钢钉稳定技术在白改黑工程中的应用研究

引言

在我国道路建设中，白色水泥混凝土曾经风靡一时。但随着使用年限的增长，行车舒适度差、噪音大不说，养护维修也不方便。很多接近或超过设计年限的“白色路面”都通过改建，变成性能更优越的黑色沥青路面，统称“白改黑”。按照以前的常规做法，一是使用专业设备将原来旧的水泥砼板块破碎，然后进行重新铺筑；混凝土路面破坏不太严重的路段采用混凝土板下灌注水泥浆然后铺筑沥青路面的方法。2013年在武强连接线衡水南出口段白改黑中修工程试验路段成功应用钢钉＋应力吸收层＋改性沥青混凝土技术，较之灌注水泥浆有较大的优越性。该技术2014年在正港线城关闸桥至留楚排干桥段白改黑中修工程得到全面应用。

正港线城关闸桥至留楚排干桥段中修工程长11.92km，原路面为2003年修建水泥混凝土路面，旧水泥砼板块没有大面积的破碎，板块中已出现的裂缝主要是单独的，还没有形成网裂，但板块之间错台较多。此次中修工程是在旧水泥面上新铺沥青面，提高路面的使用性能。在工程实施过程中，先用自制钢钉对旧水泥混凝土板进行“锚固”，在混凝土板缝加塞钢钉，上面铺SBS改性沥青防水粘结应力吸收层(两油两石)，最后铺厚7cmSBS改性浙青混凝土面层。

主要措施

卫生清扫及其他

旧水泥路面稳固处理之前还有一项重要的工作就是搞好混凝土基层表面的处理与卫生清扫工作。原旧混凝土路面上的所有突出棱角都要清除。为保证平整度，原路面上的路面标线也都必须进行人工清除。“白改黑”施工很怕有柴油、汽油等油料污染底基层。施工中一定注意严格避免各种机械设备的油料对混凝土路基的污染。为了保证旧混凝土路面与新铺沥青路面很好地结合，对混凝土路面上光滑的区域要采用专用的混凝土铣刨设备进行拉毛施工。

旧水泥路面稳固处

(1)碎板处理。对局部严重破碎板进行挖除处理，然后用40＃水泥混凝土补平。(2)清缝。将原有水泥混凝土路面裂缝中的填料清除干净。(3)锚固：施工中采用在裂缝中楔人钢筋的做法固定水泥混凝土面板，使之在结构上重新成为一个整体，作为路面的基层。旧水泥混凝土路面具体锚固方案如下：一是锚钉的选取，锚钉采用光圆钢筋制作，长度为10cm；二是钻孔及锚固，钻头直径宜比锚钉直径小1-2mm，即取为8-9mm，钻孔深度为11cm，以保证锚钉能够顺利打入，打入的钢钉要与水泥混凝土路面平齐，每一块板在假缝或横向裂缝中每隔1米打一个孔，一般为5个锚钉。⑷灌缝。灌缝材料为SBS改性乳化沥青、对于5ｍｍ以上的裂缝，可以加入3－5ｍｍ石屑作为骨料填缝。(5)灌缝用SBS改性乳化沥青主要指标控制。①软化点＞7(ＴＣ；②延度＞50ｃｍ；③改性乳化沥青蒸发残留物含量＞50％。

改性沥青防水粘结应力吸收层

(1)材料要求。①石料：5-10ｍｍ(含量不低于85％)石灰岩碎石；②改性沥青主要指标控制：针入度60－100(0.1ｍｍ)；软化点大于等于76摄氏度；5摄氏度延度＞50ｃｍ。(2)两油两石施工工艺。洒布ＳＢＳ改性沥青(不低于ｌｋｇ／ｍ2)—撒布5－10ｍｍ碎石(满撒)一初压一再洒布ＳＢＳ改性沥青(不低于0．8ｋｇ／ｍ2)—再撒布5－10ｍｍ石屑(满撒)一碾压至成型。其目的是使沥青混凝土料与旧水泥面结合牢固，同时防止地表水滲入基层。

