本发明属于水泥路面性能改善处理
技术领域：
，尤其涉及一种改善水泥路面使用性能的表面功能层及其施工方法。
背景技术：
：水泥路面是典型的刚性路面结构，具有刚度大、强度大和使用寿命长等特点。在气候环境和行车荷载作用下，水泥路面的使用性能会逐年下降，因此，水泥路面的使用性能往往与养护措施及时机相挂钩。水泥路面的养护一般采用贯入式或表面处治技术，如铺设4-6cm厚的沥青混凝土路面等，然后处治后的路面多数存在使用性能差、维修频率高和维修成本高等问题。近年来，2-2.5cm的超薄磨耗层技术受到青睐，它不仅解决了路面的轻微病害，还可以恢复旧路面表面功能。由于铺装层厚度较薄，使用期间经受气候及交通环境荷载的双重作用，因此，往往采用高性能改性沥青材料，工程造价虽有所降低，但是总体不明显。在水泥路面上加铺薄的沥青层(俗称“白加黑”)是一种有效的养护措施，可以发挥表面功能层的作用，提高水泥路面行车舒适性，减少车辆荷载对水泥板的冲击，减小水泥板内的温度梯度分布，从而可以抑制断板、脱空和错台等病害的产生，从而延长水泥路面的使用寿命。综上所述，超薄沥青加铺层是一种高效的路面养护措施，但如何在降低沥青层厚度的前提下，提高水泥路面的使用性能，且保证路面的耐久性，是技术研究的关键。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种改善水泥路面使用性能的表面功能层及其施工方法，以减缓行车及环境荷载对水泥路面的作用，降低水泥路面全寿命周期成本，减少继续运营产生的断板、脱空和错台等病害，从而延长水泥板的服役寿命。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：改善水泥路面使用性能的表面功能层，包括橡胶改性沥青粘结层及附着其上的超薄橡胶改性沥青罩面；橡胶改性沥青粘结层由橡胶改性沥青铺成，橡胶改性沥青由橡胶粉和基质沥青制成，橡胶粉与基质沥青的掺配比例不大于15∶100，橡胶粉为30～80目；超薄橡胶改性沥青罩面厚度在2.0～2.5cm，超薄橡胶改性沥青罩面由橡胶改性沥青混合料铺成，橡胶改性沥青混合料由粗细集料、填料和橡胶改性沥青制成，橡胶改性沥青由橡胶粉和基质沥青组成，橡胶粉与基质沥青的掺配比例为17～25∶100。填料为矿粉或者粉煤灰。集料为玄武岩或辉绿岩。集料级配为间断级配，满足下表1中级配上下限的要求：表1超薄层橡胶改性沥青混合料矿料级配范围筛孔(mm)13.29.54.752.361.180.60.30.150.075设计级配上限1001004030231714117设计级配下限100902016118532级配范围中值1009530231712.59.574.5橡胶改性沥青粘结层的橡胶改性沥青满足下表2中技术指标的要求：表2橡胶改性沥青结合料性能指标检测项目技术要求180℃旋转粘度(pa.s)1.5～5.025℃针入度(0.1mm)30～60软化点(℃)＞6025℃弹性恢复(％)＞705℃延度(cm)＞5橡胶改性沥青相对密度(25℃)-橡胶改性沥青混合料满足下表3中技术指标的要求：表3橡胶改性沥青混合料马歇尔试验和性能检验技术要求上述改善水泥路面使用性能的表面功能层的施工方法，按以下步骤操作进行：(1)对水泥路面进行清扫，并进行病害处置；(2)待水泥路面干燥后，洒布橡胶改性沥青形成橡胶改性沥青粘结层；(3)洒布橡胶改性沥青后，进行超薄橡胶改性沥青罩面的摊铺；(4)紧跟碾压。碾压包括初压和复压，初压的速度为2.0～3.0km/h，复压的速度为3～5km/h。洒布的洒布量为1.2kg/m2～1.6kg/m2，温度在185℃～200℃之间；摊铺的温度控制在165℃以上。水泥路面为运营5年的水泥路面。针对水泥路面养护存在的问题，发明人研究设计了一种改善水泥路面使用性能的表面功能层，包括橡胶改性沥青粘结层及附着其上的超薄橡胶改性沥青罩面；橡胶改性沥青粘结层由橡胶改性沥青铺成；超薄橡胶改性沥青罩面厚度在2.0～2.5cm，超薄橡胶改性沥青罩面由橡胶改性沥青混合料铺成。据此，发明人还建立了相应的施工方法。与现有技术相比，本发明具有以下突出优势：(1)本发明利用橡胶改性沥青混合料良好的高温性能、低温性能和耐疲劳性能等特点，防止裂缝和剪切破坏等病害的产生，而且可以重复多次使用，有效保护了水泥路面。(2)在水泥路面加铺厚度为2～2.5cm的超薄橡胶改性沥青罩面充当表面功能层，在行车荷载作用下，超薄橡胶改性沥青罩面主要受压，由于加铺层较薄，下承层为水泥路面，且橡胶改性沥青黏性很大，所以基本不会有因竖向变形或累计竖向变形过大而导致的车辙。因此，本发明可以提高水泥路面行车舒适性，减少车辆荷载对水泥板的冲击，减小水泥板内的温度梯度分布，从而可以抑制断板、脱空和错台等病害的产生，从而延长水泥路面的使用寿命。