韩关宝

(栾川龙宇钼业有限公司，河南 栾川 471500)

栾川龙宇钼业小庙岭选矿公司(以下简称“该公司”)生活区道路升级改造工程与栾川龙宇钼业小庙岭选矿公司公共道路修缮工程同属白改黑工程项目(以下简称“该工程”)该工程位置属于矿区交通要道，长期有超载汽车通行，导致混凝土路面产生大量的病害，混凝土道路在长时间的使用后已经产生了不同程度的损坏，对公司职工的日常出行以及车辆行驶产生不利影响，急需对原有道路进行改造。下面就低温与冻融环境下混凝土道路白改黑施工工艺中的技术难题进行研究与应用。

1 工程概况

1.1 工程项目所在地地理位置和气候特征

该工程位于豫西山区，地处洛阳市栾川县冷水镇，平均海拔约1 400 m。此处海拔高、气温低，低温与反复冻融环境明显，冬季干燥寒冷，极端降雪天气多，往往大雪封山交通不便。每年11月即进入冬季至次年3月气温多低于0 ℃，冬季最低气温据记录约-15 ℃，昼夜温差最大值约25 ℃，属于典型低温气候区域，山高气寒使得施工环境极其恶劣。

1.2 工程施工内容

该工程混凝土道路建于2008年，全长780 m。需要加铺沥青面层面积约6 400 m2。施工单位于2018年9月份进场，2018年12月份完成沥青面层的摊铺，在沥青面层摊铺期间，气温低于0 ℃，不利于施工。根据该工程所在地的实际情况经综合研究分析，因改性沥青具有耐低温、抗车辙、抗开裂、耐磨耗、耐久性好等优势，所以该工程使用改性沥青混合料，新加铺沥青结构层分为底层和面层。底层为4 cm厚的中粒式密集配改性沥青混合料，面层为3 cm厚的细粒式密集配沥青混合料。

2 低温环境下道路白改黑施工质量控制难点

2.1 对旧有混凝土道路路面病害的处理

(1)旧混凝土道路病害的解决方案

通过对生活区道路与厂区东侧公共道路的现场调查、研究旧混凝土路面的破损情况，发现道路普遍存在以下几种不同种类的病害：错台与板块裂缝、掉边与缺角、板块内部掏空、坑槽与坑洼不平。通过查阅相应的规范与借鉴以往的优秀施工经验，特提出如下解决方案。

①错台与板块裂缝：旧混凝土道路面板出现质量问题是诱发错台与板块裂缝的主要原因，需要对旧道路面板拆除清理，并对路基重新碾压。错台与板块裂缝拆除面积较小部位可浇筑C30混凝土，拆除面积较大部位可摊铺与旧混凝土面板厚度相同的C30水泥稳定砂砾基层。

②掉边与缺角：针对旧混凝土路面掉边与缺角，采用机器切割拆除损坏部分道路板块，然后用C30混凝土浇筑补平。对旧混凝土路面的纵横与横缝出现损坏的情况，采用大功率空压机将缝内杂物清理干净，用1∶1.5水泥砂浆填缝。

③道路板块内部掏空：在道路板块内部掏空部位均匀钻孔，将掏空部位杂物淤泥清理干净，然后使用C30水泥砂浆进行高压灌注至掏空部位，直至注满为止。

④坑槽与坑洼不平：将坑槽与坑洼不平部位用电镐打毛处理，并清扫干净，填补C30混凝土，与旧路面齐平。

以上解决方案在施工完后均应做好成品保护，禁止车辆与人员通行，以免造成二次破坏，影响加铺沥青混凝土面层的施工质量。

2.2 沥青面层反射裂缝的研究与应对措施

(1)反射裂缝的成因

白色路面路基病害形成的裂缝在道路白改黑过程中通过反射裂缝的形式表现到黑色路面上是沥青加铺面层损坏的重要原因。该工程所在位置属于矿区，常年通行重载超载车辆，在车辆行驶过程中，旧混凝土路面裂缝或者是裂缝的周围出现了竖向的位移，会引发荷载导致的反射裂缝。另外，该工程所在位置海拔高、气温低冻融环境明显，加铺的沥青面层受到温度变化的影响其内部存在特别的热胀冷缩现象，最终引发温度导致的反射裂缝。为此，在旧混凝土路面有裂缝部位加铺道路专用土工布或者应力吸收层，可以将旧混凝土道路裂缝部位的应力分散到四周，有效减缓裂缝部位的应力过于集中现象。也能增强加铺沥青面层的抗拉伸、抗破裂能力，能够有效阻止反射裂缝产生并彻底根治反射裂缝产生的病害。