AC-16C沥青混凝土罩面

(1)材料要求。①沥青：采用ＳＢＳ(ＰＧ76－22)改性浙青。②石料：采用石灰岩，指标应符合施工规范要求。(2)级配。沥青混合料的级配见配合比报告。(3)70摄氏度无侧限抗压强度：大于等于0．9ＭＰａ(3ｍｍ压缩变形)。(4)马歇尔指标要求

主要控制要点

⑴钢钉的间距和锚固效果。经过弯沉测定，锚固前弯沉代表值为24，锚固后弯沉代表值为19。虽然弯值提高不太多，但锚固前在单块板数值反应较大。锚固后，弯沉车行走5－6块板的弯沉值似有反应。说明板与板之间形成了较大的板块，断裂的板块重新结合一体。⑵应力吸收层。主要控制ＳＢＳ改性沥青的洒布量和均勻度。(3)保证路面的压实度。通过合理安排压路机的压实工艺，特别是严格控制胶轮压路机的碾压速度和遍数，保证路压实及时、密实。

综评

基础理论

采用在裂缝中打人钢筋的做法固定水泥混凝土面板，使之在结构上重新成为一个整体，作为沥青路面基层。应力吸收层是一种高弹性、不渗透的高等级的改性沥青混合料，具有很高的应力吸收能力，并有较高的抵抗疲劳裂缝和抗塑性变形能力，与旧混凝土具有很强的粘结性，同时由于其具有不透水性，可以在加铺层和旧水泥混凝土之间形成防水层，可以防止路面下渗水进人旧混凝土基层，同时增强加铺层的抗裂能力。及时治理砼路面病害、可行的科学养护技术，具有成本低、见效快、操作简便、对车辆行驶影响小、受自然因素影响小等优点。

从理论上分析，灌浆钻孔没有相应的检测手段，不能确保板底能够100％填充密实。在整个填料过程中极有可能出现漏浆现象，而导致裂缝中残渣造成板块破碎。工序较复杂，破碎重新修筑则需要养生，工期相对之下属于中等。

经济实用

如果按传统的水泥维修工艺，即灌浆钻孔或破碎重新修筑，是无法做到节约资金的。灌浆处治旧水泥轮路面早中期破坏与“换板”相比最大的优点就是利用原路面板，其直接成本随脱空情况及处治目的不同而不同，一般介于10-30元／ｍ2左右。“换板”翻修轮路面每ｍ2成本一般需120~140元。与后者相比，前者的直接成本明显低。而钢钉＋应力吸收层＋改性沥青混凝土工艺则不仅成功利用了旧的水泥混凝土，且成本仅为1．12元／ｍ2，并更适用重型交通的道路，较于传统工艺缩短了工期，保证施工、运行质量，真正提高了公路的经济效益。

环境保护

通过这种改造达到环保、防尘、降噪和增添行车舒适性的效果。相对于原先的混凝土路面，白改黑后的道路路面与轮胎之间附着力增强，车辆在处理紧急事件中制动性能大大提高，车辆行驶起来更加安全，更加平稳；车辆行驶过程中产生的噪音将大幅度下降，为降低城市噪音起到了重要作用；黑色沥青路面吸尘性能较好，能有效吸收车辆行驶过程中的扬尘，从而能提高道路两旁店铺、居民住宅的空气质量，提高美化环境的质量。

社会效益

钢钉＋应力吸收层＋改性沥青混凝土工艺减少了对原材料的需求，保护了自然资源；同时，也减少了修补旧混凝土和采集集料，减少了在施工过程中产生的大气污染。对整个白色路面的改造，具有推进科学技术的进步，提高科学公路养护管理水平和促进社会发展等方面作用。

路用效果

武强连接线衡水南出口段白改黑中修工程2013年应用该技术至今裂缝较少；正港线城关闸桥至留楚排干桥段白改黑中修工程2014年应用至今，使用效果很好，未发现裂缝等病害。其经济效益、环境效益、社会效益非常显著。

来源：徐科博士