(3)本发明用在预防性养护之前，主要应用于运营5年左右的水泥路面，此时路况良好，病害率不超过5％，断板、脱空和错台病害很少(即水泥板是稳定不动的)；虽然此时水泥路面表面浮浆层已磨掉，已露骨，但横向刻槽一般良好。此时进行“白加黑”处置，很少有裂缝产生，如有裂缝产生，及时进行灌缝即可，不影响路面的使用性能。同时，橡胶改性沥青价格低，前期投入资金少，减少了后期养护的成本，从而使得水泥路面全寿命周期成本大大降低。具体实施方式某国道k3121+600～k3144+250通车运营已有十余年，整体路况良好，局部存在板角断裂、交叉开裂断板等病害，无连续大面积断板、无明显错台，旧路结构稳定性较好，旧混凝土强度及表面状况良好。为更好地保障区域交通运输的通畅，带动本地区经济的发展，根据自治区公路管理局的工作安排，计划对贵港市公路管理局k3121+600～k3144+250段共22.65公里的路段进行路面大中修改造。其中，对路况优良的路段(k3131+900～k3134+000)采用了方案一(即本发明)：2cm超薄橡胶改性沥青罩面+橡胶改性沥青粘结层)；对路况较好的路段(k3122+600～k3131+300、k3134+000～k3141+000、k3142+500～k3144+250)采用了方案二：4cm普通沥青层+乳化沥青粘结层。一、原材料准备：(1)橡胶改性沥青粘结层材料准备。取30目～80目橡胶粉与ah-70#基质沥青在180℃～190℃混合，不超过200℃，橡胶粉与基质沥青质量比为15∶100，搅拌反映时间为45min，储存时间不超过12h。所得橡胶改性沥青粘结层的橡胶改性沥青各项性能指标试验结果如表4。表4橡胶改性沥青各项性能指标试验结果检测项目试验结果技术要求180℃旋转粘度(pa.s)3.21.5～5.025℃针入度(0.1mm)41.030～60软化点(℃)67.0＞6025℃弹性恢复(％)79.0＞705℃延度(cm)8.0＞5橡胶改性沥青相对密度(25℃)1.020-(2)超薄橡胶改性沥青罩面材料准备。所用橡胶改性沥青的加工工艺与橡胶改性沥青粘结层一致，橡胶粉与基质沥青质量比为20∶100；所用粗集料为1#(11～16)mm、2#(6～11)mm、3#(3～6)mm的石灰岩碎石，细集料为4#(0～3)mm的石灰岩石屑，填料为石灰岩矿粉，所采用的矿料级配为间断级配，如表5所示，油石比为6.0％；橡胶改性沥青混合料由粗细集料、填料和橡胶改性沥青制成，拌和采用间断式拌和机，拌和周期不短于50s，干拌时间不短于5～10s，湿拌时间不短于45～50s；橡胶改性沥青混合料的储存温度不低于175℃～185℃，时间不超过12h。所得橡胶改性沥青混合料技术指标如表6。表5罩面橡胶改性沥青混合料级配组成表6橡胶改性沥青混合料马歇尔试验和性能检验(3)方案二沥青层采用的为ah-70#基质沥青，符合《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40-2004)中的技术要求；混合料中矿料级配选用《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40-2004)所提供的中值，并且性能指标满足要求。(4)方案二中乳化沥青符合《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40-2004)中的技术要求。二、施工方法方案一施工方法(1)对水泥路面进行清扫，并进行病害处置；(2)待水泥路面干燥后，洒布橡胶改性沥青形成橡胶改性沥青粘结层，洒布量为1.4kg/m2，温度在190℃左右；(3)洒布橡胶改性沥青后，进行超薄橡胶改性沥青罩面的摊铺，温度控制在170℃左右，松铺系数为1.25；(4)紧跟碾压，初压的速度为2.0～3.0km/h，复压的速度为3～5km/h；采用钢轮压路机静压1遍，振动压路机碾压2遍，胶轮压路机3遍，终压采用钢轮压路机静压1遍，压实度为98％，得到厚度为2cm的表面功能层，温度下降至50℃开放交通。方案二施工方法(1)对水泥板进行处置，如换板修补等；(2)对水泥路面进行清扫；(3)洒布乳化沥青，0.3～0.4l/m2，并在洒布后禁止车辆通行；(4)待乳化沥青破乳后进行4cm橡胶改性沥青的摊铺，碾压4～6遍，压实度为98％，温度下降至50℃开放交通。三、施工结果水泥路面加铺沥青层后，路面性能有着明显的提升，延长了路面的使用寿命，避免路况进一步恶化。对通车半年后的各方案路面结构进行性能对比分析如表7所示：表7通车半年后方案一与方案二性能对比性能行车舒适度噪音平整度抗滑性裂缝车辙成本方案一(本发明)优小优优很少无小方案二良小良优较多轻微较大未摊铺前一般大一般良---结果表明，方案一和方案二对路面性能有着很大的提升；对比方案二可知，方案一不仅成本小于方案二，而且在裂缝和车辙性能上明显优于方案二。当前第1页12