(2)土工布施工工艺

铺设土工布之前需要对路面进行彻底的清扫，铺贴部位需要干净整洁，平整度要达标。在旧混凝土路面裂缝两侧各宽50 cm范围内喷洒粘层油。因施工期间温度过低，需要对土工布进行加热，保证土工布平展不因低温导致延展性降低，同时土工布应在粘层油冷却之前准确铺贴在裂缝处，在摊铺施工过程中做到平整无褶皱和无鼓包，并留有适当的变形余量。土工布搭接位置要重叠15 cm以上，以达到有效将反射裂缝进行隔离的目标。

2.3 高海拔、低温冻融环境下沥青混合料施工与质量控制

(1)沥青混合料的拌和

该工程沥青混合料拌和设备采用间歇式沥青混凝土拌和设备，具有测量温度的装置，能够实时测量拌和沥青混合料的温度。沥青混合料按照规范标准均匀搅拌，确保所有粒料均被沥青包裹，无花白、结团或者粗细料离析现象。沥青的加热温度要控制在现行规范规定的范围之内，即150 ℃～170 ℃，沥青集料的加热温度要控制在160 ℃～180 ℃，沥青混凝土的出厂温度应控制在140 ℃～165 ℃，沥青混凝土运输至施工现场的温度应控制在120 ℃～160 ℃。由于该工程施工区域海拔高气温较低且运距较远，另外在沥青混凝土面层摊铺前遇降雪极端天气，并且在施工前部分道路面层上存在积雪与结冰情况，因此各个施工阶段的温度控制需要取最大值。

(2)沥青混合料的运输

该工程所在位置与沥青混合料搅拌站之间距离约30 Km，山高路远、弯道多、坡度大，运输难度极大。因此，沥青混合料的运输使用载重大、牵引力大的自卸汽车，同时在车厢底板及四周铺设保温棉，能够对沥青混合料有效的保温。在运输过程中禁止长时间停放或过度颠簸而导致沥青混合料出现干枯、花白现象影响沥青摊铺质量。为防止沥青混合料产生粗细集料离析现象，装运沥青混合料时分前、后、中三个不同位置向车中装料，首先装料靠近车厢的前半部分，其次装料靠近车厢的后半部分，最后装料放在车厢的中间，且装料厚度不得超过车厢有效高度。自卸汽车在运输的过程中，要用篷布覆盖，用来保温隔热减少热量的损耗、防雨雪、防污染。

(3)沥青混合料的摊铺

该工程道路平均宽度约9 m，因此选用可自动调节摊铺宽度与厚度并且携带找平装置的沥青摊铺机进行施工。新加铺沥青底层采用走线法工艺施工，面层采用平衡梁法工艺施工。在装卸车卸料时，使用红外测温仪实时检测沥青混合料的温度，温度达标方可摊铺。由于在夜间施工，气温低于0 ℃，通过采用夜间快运、快铺、快平、及时碾压成型的“三快一及时”施工技术，提高施工效率，将混合料摊铺时的温度控制在130 ℃～150 ℃之间，能够有效保证高海拔、低温与冻融环境下沥青摊铺质量。施工过程中始终确保摊铺机前有一辆装满料的自卸车，卸料时自卸汽车距离摊铺机约30 cm，禁止碰撞摊铺机，而导致摊铺机偏位，自卸汽车前进速度与摊铺机前进速度保持同步匀速前行，确保摊铺机连续不断作业，不因缺料而导致施工停顿而影响施工质量。在沥青摊铺过程中，随时检查沥青混合料松铺厚度、平整度以及温度，对不合格处及时处理，以保证沥青混合料色泽一致，混合料颗粒均匀，摊铺道路美观平顺。

