本發(fā)明屬于水泥路面性能改善處理
技術領域：
，尤其涉及一種改善水泥路面使用性能的表面功能層及其施工方法。
背景技術：
：水泥路面是典型的剛性路面結構，具有剛度大、強度大和使用壽命長等特點。在氣候環(huán)境和行車荷載作用下，水泥路面的使用性能會逐年下降，因此，水泥路面的使用性能往往與養(yǎng)護措施及時機相掛鉤。水泥路面的養(yǎng)護一般采用貫入式或表面處治技術，如鋪設4-6cm厚的瀝青混凝土路面等，然后處治后的路面多數存在使用性能差、維修頻率高和維修成本高等問題。近年來，2-2.5cm的超薄磨耗層技術受到青睞，它不僅解決了路面的輕微病害，還可以恢復舊路面表面功能。由于鋪裝層厚度較薄，使用期間經受氣候及交通環(huán)境荷載的雙重作用，因此，往往采用高性能改性瀝青材料，工程造價雖有所降低，但是總體不明顯。在水泥路面上加鋪薄的瀝青層(俗稱“白加黑”)是一種有效的養(yǎng)護措施，可以發(fā)揮表面功能層的作用，提高水泥路面行車舒適性，減少車輛荷載對水泥板的沖擊，減小水泥板內的溫度梯度分布，從而可以抑制斷板、脫空和錯臺等病害的產生，從而延長水泥路面的使用壽命。綜上所述，超薄瀝青加鋪層是一種高效的路面養(yǎng)護措施，但如何在降低瀝青層厚度的前提下，提高水泥路面的使用性能，且保證路面的耐久性，是技術研究的關鍵。技術實現要素：本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種改善水泥路面使用性能的表面功能層及其施工方法，以減緩行車及環(huán)境荷載對水泥路面的作用，降低水泥路面全壽命周期成本，減少繼續(xù)運營產生的斷板、脫空和錯臺等病害，從而延長水泥板的服役壽命。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：改善水泥路面使用性能的表面功能層，包括橡膠改性瀝青粘結層及附著其上的超薄橡膠改性瀝青罩面；橡膠改性瀝青粘結層由橡膠改性瀝青鋪成，橡膠改性瀝青由橡膠粉和基質瀝青制成，橡膠粉與基質瀝青的摻配比例不大于15∶100，橡膠粉為30～80目；超薄橡膠改性瀝青罩面厚度在2.0～2.5cm，超薄橡膠改性瀝青罩面由橡膠改性瀝青混合料鋪成，橡膠改性瀝青混合料由粗細集料、填料和橡膠改性瀝青制成，橡膠改性瀝青由橡膠粉和基質瀝青組成，橡膠粉與基質瀝青的摻配比例為17～25∶100。填料為礦粉或者粉煤灰。集料為玄武巖或輝綠巖。集料級配為間斷級配，滿足下表1中級配上下限的要求：表1超薄層橡膠改性瀝青混合料礦料級配范圍篩孔(mm)13.29.54.752.361.180.60.30.150.075設計級配上限1001004030231714117設計級配下限100902016118532級配范圍中值1009530231712.59.574.5橡膠改性瀝青粘結層的橡膠改性瀝青滿足下表2中技術指標的要求：表2橡膠改性瀝青結合料性能指標檢測項目技術要求180℃旋轉粘度(pa.s)1.5～5.025℃針入度(0.1mm)30～60軟化點(℃)＞6025℃彈性恢復(％)＞705℃延度(cm)＞5橡膠改性瀝青相對密度(25℃)-橡膠改性瀝青混合料滿足下表3中技術指標的要求：表3橡膠改性瀝青混合料馬歇爾試驗和性能檢驗技術要求上述改善水泥路面使用性能的表面功能層的施工方法，按以下步驟操作進行：(1)對水泥路面進行清掃，并進行病害處置；(2)待水泥路面干燥后，灑布橡膠改性瀝青形成橡膠改性瀝青粘結層；(3)灑布橡膠改性瀝青后，進行超薄橡膠改性瀝青罩面的攤鋪；(4)緊跟碾壓。碾壓包括初壓和復壓，初壓的速度為2.0～3.0km/h，復壓的速度為3～5km/h。灑布的灑布量為1.2kg/m2～1.6kg/m2，溫度在185℃～200℃之間；攤鋪的溫度控制在165℃以上。水泥路面為運營5年的水泥路面。針對水泥路面養(yǎng)護存在的問題，發(fā)明人研究設計了一種改善水泥路面使用性能的表面功能層，包括橡膠改性瀝青粘結層及附著其上的超薄橡膠改性瀝青罩面；橡膠改性瀝青粘結層由橡膠改性瀝青鋪成；超薄橡膠改性瀝青罩面厚度在2.0～2.5cm，超薄橡膠改性瀝青罩面由橡膠改性瀝青混合料鋪成。據此，發(fā)明人還建立了相應的施工方法。與現有技術相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)勢：(1)本發(fā)明利用橡膠改性瀝青混合料良好的高溫性能、低溫性能和耐疲勞性能等特點，防止裂縫和剪切破壞等病害的產生，而且可以重復多次使用，有效保護了水泥路面。(2)在水泥路面加鋪厚度為2～2.5cm的超薄橡膠改性瀝青罩面充當表面功能層，在行車荷載作用下，超薄橡膠改性瀝青罩面主要受壓，由于加鋪層較薄，下承層為水泥路面，且橡膠改性瀝青黏性很大，所以基本不會有因豎向變形或累計豎向變形過大而導致的車轍。因此，本發(fā)明可以提高水泥路面行車舒適性，減少車輛荷載對水泥板的沖擊，減小水泥板內的溫度梯度分布，從而可以抑制斷板、脫空和錯臺等病害的產生，從而延長水泥路面的使用壽命。