稳时采用冲击压实机，改变传统的拖式光轮压路机的圆形钢轮为半径不等的五边形，当机器行走时，在路面与轮面阻力的作用下，反复抬升及落下，进行冲击压稳，达到夯实地面的目的。

高模量沥青混凝土(High Modulus Asphalt Concrete，HMAC)是一种解决路面高温病害的新材料，即在普通沥青混合料中掺加0.4%的高模量沥青混凝土外掺剂。具有高质量及其高模量的优点，可有效提高沥青混合料的抗车辙性，加强混凝土路面的抗疲劳能力，增大混凝土路面维修时间差，最终延长路面的使用期，提高道路的使用率。

2 待改造重载混凝土公路实践分析

(1)冲击压稳施工方法。本次工程使用的冲击压实机为五边形冲击压实机，冲压势能为25 kJ，中压实轮轴组件质量为12 吨，其冲击速度为(13～16)km/h，冲击作用时间为0.02 s，冲击力度可达2450 kN。相对其他冲击压实机而言，具有较大冲击能量，可产生高能量及低频率的振动。①施工前，应做好工作面的准备工作。根据图纸并现场勘察施工现场情况，弄清桥台、通道及其涵洞的准确位置，进行冲压时，冲压边界距通道的距离应超过5 m，其冲压边界距离管涵变线超过2 m，采用喷漆的方式对压实范围及控制点进行表明，对后期压实工作起到提醒作用。②控制冲压速度及遍数。冲击压实机在行驶时应将速度控制在(12～16)km/h，根据路面沉降量对冲压遍数进行确定。对路面冲压前应对原地面高程进行记录，分别在冲压10 遍、20 遍及25 遍后测量路面高度。确保两次压实的路面高度差小于5 mm，一旦达到这一标准，即可停止压实。本次公路改造中，路面冲压遍数约为20 遍。③合理安排冲压顺序。通常情况下，采用来回错轮的方式，使轨迹之间不再重叠，将冲击压力角呈现45°扩散，实现相互交叉的重叠效果。在破碎时应先冲击2遍，防止破坏横向栏杆。为了实现较好的冲击效果，进行施工作业时，其冲击顺序从路面的边板开始进行，依次为路肩、慢车道、超车道，将冲压遍数设置为12 遍。④做好冲压后的观测工作。冲压后的路面常常表现出明显的沉降，一般路面的沉降量在(4～6)cm，可有效消除原来路面的脱空现象。当对路面冲压完成后，工作人员应做好冲压后的观测工作，观察路面沉降量的变化、板块的破碎情况及路面的回弹模量，最大限度符合路面设计要求。

对路面进行冲击压稳时应注意以下几方面:由于冲压时产生较强的冲击力，可能对周围施工造成一定影响，应尽量避开周围的涵洞及其他构造物。同时因为路面冲击压稳后可能产生大量的裂缝，失去了抗雨水能力，导致板下基层水量的增多，但不易散发，进而影响冲压效果，鉴于此种情况，当路面破碎后应做好防水策略，尽快铺满沥青。冲击压稳后与车辆行驶前的一段期间内，在路面上铺满1 cm 厚的石屑，采用大型脚轮机碾压4 遍左右，使原本凸凹不平的路面相互贴近，稳定在公路基层上，实现最佳的冲击压稳效果。

(2)高模量沥青施工方法。①合理设计沥青与配合比。高模量沥青采用特殊的沥青品种生产而成，可显著提高沥青的高温粘度，改善沥青混合料的抗车辙能力。本次工程中所使用的沥青配合比试验标准如下表1 所示。此外，混合料的配合比按照主骨料填充法来设计两种混凝土，分别为富沥青混凝土、沥青马蹄脂碎石混凝土。无论哪一种混凝土都能够使细集料与沥青充分填充主骨架空隙。

表1 高模量沥青常规实验指标

②施工步骤。首先，做好工作面的准备工作。去除破碎之后的碎块，利用压缩空气清洁接缝、污物及异物;当工作面有积水时应禁止沥青面的铺设。其次，做好混合料的拌和。高模量沥青混合料每盘拌和时间设置为45 s 左右，若为湿拌则为30 s，为干拌时间15 s。根据施工实际情况设置合理拌和时间。沥青采用导热油提前1 d 进行加热，其温度适宜控制在160 ℃左右，其矿料加热温度适宜控制在185 ℃。当搅拌和完成后装卸时应采用红外线对其温度进行测量，若不符合要求则不能投入公路使用中。运输中的沥青应采用棉帆布加以覆盖，防止温度降的过快。若运输的沥青达到施工现场时温度低于150 ℃则应丢弃，重新拌和沥青混合料。再次，做好混合料的摊铺工作。其摊铺温度应超过150 ℃，摊铺前将烫加热到100 ℃，其过程采用两机摊铺间隔控制，消除地面不平整对厚度带来的不良影响。最后，做好混合料的碾压。采用16 t 双钢轮振动压路机与25 t 胶轮压路机混合使用。其碾压时初温应超过150 ℃，来回碾压两遍，其碾压速度为每分钟(2～3)m。使用双钢轮振动压路机碾压完后，采用胶轮压路机器碾压2 遍，其碾压速度为每秒(3～6)m。当完成所有碾压工作后及时消除路面的碾压痕迹。需要注意的是，当路面温度小于50 ℃时方可让车辆通行。③高模量沥青混凝土模量试验。本工程采用高模量沥青技术施工完成后进行了钻芯取样，并对其进行模量测试。采用cooper 试验机分别在25 ℃及40 ℃下对所采取的芯样进行试验研究。通过比较分析得出:在25 ℃的温度下，高模量混合料为1 463，普遍改性沥青混合料值为936，两者之前对比值约为1.56;在40 ℃的温度下，高模量混合料值为293，而普通改性沥青混合料值为168，其对比值约为1.74。通过试验对比结果表明:高模量沥青混合料的值不管在什么温度条件下均高于普通改性沥青混合料比，可有效提升路面的抗车辙性及抗疲劳性。

3 结束语

随着交通量的不断加大，路面断裂及破损现象时常发生。在此背景下，一种新型重载混凝土公路改造技术营运而生。冲击压稳与高模量沥青联合技术在重载混凝土公路改造中的应用可明显改善道路的承载力，延长公路的使用寿命。

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