(4)沥青混合料的碾压

碾压设备根据现场实际情况使用大型双钢轮双振动压路机与小型双钢轮压路机联合碾压施工。沥青混合料碾压分为初压、复压和终压三个关键步骤。在施工期间由于气温低于零度，因此碾压过程中温度要按照设计要求中的温度取最大值。初压：采用大型双钢轮双振动压路机非震动情况下静压2～3遍，初压沥青摊铺温度不应底于110 ℃；复压：采用大型双钢轮双振动压路机和小型双钢轮压路机共同碾压5～7遍，复压施工温度控制在80 ℃～100 ℃；终压：采用大型双钢轮双振动压路机静压1～2遍，终压施工温度不应底于70 ℃。压路机碾压不到的边角或拐弯部位，使用小型双钢轮压路碾压施工。碾压过程中压路机应沿直线行驶，不能大幅度拐弯或者急踩刹车，否则将严重影响沥青面层的施工质量。在沥青摊铺施工期间需要对道路进行围挡封闭，并提示无关车辆绕行，禁止无关车辆与机械设备进入施工区域，严格做好成品保护工作，当加铺沥青面层温度降低至自然气温以下后方可允许车辆通行。

2.4 沥青面层与原有混凝土路面结合性能分析

(1)对旧混凝土路面打毛处理

在对水泥混凝土路面打毛后，形成齿状的几何表面，有利于白改黑不同材质路面的良好结合，也可调节路面标高，凿除厚度一般为1～3 cm。

(2)喷洒粘层油，增强黑白路面粘合力

为了提高黑白路面的粘合力，该工程在原有旧混凝土路面喷洒粘层油。根据该区域特殊的气候环境，使用的粘层沥青为：SBR乳化改性沥青。为了使沥青与混凝土面层与原有旧混凝土道路面良好的结合，粘层油的温度要控制在170 ℃左右，喷洒量大约在0.4 L/m2。在喷洒之前，首先要对旧混凝土路面进行彻底清理，该工程使用大功率空压机将路面灰尘杂物进行吹扫，为喷洒粘层油提供良好的作业面。在撒布的过程中，要均匀施工，并把边角处理好，同时喷洒之前对路沿石做好覆盖以免污染路沿石。

(3)加铺沥青混凝土面层头尾部与旧混凝土道路连接

为了提升加铺沥青混凝土面层头尾部位与原有旧混凝土路面的连接性，人工使用电镐将连接混凝土道路部位破除50 cm宽，倾斜45°最深处5～7 cm厚的倾斜型凹槽，在沥青混凝土摊铺之前对凹槽彻底清理，喷洒少量粘层油，保证新加铺沥青混凝土摊铺后与旧混凝土道路平顺牢固连接。

3 使用效果

该工程旧混凝土路面裂缝与加铺土工布与沥青面层使用一年后路面裂缝数量现场调查对比如表1所示。

表1 道路裂缝前后对比统计表

通过道路加铺土工布使用前后的对比，道路加铺土工布之后沥青加铺层基本无裂缝产生。可见土工布可以有效缓解并阻止反射裂缝的产生，防止路面遭到破坏，增强加铺沥青面层使用的耐久性与稳定性。

4 结 语

(1)研究的反射裂缝防治技术，解决了白色路面反射到黑色路面的裂缝病害技术难题。

通过铺设土工布及应力吸收层，完全隔离并吸收了旧混凝土道路纵向裂缝和横向裂缝产生的裂缝应力，从而有效地避免了裂缝应力反射效应对新加铺的沥青面层的危害，解决了反射裂缝病害的技术难题，实现了加铺沥青面层的整体稳定性，提高了使用耐久性。

(2)研究的白改黑黏结技术，解决了白色路面与黑色路面黏结性不强的技术难题。

通过实施旧混凝土基层凿毛、清理、喷洒170 ℃左右粘层油等白改黑黏结技术，解决了白色混凝土基层刚性过大、黑色沥青路面柔性太强、刚柔黏结性不强的技术难题，实现了白色路面与黑色路面的有效地黏结，避免了黑色面层起皮、空鼓、失稳等质量问题，增强加铺沥青面层的耐久性与稳定性。

(3)研究的“三快一及时”施工技术，解决了低温冻融环境下黑色路面施工技术难题。

低温冻融环境下，黑色面层沥青料远距离运输过程中，会产生固结、流动性差、黏结性低、离析等不良反应。通过采用夜间快运、快铺、快平、及时碾压成型的“三快一及时”施工技术，解决了白天道路拥堵导致运输时间长、摊铺速度慢、平整效果差、碾压效率低、沥青易离析的技术难题，实现了低温冻融环境下黑色沥青面层高质量施工的技术目标。