(3)本發(fā)明用在預防性養(yǎng)護之前，主要應用于運營5年左右的水泥路面，此時路況良好，病害率不超過5％，斷板、脫空和錯臺病害很少(即水泥板是穩(wěn)定不動的)；雖然此時水泥路面表面浮漿層已磨掉，已露骨，但橫向刻槽一般良好。此時進行“白加黑”處置，很少有裂縫產生，如有裂縫產生，及時進行灌縫即可，不影響路面的使用性能。同時，橡膠改性瀝青價格低，前期投入資金少，減少了后期養(yǎng)護的成本，從而使得水泥路面全壽命周期成本大大降低。具體實施方式某國道k3121+600～k3144+250通車運營已有十余年，整體路況良好，局部存在板角斷裂、交叉開裂斷板等病害，無連續(xù)大面積斷板、無明顯錯臺，舊路結構穩(wěn)定性較好，舊混凝土強度及表面狀況良好。為更好地保障區(qū)域交通運輸的通暢，帶動本地區(qū)經濟的發(fā)展，根據自治區(qū)公路管理局的工作安排，計劃對貴港市公路管理局k3121+600～k3144+250段共22.65公里的路段進行路面大中修改造。其中，對路況優(yōu)良的路段(k3131+900～k3134+000)采用了方案一(即本發(fā)明)：2cm超薄橡膠改性瀝青罩面+橡膠改性瀝青粘結層)；對路況較好的路段(k3122+600～k3131+300、k3134+000～k3141+000、k3142+500～k3144+250)采用了方案二：4cm普通瀝青層+乳化瀝青粘結層。一、原材料準備：(1)橡膠改性瀝青粘結層材料準備。取30目～80目橡膠粉與ah-70#基質瀝青在180℃～190℃混合，不超過200℃，橡膠粉與基質瀝青質量比為15∶100，攪拌反映時間為45min，儲存時間不超過12h。所得橡膠改性瀝青粘結層的橡膠改性瀝青各項性能指標試驗結果如表4。表4橡膠改性瀝青各項性能指標試驗結果檢測項目試驗結果技術要求180℃旋轉粘度(pa.s)3.21.5～5.025℃針入度(0.1mm)41.030～60軟化點(℃)67.0＞6025℃彈性恢復(％)79.0＞705℃延度(cm)8.0＞5橡膠改性瀝青相對密度(25℃)1.020-(2)超薄橡膠改性瀝青罩面材料準備。所用橡膠改性瀝青的加工工藝與橡膠改性瀝青粘結層一致，橡膠粉與基質瀝青質量比為20∶100；所用粗集料為1#(11～16)mm、2#(6～11)mm、3#(3～6)mm的石灰?guī)r碎石，細集料為4#(0～3)mm的石灰?guī)r石屑，填料為石灰?guī)r礦粉，所采用的礦料級配為間斷級配，如表5所示，油石比為6.0％；橡膠改性瀝青混合料由粗細集料、填料和橡膠改性瀝青制成，拌和采用間斷式拌和機，拌和周期不短于50s，干拌時間不短于5～10s，濕拌時間不短于45～50s；橡膠改性瀝青混合料的儲存溫度不低于175℃～185℃，時間不超過12h。所得橡膠改性瀝青混合料技術指標如表6。表5罩面橡膠改性瀝青混合料級配組成表6橡膠改性瀝青混合料馬歇爾試驗和性能檢驗(3)方案二瀝青層采用的為ah-70#基質瀝青，符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(jtgf40-2004)中的技術要求；混合料中礦料級配選用《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(jtgf40-2004)所提供的中值，并且性能指標滿足要求。(4)方案二中乳化瀝青符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(jtgf40-2004)中的技術要求。二、施工方法方案一施工方法(1)對水泥路面進行清掃，并進行病害處置；(2)待水泥路面干燥后，灑布橡膠改性瀝青形成橡膠改性瀝青粘結層，灑布量為1.4kg/m2，溫度在190℃左右；(3)灑布橡膠改性瀝青后，進行超薄橡膠改性瀝青罩面的攤鋪，溫度控制在170℃左右，松鋪系數為1.25；(4)緊跟碾壓，初壓的速度為2.0～3.0km/h，復壓的速度為3～5km/h；采用鋼輪壓路機靜壓1遍，振動壓路機碾壓2遍，膠輪壓路機3遍，終壓采用鋼輪壓路機靜壓1遍，壓實度為98％，得到厚度為2cm的表面功能層，溫度下降至50℃開放交通。方案二施工方法(1)對水泥板進行處置，如換板修補等；(2)對水泥路面進行清掃；(3)灑布乳化瀝青，0.3～0.4l/m2，并在灑布后禁止車輛通行；(4)待乳化瀝青破乳后進行4cm橡膠改性瀝青的攤鋪，碾壓4～6遍，壓實度為98％，溫度下降至50℃開放交通。三、施工結果水泥路面加鋪瀝青層后，路面性能有著明顯的提升，延長了路面的使用壽命，避免路況進一步惡化。對通車半年后的各方案路面結構進行性能對比分析如表7所示：表7通車半年后方案一與方案二性能對比性能行車舒適度噪音平整度抗滑性裂縫車轍成本方案一(本發(fā)明)優(yōu)小優(yōu)優(yōu)很少無小方案二良小良優(yōu)較多輕微較大未攤鋪前一般大一般良---結果表明，方案一和方案二對路面性能有著很大的提升；對比方案二可知，方案一不僅成本小于方案二，而且在裂縫和車轍性能上明顯優(yōu)于方案二。當前第1頁12